Quelle Nummer 123
Rubrik 09 : WIRTSCHAFT Unterrubrik 09.23 : BETRIEBSWIRTSCHAFT
INDUSTRIEBETRIEBSLEHRE
WERNER KERN
INDUSTRIEBETRIEBSLEHRE, GRUNDLAGEN EINER LEHRE VON
DER ERZEUGUNGSWIRTSCHAFT
STUTTGART 1970, S. 107-114, POLSCHER-VERLAG
001 Die Gestaltung von Erzeugungsprozessen.
002 Ausgleichsplanungen bei marktorientierter Erzeugung. Die
003 Gestaltung von Erzeugungsprozessen ist Gegenstand der
004 Ablaufplanung und Ablauforganisation oder in der Terminologie der
005 sogenannten Fertigungsindustrie (verarbeitende Industriezweige
006 ohne Grundstoffindustrie) Gegenstand der Fertigungsplanung und
007 Fertigungssteuerung, Ablaufplanung für den Erzeugungsbereich ist
008 das Entwerfen von Ordnungen, nach denen sich jeweils
009 Erzeugungsprozesse in Raum und Zeit vollziehen sollen.
010 Gegenüber den bisher behandelten Gestaltungsproblemen rückt
011 nunmehr das Zeitmonoment in den Vordergrund der Planungsanliegen.
012 Im Erzeugungsprogramm ist es zwar indirekt enthalten, doch setzt
013 dieses Programm bestenfalls nur Endtermine für die Fertigstellung
014 und Auslieferung der Erzeugnisse. Diese Termine sind dann die
015 Vorgaben für die Planung des zeitlichen Ablaufs der
016 Erzeugungsprozesse, deren Schwergewicht " die zeitliche Ordnung
017 des Einsatzes der Produktionsfaktoren und des Durchlaufs der
018 Werkstücke " ist. Die Akzentsetzungen der ablauforientierten
019 Gestaltungsfragen hängen von der Form der Marktverbundenheit
020 eines jeden Industriebetriebs ab. Ist die Erzeugung
021 marktorientiert (closed shop type), das heißt, auf einen Kreis
022 anonymer Endverbraucher ausgerichtet, von denen die Bestellungen
023 der Erzeugung - auf Lager - meist erst zeitlich nachfolgen, so
024 werden die Erzeugungsbedingungen in erster Linie vom Absatzmarkt
025 her geprägt. Die Art und Struktur des Erzeugungspotentials ist
026 auf diese Bedingungen hin auszurichten. Die Massenfertiging,
027 Sortenfertigung und Großserienfertigung, die der
028 marktorientierten Erzeugung meist adäquat ist, erlaubt es solchen
029 Erzeugern, ihr Potential mit einem höheren zusätzlichen oder
030 gegebenenfalls speziellen Vorbereitungsgrad als bei der -
031 in ihrer Zu sammensetzung variablen - auftragsorientierten
032 Erzeugung einzusetzen. Sie können es zwar starrere, bei voller
033 Auslastung aber doch kostengünstigere Fließfertigung in allen
034 ihren Formen ausrichten. Die Struktur eines weitgehend
035 Gleichartigkeit und wenig Variationen zeigenden
036 Erzeugungsprogramms stellt gewissermaßen ein Datum dar, auf das
037 hin die Erzeugungs - " Apparatur " quantitativ und qualitativ
038 auszurichten ist. Die - vorwiegend langfristigen und
039 mittelfristigen - Ausgleichsplanungen konzentrieren sich deshalb
040 auf die Dimensionierung der Kapazitanzen innerhalb einer
041 Erzeugungsfolge, das heißt, einer mehrere Erzeugungsstufen
042 umfassenden Erzeugungslinie, um Leerkosten infolge zu großer
043 Dimensionierung einzelner Leistungsquerschnitte zu vermeiden. Des
044 weiteren erstrecken sie sich auf den Umfang zweckmäßiger
045 (vertikaler) Arbeitszerlegung im Sinne der Artteilung, nähmlich
046 auf die optimale Zahl der hintereinander zu schaltenden
047 Arbeitsoperationen. Schließlich müssen sie auch den Aspekt
048 einer Fixierung von Operationszeiten erfassen, die -
049 insbesondere bei Taktfertigung - an allen Stationen gleich lang
050 sein müssen. Formal zeigt sich dieses - auch auf lockere Formen
051 der Fließfertigung, wie z. B. Linienfertigung,
052 anzuwendende - Fließbandproblem (product line balancing
053 problem) in folgende Aufgabe: Insgesamt n Arbeitselemente j
054 (Arbeitsgänge, Arbeits operationen) mit
055 unterschiedlicher Dauer (Formel) sind insgesamt (Formel) Arbeitsstationen
056 (Bzn Arbeits stellen, produktiven Kombinationen niedersten
057 Grades) mit einer Taktzeit c so zuzuordnen, daß der
058 Abstimmungsverlust d, der sich als Differenz der Gesamtlaufzeit
059 (1.Glied) und der Gesamtoperationszeit (2.Glied) ergibt,
060 minimal wird: (Formel) Da die von der Reihenfolge unabhängigen
061 Operationszeiten (math.Op.) konstant sind, reduziert sich das Problem auf
