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Computerintegration in der Fertigung


24.05.1991 - 

Bei der Einführung von CIM kommt es auf Organisation an

Hohe Erwartungen, die in den 80er Jahren mit dem Schlagwort CIM einhergingen, blieben bis heute unerfüllt. Anstatt durch Integration von Technologie die Produktivität zu steigern, wurden oft nur betriebliche Prozesse mit Computerunterstützung "zementiert". Ekkard Manske* beschreibt einen Ansatz, der strategische und betriebliche Aspekte der Integration berücksichtigt.

Der Begriff Computer Integrated Manufacturing ist seit seiner "Schöpfung" Mitte der 80er Jahre mit hohen Erwartungen belegt. Durch Integration von Technologie für die Fertigung wurden Durchbrüche an der Produktivitäts- und Wettbewerbsfront erwartet. In der Zwischenzeit macht sich jedoch Ernüchterung breit. Der Ansatz der technischen Integration hat sich als extrem teuer erwiesen, sowohl was die einzelnen Technologiekomponenten als auch die projektbezogenen Aufwände angeht. Zudem ist technische Integration mit einem hohen Projektrisiko behaftet, und nur in den seltensten Fällen sind die Erwartungen der Unternehmensleitungen und des Fachmanagements erfüllt worden: Der erwartete Nutzen in Form von gesteigerter Produktivität, hoher Flexibilität etc. hat sich nicht eingestellt.

Vier-Phasen-Ansatz für die Integration

Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei sehr vielen Versuchen, CIM zu realisieren, der Schwerpunkt auf dem Computer, also auf der Technologie, lag. Wichtige Aspekte wurden oft nicht angemessen ins Kalkül gezogen:

- Die langfristige Ausrichtung der Unternehmen bezüglich ihrer Fertigungsstrategie und ihrer sonstigen relevanten Teilstrategien (zum Beispiel Logistik);

- CIM-Lösungen wurden auf existierende betriebliche Abläufe (physisch und informationsbezogen) aufgepfropft ohne Prüfung, ob die Abläufe CIM-gerecht sind;

- CIM wurde als isoliertes Fertigungsproblem gesehen. Verknüpfungen zu benachbarten Bereichen wie Distribution oder Materialwirtschaft wurden vernachlässigt.

Um hier Abhilfe zu schaffen, empfiehlt sich ein Vier-Phasen-Ansatz zur Realisierung der Integration: Planen, Vereinfachen, Automatisieren und Integrieren. Dabei ist der Umfang von CIM-Projekten über die Fertigung hinaus auszurichten auf die benachbarten Funktionsbereiche und das Unternehmen als Teil der Wertschöpfungskette vom Zulieferer bis zum Verbraucher des Produktes zu betrachten.

Der erste Schritt in einem CIM-Projekt sollte die Erstellung eines CIM-Einführungsplans sein. Warum? Weil dieser Plan zum einen das Kommunikationsvehikel mit den am Projekt Beteiligten ist und die inhaltlichen Eckwerte zu Zielen, Umfang, Ergebnissen, Teilprojekten, Technologie, Kosten etc. darstellt. Zum anderen, weil er als organisatorischer Handlungsrahmen, sozusagen als "Magna Charta", die Ausrichtung des Unternehmens für die Laufzeit des CIM-Projekts, also drei bis fünf Jahre, bestimmt.

Eine bedeutende Aufgabe der CIM-Planung ist, das Projekt in den Kontext der langfristigen Entwicklung des Unternehmens zu stellen. Zu diesem Zweck werden Informationen aus dem strategischen Unternehmensplan benötigt wie die Entwicklung des Produktsortiments, Wachstumserwartungen, regionale Diversifikation etc. Wichtig sind aber auch langfristig operationale Pläne, zum Beispiel über Fabrik-Neubauplanung, neue Distributionszentren, Reduktion der Fertigungstiefe etc.

Mit diesen Informationen als Rahmenbedingungen liefert der

CIM-Plan drei wesentliche Ergebnisse:

- Eine konzeptionelle Beschreibung (Vision) der zukünftigen Arbeitsweise des Unternehmens. Hier stehen betriebsorganisatorische Fragestellungen im Vordergrund: Steuerung der Logistikkette von der Beschaffung bis zur Distribution, Planung und Steuerung von Fertigungskapazität, Abstimmung der Vertriebsplanung mit der Materialbedarfs-Planung.

