Umfassender Analysebericht zum Produktionsmodell mit vielen Varianten in kleinen Stückzahlen

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Umfassender Analysebericht zum Produktionsmodell mit vielfältigen Produkten in kleinen Stückzahlen: Die Komplexität sowie das Ausmaß der Produktionssteuerung in Raumfahrtunternehmen haben sich ebenfalls stark verändert. Es ist daher notwendig, schnell auf die vielfältigen und ungewissen Anforderungen des Marktes reagieren zu können, um Produkte anzubieten, die den Bedürfnissen der Kunden entsprechen. “„Kurz, flach, schnell“ wurden zu den wichtigsten Merkmalen der Produktionsstätten in dieser Zeit. Pünktliche Lieferung, Qualitätssicherung sowie die Herstellung von Produkten in der erforderlichen Menge – und das zu minimalen Kosten – um die Bedürfnisse der Kunden zu erfüllen, waren die Ziele der Produktionssteuerung. Doch aufgrund von Engpässen wie begrenzten Fachkräften und mangelnden Geräten wurde es immer schwieriger, mit der Produktion voranzukommen. Der Autor hat in der Praxis Mechanismen zur Beschränkungsm Steuerung eingeführt (die sogenannte Beschränkungsm Steuerung basiert auf dem Grundsatz, dass jedes System mindestens eine Beschränkung aufweist. Die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems wird durch die Verfügbarkeit der begrenzenden Ressourcen bestimmt. Solange die Produktionskapazität dieser begrenzenden Ressourcen nicht erhöht wird, sind alle Verbesserungen bei den nicht-begrenzenden Ressourcen nutzlos). Es soll versucht werden, einige Anregungen und Erkenntnisse zur Förderung der Produktionssteuerung zu liefern. I. Hauptmerkmale: Die wichtigsten Merkmale der Serienfertigung von verschiedenen Produkten in kleinen Mengen sind wie folgt: Parallelproduktion mehrerer Produkte. Da Raumfahrtprodukte für einen Kunden mehrere Produkte umfassen. Verschiedene Produkte haben unterschiedliche Anforderungen, und die Ressourcen eines Unternehmens sind auf mehrere Produktarten verteilt. Ressourcenaustausch. Jede Aufgabe im Produktionsprozess benötigt Ressourcen, doch die tatsächlich verfügbaren Ressourcen sind äußerst begrenzt. Zum Beispiel tritt im Produktionsprozess häufig das Problem auf, dass die Geräte miteinander in Konflikt geraten – und das liegt an der gemeinsamen Nutzung der Ressourcen des Projekts. Daher müssen die begrenzten Ressourcen angemessen verteilt werden, um die Anforderungen des Projekts zu erfüllen. Unsicherheiten bezüglich der Projektergebnisse und der Produktionszyklen. Da an die Qualität und Stabilität von Raumfahrtprodukten strenge Anforderungen gestellt werden, kann man nicht davon ausgehen, dass neu entwickelte Produkte bereits bei der ersten Konzeption erfolgreich sind. Im Laufe des Entwicklungsprozesses müssen viele Verbesserungen vorgenommen werden. Wenn das Ergebnis einer bestimmten Aufgabe nicht zufriedenstellend ist, müssen auch die damit verbundenen Aufgaben angepasst werden. Dadurch wird der Prozess wiederholt, was neue Herausforderungen in Bezug auf die Ressourcen mit sich bringt. Aufgrund der Unbeständigkeit der Kundenanforderungen sowie der Tatsache, dass die festgelegten Zeitpunkte für die Produktion nicht mit den Zykluszeiten von Personen, Maschinen, Materialien, Verfahren und Umweltfaktoren übereinstimmen, ist der Produktionszyklus in der Regel ungewiss. Projekte mit zu kurzen Zeiträumen benötigen mehr Ressourcen, was die Kontrolle der Produktion erschwert. Der Produktionsprozess hat sich kaum verändert. Da die Art der Produkte, die die verschiedenen Raumfahrtunternehmen herstellen, im Grunde unverändert bleibt, sind auch die Schlüsselpfade sowie das Gantt-Diagramm, das die einzelnen Aufgaben als Knoten darstellt, im Wesentlichen identisch. Im Rahmen der verschiedenen Schritte bei der Herstellung des Chassis sind fast alle Prozesse durch Konstruktionspläne – Fertigungsverfahren – Herstellung der Hauptträger – Herstellung des Fahrgestells – Endmontage und Abstimmung definiert. II. Beschränkungen