062 eine Minimierung der Gesamtlaufzeit (Formel). Dabei ist zu beachten,
063 daß die (math.Op.), die sich aus einer Zuordnung eines Arbeitselementes
064 j zu einer Station i ergeben, kleiner oder gleich einer noch zu
065 bestimmenden Taktzeit sind (Formel), daß jedes Arbeitselement nur
066 einmal zugeordnet wird, daß technologische
067 Reihenfolgebeschränkungen, die sich in einer Vorrangsmatrix
068 fixieren lassen, eingehalten werden und daß eine vorgegebene
069 Stückzahl pro Schicht erreicht oder überschritten wird. Je
070 nachdem, ob von den beiden Variablen m und c nur die
071 Arbeitsstellenzahl m bei vorgegebener Taktzeit c oder die Taktzeit
072 bei vorgegebener Arbeitsstellenzahl oder das Produkt m (math.Op.) c mit
073 zwei Variablen minimiert wird, und je nach der Methodik, wie die
074 Modellösungen bewirkt werden - sie verursachen teilweise einen
075 erheblichen Rechenaufwand -, bieten sich eine Vielzahl von
076 Fließbandabstimmungsverfahren an. Einen Überblick über sie
077 enthält BUSSMANN-MERTENS. Operationsanalytische
078 Lösungen von Fließbandproblemen erbringen gegenüber den sonst
079 angewendeten Probierverfahren eine Reduktion der
080 Abstimmungsverluste; sie betragen erfahrungsgemäß 5-20 %,
081 so daß weitere Reduktionen noch anderer Maßnahmen bedürfen.
082 So setzt eine Grobabstimmung bereits voraus, daß die
083 Kapazitäten der einzelnen Stationen in ihren Ausmaßen nicht
084 allzusehr divergieren. Durch Parallelschaltungen gleichartiger
085 Kapazitäten lassen sich Querschnittsvariationen bewirken, wobei
086 solche Batterien räumlich sowohl nebeneinander als auch
087 hintereinander angeordnet sein können. Deren Versorgung durch den
088 physischen Materialfluß lässt sich bei Bandfertigung der
089 Anordnung entsprechend mittels Weichen, Abwurfeinrichtungen usw.
090 gestalten. Einzelmaßnahmen zur Reduktion von
091 Abstimmungsverlusten müssen auf konstruktive Änderungen des
092 Erzeugnisses, Verbesserungen der Werkzeuge und Vorrichtungen,
093 günstigere Gestaltung der Arbeitsplätze und Beseitigung
094 störender Umwelteinflüsse sowie gegebenfalls auf den Einsatz
095 qualifizierter Arbeitskräfte und Betriebsmittel hinzielen
096 (Feinabstimmung). Auch im Prozessablauf werden Störungen
097 niemals völlig zu vermeiden sein. Je nach Art des Erzeugnisses
098 und der Produktionsfaktoren wird eine Fließfertigung mehr oder
099 weniger ausfallanfällig sein. Diese Anfälligkeit wird mit
100 zunehmender Zahl hintereinandergeschalteter Arbeitsstationen
101 progressiv zunehmen. Deshalb erweist es sich meist als opportun,
102 zwischen einzelnen Erzeugungsabschnitten kapitalbindende und
103 Zinskosten verursachende, aber anderseits Leerkosten infolge
104 mangelnder Materialversorgung vermeidende Pufferlager
105 einzufügen. Deren Dimensionierung stellt wiederum ein
106 Abstimmungsproblem dar. Anderseits können vielseitig ausgebildete
107 Springer bei vorübergehenden Ausfällen von
108 Arbeitskräften an einem Band Stillstände von produktiven
109 Kombinationen, Unterbrechnungen des Materialflusses und deren
110 Konsequenzen vermeiden helfen. Das zweite Ausgleichsproblem ist
111 spezieller Art. Es zielt bei marktorientierter Erzeugung auf eine
112 gegenseitige Abstimmung von gesamtbetrieblicher Kapazität und
113 Erzeugungsvolumen pro Periode hin, wenn das letztgenannte durch
114 einen im Zeitablauf t schwankenden Absatzverlauf beeinflußt wird.
115 Hier erhebt sich die Frage nach der Zweckmäßigkeit und dem
116 Ausmaß einer zeitlichen Synchronisierung der beiden
117 Leistungsreihen eines Industriebetriebes, nämlich der
118 güterwirtschaftlich-technischen Erzeugungsfunktionen E und der
119 absatzwirtschaftlich-ökonomischen Leistungsverwertungsfunktion
120 a. Sofern und soweit eine Lagerung der erzeugten Güter nicht
121 technischen, räumlichen oder finanzwirtschaftlichen Restriktionen
122 unterliegt, bietet sich eine Lagerhaltung dazu an, den
123 Interessenausgleich zwischen beiden Leistungsreihen ganz oder
124 teilweise zu bewirken. Durch sie wird es möglich, das Konzept
125 der Synchronisierung beider Leistungsreihen aufzugeben.