- Die CIM-Einführungsplanung, die die Realisierungsmaßnahmen/-projekte, die Technologie-Komponenten (Hardware, Software etc.), die Reihenfolge und die terminlichen Eckdaten fixiert.

- Den Wirtschaftlichkeitsplan, der die Kosten abschätzt und den erwarteten Nutzen darstellt.

Die Grundidee hinter dieser Phase des CIM-Einführungsprozesses ist, daß man vor der Unterstützung eines betrieblichen Ablaufes/Prozesses durch DV-Mittel (= Automatisierung) diesen Prozeß DV-gerecht machen (= vereinfachen) muß. Ziel und Ergebnis des CIM-Projektes darf nicht sein, betriebliche Prozesse mit Hilfe des Computers zu zementieren. im Gegenteil: Oft nutzt die Unternehmensleitung ein solches Projekt, um überholte betriebliche Organisationsformen aufzubrechen.

Im Laufe unserer Erfahrungen mit CIM- und DV-Einführungsprojekten hat sich gezeigt, daß die Vereinfachung der betrieblichen Prozesse die Kosten für die Einführung der EDV signifikant vermindern kann und das Nutzenpotential der Vereinfachung im Fertigungsbereich einen großen Teil der CIM-Einführungskosten finanziert. So ergibt sich eine - wie wir sie nennen - "investitionsarme Fertigungsorganisation".

Die Phasen "Automatisieren und integrieren" im CIM-Einführungsprozeß beinhalten die Einführung von Systemen, das heißt die Automatisierung von betrieblichen Abläufen durch PPS, CAD, BDE, AGV etc. und deren Integration. Dabei stehen zwei Aspekte im Vordergrund:

- Die technische informationsbezogene Verknüpfung der Einzelsysteme mit den Nachbarsystemen sowie

- die organisatorische Einbettung der Systeme in die Fachabteilung (Ablauforganisation, Schulung etc.).

Auch wenn in dieser Darstellung dem Automatisieren und Integrieren relativ wenig Raum gegeben werden soll, repräsentieren diese Phasen doch über 70 Prozent des Aufwands und der Kosten von CIM-Projekten.

In den Bereichen Fertigung und Materialwirtschaft sehen wir dem Prozeß der Vereinfachung als investitionsarme Fertigungsreorganisation gegeben. Deren Ziel ist eine weitestgehende Just-in-Time-Fertigung. Einige wesentliche Bausteine sind hierbei die Rüstzeitverkürzung, die Segmentierung der Fertigung in kleinere Bereiche, die Einrichtung von Fertigungs- und Montagezellen, die Optimierung des Materialflusses, die Neudefinition der Beziehungen zu den Lieferanten, die Einführung von Qualitätssicherung an der Quelle und eine Neubestimmung der Planungs- und Steuerungsmechanismen für Fertigung und Materialwirtschaft **.

Zwei wichtige Punkte der investitionsarmen Fertigungsorganisation, die für den CIM-Einführungsprozeß bedeutsam sind, sollen hier näher ausgeführt werden: das Einsparungspotential und die Reduktion der Komplexität bei der Einführung eines PPS-Systems.

Das Einsparungspotential, das die investitionsarme Fertigungsreorganisation mit sich bringt, ist bedeutend. Typischerweise werden Potentiale der dargestellten Größenordnungen realisiert:

- Reduzierung der Werkstattbestände: 80 Prozent,

- Reduzierung der Durchlaufzeiten: 90 Prozent,

- Reduzierung der Lohnkosten: 10 bis 30 Prozent, Reduzierung der Rüstzeiten: 75 Prozent,

- Reduzierung des Raumbedarfs: 50 Prozent,

- Qualitätsverbesserung: 90 Prozent.

In der obenstehenden Tabelle sind tatsächlich erzielte Ergebnisse von Reorganisationsprojekten dargestellt. Der Amortisationszeitraum für die eingesetzten Mittel beträgt je nach Branche, das heißt je nach Komplexität der Fertigung, zwischen drei und zwölf Monate. Darüber hinaus setzt die Reduktion der Werkstattbestände beträchtliche Liquidität frei, die für die nachfolgenden kapitalintensiven Automatisierungs- und Integrationsprojekte gut eingesetzt werden kann.