1. Instabile technische Zustände sowie geringe Erweiterbarkeit der Herstellungsverfahren. Die derzeit entwickelten Produkte weisen zwar im Hinblick auf ihren technischen Zustand im Vergleich zu früheren Produkten große Vorteile auf. Doch die Anpassungsfähigkeit der neuen Produkte an das gesamte neue System ist ein wichtiger Indikator für den technischen Zustand. Oft wird ein einzelnes Produkt angepasst, um ein neues Produkt zu schaffen, doch es bedarf erneuter Erkundungen. Um den Produktionszyklus zu gewährleisten, haben die Raumfahrtunternehmen ein Produktionssystem eingeführt, bei dem gleichzeitig an der Entwicklung gearbeitet, das Produkt weiterentwickelt und in Serie produziert wird. Doch die durch Veränderungen der Zustände verursachten wiederholten Prozessschwierigkeiten sowie die dadurch entstehenden Qualitätsprobleme binden Ressourcen und führen zu Unordnungen in der Produktion. Aufgrund der Unterschiede in der Prozessanpassungsfähigkeit neuer Produkte im Vergleich zu Serienprodukten sowie der Tatsache, dass die bestehenden Produktionslinien kurzfristig nicht erweitert werden können, muss bei der Planung der Prozesse auf die vorhandenen Ressourcen zurückgegriffen werden. Wenn die Kapazitäten der Geräte an ihre Grenzen stoßen, kann nur noch auf die Fähigkeiten der Mitarbeiter gesetzt werden. Dadurch ist es schwierig, die Qualität der Produktverarbeitung zu gewährleisten. Die zunehmende Anzahl an Reparaturen, Nachbearbeitungen sowie der Wiederverarbeitung von Produkten nach deren Ausschussstellung sowie die häufigen Anpassungen der Produktionspläne erschweren die Kontrolle weiter. 2. Virtuelle Fertigung kommt häufig vor. Unter virtueller Fertigung versteht man den Prozess, bei dem ab der Produktgestaltung zunächst technische Dokumente erstellt werden. Anschließend wird die Fertigung an externe Betriebe ausgelagert. Die Komponenten werden dort gefertigt und montiert, bis schließlich ein komplettes Bauteil entsteht. Nach der Qualitätskontrolle im Fertigungsprozess und nach der Freigabe wird das Bauteil in die Fabrik geliefert, wo das Endprodukt zusammengesetzt wird. Raumfahrtprodukte weisen die Eigenschaft der Systemintegration auf. Im Laufe der langfristigen Entwicklung haben Raumfahrtunternehmen zwar eine gewisse Fähigkeit in der Produktion aufgebaut, doch der Entwurf und die Herstellung vieler wichtiger Produkte erfolgen weiterhin außerhalb des Unternehmens. Es werden viele Produkte aus dem Ausland bezogen oder in Auftrag gegeben. Um den Zustand der Produkte, den Fortschritt bei der Herstellung sowie die Qualitätskontrolle zu überwachen, muss das Unternehmen ein eigenes Kontrollsystem entwickeln. Dies verbraucht Ressourcen und erschwert zudem die Steuerung der Produktionsprozesse. 3. Materialkontrolle und ausgewogene Produktion sind schwierig. Das Konzept des Nulllagers basiert auf dem JIT-Prinzip (Just In Time) und stellt eine Methode zur Verwaltung der Unternehmensmaterialien dar. Es handelt sich dabei um ein kostengünstiges System, das erst dann angewandt werden kann, wenn das Unternehmen über einen stabilen Lieferkettenaufbau verfügt. Die Grundlagen dieses Systems sind Großbestellungen, niedrige Kosten sowie termingerechte Lieferungen. Im Produktionsmanagement bei der Entwicklung von Produkten haben wiederholte Bestellungen in kleinen Mengen – oder sogar für einzelne Produkte – sowie kurze Lieferzeiten erheblichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Lieferanten sowie auf die Stabilität des gesamten Lieferkettsystems. Probleme wie die Weigerung, Aufträge anzunehmen, das Unvermögen, die vereinbarten Fristen einzuhalten, sowie unsichere Produktqualitäten führen zu weiteren wiederholten Bestellungen. All das erschwert die ordnungsgemäße Funktionsweise des Systems und beeinträchtigt den reibungslosen Ablauf der Produktion. Im Produktionsprozess von Produkten in großer Vielfalt und in kleinen Mengen laufen mehrere Projekte gleichzeitig ab. Die Ähnlichkeit dieser Projekte führt dazu, dass zu bestimmten Zeiten ein hoher Bedarf an Ressourcen wie Geräten und Arbeitskräften besteht – was zu Konflikten führt. In anderen Phasen, wenn der Produktionsprozess voranschreitet, bleiben diese Ressourcen ungenutzt. Dadurch entstehen Schwankungen in der Nutzung der Ressourcen, was wiederum die gleichmäßige Produktion beeinträchtigt. 4. Lokalität der Kontrolle der kritischen Pfadpunkte: Im aktuellen Produktionsmanagement wird hauptsächlich die Methode der Kontrolle der kritischen Pfadpunkte angewandt. Dabei wird zunächst ein Produktionsplan erstellt, wobei die wichtigsten und entscheidenden Technologien identifiziert werden. Auf diese Weise kann der kritische Pfad für eine bestimmte Produktcharge ermittelt werden. Dadurch kann eine gezielte Unterstützung bei der Nutzung der Ressourcen gewährleistet werden, damit die Produktion der Produkte auf dem kritischen Pfad reibungslos ablaufen kann – und somit auch der Gesamtfortschritt der Produktionsprozesse sichergestellt wird. Doch mit dem gleichzeitigen Einbringen mehrerer Produktchargen treten Konflikte in den Schlüsselprozessen der einzelnen Chargen auf. Beispielsweise kommt es während des Produktionsprozesses dazu, dass die CNC-Fräsmaschinen in einer Warteschlange enden. In solchen Fällen ist es notwendig, dass die Führungskräfte entscheiden, welches Produkt zuerst bearbeitet werden soll. Da die kritischen Pfade aller Chargen auf derselben Anlage konzentriert sind, führt jede Verzögerung bei den Produkten einer Charge an diesen kritischen Pfaden dazu, dass der Produktionszyklus nicht eingehalten werden kann. Die Lokalität der Steuerung der kritischen Pfade beeinflusst somit den gesamten Ablauf des Produktionsprozesses. Drei, Gegenmaßnahmen: Aufgrund der Produktion in mehreren kleinen Chargen entstehen die oben genannten Einschränkungen. Um den Einfluss dieser Einschränkungen im Produktionsprozess zu überwinden, können folgende Ansätze in Betracht gezogen werden. 1. Stärkung der horizontalen Gestaltungsverwaltung sowie Forschung zur Diversifizierung von Verfahren: Die derzeitigen Gestaltungsprozesse basieren auf einer vertikalen Struktur – das Projekt wird von oben nach unten abgewickelt, mit einem einzigen Produkt, einem einzigen Design und einer einzigen Produktionsmethode. Tatsächlich weisen Raumfahrtprodukte jedoch mehr oder weniger Ähnlichkeiten auf, sei es in Bezug auf die Strukturgestaltung, die Elektronikgestaltung oder sogar die theoretischen Anforderungen an das gesamte System. Wenn man diese Ähnlichkeiten in Gemeinsamkeiten umwandelt, kann die Schwierigkeit der Produktionsverwaltung erheblich verringert werden. Dafür ist es notwendig, ein systematisches System für die horizontale Gestaltung zu entwickeln und „Grundmodule“ zu