Folgender Praxisfall soll beispielhaft aufzeigen, wie die investitionsarme Fertigungsreorganisation die Komplexität aus den Planungs- und Steuerungsprozessen der Fertigung und Materialwirtschaft nimmt:

Ein Hersteller von Schwermaschinen und Geräten (Hafenkräne) hat vor der Reorganisation seine Fertigung nach der klassischen tayloristischen Arbeitsteilung organisiert: Brennen, Schneiden, Fräsen, Drehen, Vormontage, Endmontage. Hinter diesem Konzept steht die Vorstellung, alle Bereiche zu 100 Prozent auszulassen. Die Folge:

- unterschiedlicher Losgrößen in allen Abteilungen je nach Erzeugnisgruppe,

- teilweise suboptimale und im Sinne des Unternehmens kontraproduktive Auslastungsbestrebungen,

- hohe Werkstattbestände komplizierte Materialflüsse zwischen den Abteilungen.

Das Resultat ist eine schwer steuerbare, unübersichtliche Werkstatt mit vielen, nicht wertschöpfenden Materialbewegungen und hohen Beständen an Halbfertigprodukten: Durch die unterschiedlichen Losgrößen wird die Durchlauf Terminierung, Kapazitätsauslastung und letztlich auch die Materialbedarfs-Planung in PPS erheblich erschwert und teilweise nur mittels komplizierter mathematischer Algorithmen lösbar.

Durch das Projekt der investitionsarmen Fertigungsreorganisation wurden folgende Maßnahmen definiert:

Die funktional orientierte Fertigung wurde in sechs eigenständige Fertigungsbereiche segmentiert ("Werk-im-Werk"-Konzept) und die Losgrößen wurden signifikant reduziert:

Dabei wurden vier Produktzentren (PZ) eingerichtet, deren Aufgabe es ist, komplette Hauptbaugruppen für die Endmontage bereitzustellen. Die Produktzentren und die Hauptbaugruppen wurden nach "Gruppentechnologie"-Gesichtspunkten zusammengestellt (Großbaugruppen, Kleinbaugruppen, Triebwerke, Elektrobau). Die Anordnung der Maschinen und Montagehilfen erfolgt in Zellen und entspricht dem Materialfluß.

Zwei Prozeßzentren für Zuschnitt und Zerspanung wurden eingerichtet, die als Servicezentren die nachgelagerten Produktzentren mit Material versorgen.

Die Produkt- und Prozeßzentren sind quasi Zulieferer für die Endmontage. Sie sind verantwortlich für die termin- und mengengenaue Ablieferung ihrer Produkte. Organisatorisch ließ sich die Funktion der Fertigungsplanung und -steuerung auf drei Ebenen aufteilen:

1. Auf der Unternehmensebene erfolgt die Freigabe von Kundenaufträgen für die Fertigung, die Eckterminplanung für die Produkt- und Prozeßzentren, die Fortschrittskontrolle auf der Ebene der Hauptbaugruppe und die Materialbedarfsplanung.

2. Auf der Ebene Produkt- beziehungsweise Prozeßzentrum werden die Fertigungsaufträge für die Hauptbaugruppen eingeplant. Es erfolgt die Feinterminplanung, die Zuordnung der Maschinen/Zellen zu den Aufträgen, die Status- und Fertigmeldung. Auf dieser Ebene findet auch der Abruf des Materials vom Lager und den vorgelagerten Prozeßzentren statt.

3. Auf der Ebene Maschine/Zelle erfolgt die Ausführung des Fertigungsauftrags sowie die Rück-/Fertigmeldung.

Durch die beschriebenen Maßnahmen ist die Fertigung transparenter und überschaubarer geworden. Entsprechend weniger komplex sind die Ausprägungen des PPS-Systems in Richtung Materialwirtschaft und Zeitwirtschaft: Die Stücklisten sind für Planungszwecke um eine Stufe verringert, die Anzahl Endprodukte (= Hauptbaugruppen) pro PZ ist überschaubarer, die Komplexität des Endproduktes reduziert. Dadurch wurde auch die Materialbedarfsplanung erleichtert. Durch die Organisation der Fertigung in Fertigungs- und Montagezellen ist die Zeitwirtschaft einfacher geworden. Es muß nicht mehr jede Einzelmaschine beplant und im Fertigungsablauf synchronisiert werden, sondern nur noch die Maschinengruppe beziehungsweise Fertigungs-/Montagezelle. Dadurch reduziert sich auch die Anzahl der Fertigungsaufträge sowie die korrespondierenden Auftragsrückmeldungen.