entwerfen. Beispielsweise arbeiten Unternehmen im Prozess der Konstruktion und Herstellung von Chassis in der Regel mit der Konstruktion eines bestimmten Chassis-Modells als Leitlinie. Tatsächlich weisen die Chassis der verschiedenen Modelle zwar im Großen und Ganzen ähnliche Funktionen auf, doch es gibt auch einige strukturell ähnliche Teile und Komponenten. Bei den Steuerungselementen für verschiedene Chassis-Modelle gibt es beispielsweise nur Unterschiede in den äußeren Abmessungen oder in der Anordnung der Löcher in den Teilen. Im Bereich der Formenkonstruktion bedeutet dies, dass für jedes Teil eine eigene Form erforderlich ist, wenn nur eine vertikale Ausrichtung berücksichtigt wird. Wenn hingegen eine horizontale Ausrichtung gewählt wird, reicht es aus, nur eine einzige Form zu konstruieren; die überschüssigen Abmessungen können anschließend durch Bearbeitung beseitigt werden. Es ist notwendig, die Verarbeitungsmethoden zu diversifizieren, um sicherzustellen, dass es für ein Produkt auf der Produktionsstätte mehrere mögliche Herangehensweisen gibt. Im Rahmen der aktuellen Fertigungskonzepte wird zur Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit in der Regel versucht, das Produkt in einem einzigen Schritt mithilfe von Bearbeitungszentren herzustellen. Doch wenn die Genauigkeit der herkömmlichen Geräte ausreicht, dann ist es bei Ressourcenkonflikten am sichersten, einen Teil der Produkte umzuleiten, um eine Lösung zu finden. Natürlich darf man nicht warten, bis das Produkt eine bestimmte Bearbeitungsstufe erreicht hat, um über die Ersatzmöglichkeiten der Verarbeitungsmethoden nachzudenken. Vielmehr sollten bereits vor dem Beginn der Produktion alternative Methoden in Betracht gezogen werden. Dadurch können Ressourcenkonflikte erheblich verringert werden und die Produktion kann geordnet voranschreiten. Außerdem sollte die Forschung zu Gruppierungstechniken verstärkt werden, um ähnliche Module verschiedener Modelle in Gruppen zu verarbeiten und so die Bearbeitungseffizienz sowie die Qualität zu gewährleisten. Zum Beispiel sind Werkzeuge Hilfsmittel zur Bearbeitung von Produkten. In der Regel werden Werkzeuge so konzipiert, dass sie den Anforderungen bei der Bearbeitung eines bestimmten Produkts entsprechen. Wenn die Anforderungen bei der Bearbeitung mehrerer Produkte ähnlich sind, ist es sinnvoll, vor der Produktion dieser Produkte zunächst universelle Werkzeuge herzustellen – dadurch wird die Arbeit effizienter erledigt. 2. Fokus auf die Schlüsselfaktoren: Die durch die virtuelle Fertigung entstehenden Probleme zeigen sich hauptsächlich in der Qualität sowie in der Tatsache, dass die Fertigungszeiten nicht immer den Anforderungen entsprechen. Im Prozess werden oft nur die technischen Anforderungen an das Design berücksichtigt. Nach der Fertigstellung des Produkts ist es aufgrund mangelnder Kontrolle über die Schlüsselfaktoren schwierig, das Produkt zu prüfen. Manchmal erfüllt das Produkt auch nach der Prüfung nicht die Anforderungen für den Einsatz. Um daher sicherzustellen, dass die virtuelle Fertigung den Anforderungen entspricht, ist es notwendig, die Technologie weiter zu verstehen. Nachdem die Entwerfer ihre Anforderungen festgelegt haben, müssen die zuständigen Prüfer das Produkt sowie die physischen Produkte detailliert analysieren, um die wichtigen Daten sowie die Qualitätsstandards zu ermitteln. Falls dies in kurzer Zeit nicht möglich ist, muss man die virtuell hergestellten Produkte im Auge behalten, um ihre wichtigsten Eigenschaften herauszufinden und so sicherzustellen, dass die Produkte den Anforderungen entsprechen – dadurch wird auch die Konformität der virtuellen Fertigung verbessert. 3. Ein virtueller Lagerbereich erstellen. Stärkung der externen Koordination und Planung – frühzeitiges Eingreifen ist die beste Methode, um eine rechtzeitige Lieferung der Materialien zu gewährleisten. Unter den derzeitigen Umständen können Materialverwalter, wenn sie im Voraus Kenntnis von der Zusammensetzung sowie den wichtigsten Eigenschaften der Produkte haben, die entscheidenden Faktoren, die die Produktion beeinflussen, frühzeitig analysieren und entsprechende Vorbereitungen treffen. Üblicherweise erstellen die Entwerfer zu Beginn der Planung eine Liste mit den Materialien, die über einen langen Zeitraum benötigt werden. Die Nachfrage nach anderen Materialien – also solchen, die zwar nicht entscheidend, aber dennoch wichtig sind – tritt hingegen relativ spät ein. Da diese Materialien in der Regel durch alternative Varianten ersetzt werden können und in mehreren Modellen verwendet werden, kann man in Erwägung ziehen, ein virtuelles Lager einzurichten. Diese Materialien werden jährlich sowie quartalsweise analysiert. Auf der Grundlage der gemeinsamen Eigenschaften der verschiedenen Modelle werden Bestellungen aufgegeben, und eine Übersicht über die Materialien wird erstellt. Der Lieferzeitraum wird in Abschnitte unterteilt. Sobald die endgültigen Pläne für die Produkte vorliegen, kann die Materialverwaltung durch gezielte Planung erfolgen. Dadurch können die Kosten und die Verwaltungsaufwände durch kleine Bestellmengen oder Einzelbestellungen reduziert werden, wodurch eine rechtzeitige Lieferung der Materialien gewährleistet wird. Das größte Problem bei der Parallelverarbeitung mehrerer Projekte ist das Engpassphänomen durch Ressourcenmangel über einen bestimmten Zeitraum hinweg. Aufgrund der jährlichen und quartalsweisen Planung sowie des Ausgleichs der Kapazitäten sind die verschiedenen Projekte langfristig ausgewogen. Doch durch technische, qualitativ bedingte oder managementbezogene Fehler in einem bestimmten Projekt können sich die Zeiträume und Meilensteine der jeweiligen Projekte verändern. Dadurch ändern sich auch die bestehenden Ressourcenengpässe – das ist das sogenannte Problem des Ressourcenengpass-Drifts. In diesem Fall können selbst bei voller Auslastung der Geräte und des Personals die Anforderungen nicht erfüllt werden. Die Ressourcen können in kurzer Zeit auch nicht aufgestockt werden. Durch die Inanspruchnahme externer Dienstleister kann das Problem der begrenzten Ressourcen weitgehend gelöst werden. Um daher eine ausgewogene Produktion zu gewährleisten, ist es notwendig, die Steuerung der externen Aufträge zu verstärken, die Marktressourcen voll auszunutzen und sicherzustellen, dass alle Schritte miteinander koordiniert sind, um den Produktionsbedarf zu decken. Bei der Verwaltung von externen Lieferanten ist es wichtig, stets auf die grundlegenden Bedingungen des Marktumfelds sowie dessen Veränderungen zu achten, um sicherzustellen, dass die Produkte „herausgegeben und wieder zurückgeholt“ werden können. Ein weiteres Problem, das zu Engpass-Drift-Beschränkungen führt, ist der Liefertermin. Der derzeitige Plan sieht vor, die Produktion vor dem Jahreswechsel in Gang zu setzen. Nach den Phasen der Planung, der Herstellung und des eigentlichen Produktionsbeginns ist die Zeit, bis mit der Produktion begonnen werden kann, im Grunde genommen gleich – da die Abläufe meist ähnlich sind. In manchen Zeiträumen gibt es kaum Produktionsaufträge, in anderen Zeiträumen hingegen eine hohe Belastung. Deshalb muss auch der Zeitpunkt des Produktionsbeginns je nach Bedeutung der jeweiligen Produktchargen sowie den zeitlichen Anforderungen festgelegt werden, damit alles reibungslos abläuft und keine Störungen entstehen – und somit eine ausgewogene Produktion gewährleistet werden kann. 4. Um die kritische Route in eine kritische Kette umzuwandeln, muss zunächst analysiert werden, an welchen Stellen die verschiedenen Produktionsaufträge miteinander überschneiden. Beispielsweise benötigen die Schlüsselprodukte der Modelle A und B dieselben Produktionsressourcen – zudem befinden sich beide Modelle an kritischen Punkten in der Produktion. In der Praxis sollte daher zunächst die Wichtigkeit der Aufgaben A und B bewertet werden, damit die wichtigsten Aufgaben identifiziert und in die kritische Kette aufgenommen werden können. Doch bei der Planung der Prioritätsaufgaben kann die Nutzbarkeit der Ressourcen nur auf 70 % festgelegt werden; die restlichen 30 % dienen als Puffer. Angesichts der Anforderungen an die Knoten der Aufgaben B und sogar C werden die Pufferwerte ständig angepasst, um sicherzustellen, dass ausreichende Ressourcen vorhanden sind, um die Bedürfnisse mehrerer Aufgaben (Aufgaben außerhalb der Kritischen Kette) zu erfüllen. Wenn eine Verzögerung in der Produktion der Aufgaben B oder C die Nachfrage nach diesen Aufgaben nicht beeinträchtigt, dann kann der Pufferwert auf den kritischen Wert 0 gesetzt werden. Dadurch wird der Beginn der Ausführung der Aufgaben B und C verzögert – so kann man den Einfluss der Überschneidung der Aufgaben vermeiden. Im Laufe der Ausführung der Aufgaben ist es am wichtigsten, den Fortschritt jeder Aufgabe sowie den Verbrauch des Puffers stets auf dem Laufenden zu halten. Wenn ein entscheidender Schritt in Aufgabe A noch nicht abgeschlossen ist, während der Puffer bereits vollständig aufgebraucht wurde, muss der Puffer durch die Zufuhr zusätzlicher Ressourcen wieder aufgefüllt werden. Um das Problem des Mangels an Produktionsausrüstung zu beheben, kann man auf die Auslagerung der Produktion an Dritte oder auf Überstunden zurückgreifen. Der kritische Punkt der Pufferung tritt nicht leicht auf. Die Prozesssteuerung besteht darin, die Nutzung von Ressourcen anhand des Verhältnisses zwischen dem Fortschritt der einzelnen Aufgabenketten im gesamten Produktionssystem sowie dem Grad des Puffersverbrauchs zu bestimmen – beispielsweise bei einem Mangel an Ressourcen für wichtige Geräte wie CNC-Fräsmaschinen. Unternehmen wählen bevorzugt Produkte mit kurzer Bearbeitungszeit, während Projekte mit langer Bearbeitungszeit zurückgestellt werden, um eine effiziente Nutzung der Ressourcen zu gewährleisten. Produktionsmanagement ist ein Managementprozess für komplexe Systeme; das Fehlen eines einzigen Elements kann die ordnungsgemäße Funktion des gesamten Systems beeinträchtigen. Wenn es zu Einschränkungen kommt, ist es wichtig, das Management zu stärken und richtige Richtlinien zu geben, um so die reibungslose Funktion des gesamten Produktionsmanagementsystems zu gewährleisten. Dieser Artikel darf nur mit Genehmigung des ursprünglichen Urhebers vervielfältigt oder weitergegeben werden. Ohne diese Genehmigung ist es jedem untersagt, den Artikel in irgendeiner Form zu kopieren, zu verbreiten oder auszuziehen. e-works übernimmt keinerlei rechtliche Verantwortung für Folgen dieser Handlungen! Sollten Sie Einwände haben, teilen Sie diese bitte umgehend mit, damit sie rechtzeitig bearbeitet werden können. Kontakt: editor@e-works.net.cn Tel.: 027-87592219/20/21.