126 Es zeichnet sich dadurch aus, daß die Kapazität x (Formel) unter
127 Berücksichtigung der durchschnittlichen Erzeugungsdauer an sich in
128 der Höhe des Spitzenbedarfes bemessen werden müßte, so daß in
129 den übrigen Zeiten nicht genutzte Kapazitäten und somit
130 Leerkosten auftreten würden. Sie sind zu vermeiden in dem der
131 Synchronisierung polaren Konzept der totalen Emanzipierung.
132 Bei ihr sind die Kapazitäten so dimensioniert, daß sie gerade
133 den durchschnittlichen Bedarf eines Erzeugungszyklus zu decken
134 vermögen. Dadurch wird eine Lagerhaltung erforderlich, deren
135 räumliches Volumen an der maximalen Lagermenge im Bezugszeitraum
136 bemessen werden muß. Durch die so begründete Lagerhaltung fallen
137 anstelle der Leerkosten im Erzeugungsbereich nunmehr
138 Lagerhaltungskosten sowie auch Leerkosten im Lagerbereich an.
139 Zwischen beiden polaren Konzepten erstreckt sich ein breites Feld
140 partieller Emanzipierung (Oszillation) mit
141 unterschiedlichsten Emanzipationsgraden. In ihnen wird in der
142 Regel das Maß optimaler Emazipation zu suchen sein, das im
143 allgemeinen durch das Minimum von Leerhaltungskosten und
144 Lagerhaltungskosten bestimmt werden dürfte. Das Optimum exakt zu
145 bestimmen, ist bei Mehrprodukterzeugung mit den üblicherweise
146 angewendeten pragmatischen Verfahren, wie beispielweise den
147 Einrüttelungsverfahren, bei denen teilweise Vorverlagerungen der
148 Erzeugung angestrebt wird, kaum möglich. Eleganter sind dafür
149 wieder operationsanalytische Methoden, wie insbesondere diejenigen
150 der dynamischen Optimierung. Solche Modelle zur
151 Erzeugungsglättung (produktion smoothing) sind aber bislang noch
152 immer auf wenige Aktionsparameter beschränkt. Außerdem ist zu
153 beachten, daß es in der Praxis eine Vielzahl weiterer
154 Verhaltungsweisen gibt, mit denen Erzeuger den gewünschten
155 Ausgleich wenigstens teilweise herbeiführen können. So bietet
156 sich nicht nur die Lagerhaltung als Aktionsparameter an, sondern
157 auch die Form quantitativer Anpassung, wenn gewisse im
158 Batteriesystem errichtete Betriebsteile (z. B. die
159 Verkokungskammern in Kokereienanlagen) vorübergehend stillgelegt
160 und sukzessiv wieder in Betrieb genommen werden. Außerdem können
161 in manchen Branchen antizyklische Komplementtärerzeugnisse
162 in das Erzeugungsprogramm aufgenommen werden (beispielsweise Ski
163 - und Wasserski), mit denen eine Verbesserung der
164 Kapazitätsauslastung in den Zeiten rückläufiger Nachfrage nach
165 den Primärerzeugnissen zu erzielen ist. Weiterhin ist auf die
166 Möglichkeiten der Hereinnahme von Lohnarbeiten zu Zeiten
167 eines Saisonstiefs und der Vergabe von Fremdarbeiten an
168 andere Betriebe und Heimarbeiter zu verweisen, sofern nicht auch
169 die angesprochenen Partner dem gleichen Saisonrhythmus unterliegen.
170 Schließlich sei auf die Möglichkeit einer breiteren - meist
171 geographischen - Streuung des Angebots (zum Beispiel
172 Absatz von Wasserski in der zweiten Jahreshälfte auf der
173 südlichen Hemisphäre und auf diejenige einer - wohl meist
174 zeitlichen - Preisdifferenzierung hingewiesen. Die vielseitige
175 Anwendung aller dieser Instrumente spiegelt sich in der
176 Absatzpolitik der Elektrizitätswirtschaft besonders deutlich wider.
177 Mangels Eignung ihres Erzeugnisses zur Lagerhaltung muß sie
178 weitgehend dem Konzept der Synchronisierung folgen. Sie hat sich
179 jedoch gewisse Ausgleichsmöglichkeiten durch die überregionale
180 Verbundwirtschaft einerseits und eine vielseitige Preispolitik
181 anderseits geschaffen. So sind bei ihr temporale (für Tag
182 strom und Nachtstrom), regionele und personelle
183 Preisdifferenzierungen für Großabnehmer, Handel,
184 Landwirtschaft, Haushalte, Kleinstabnehmer, Sonderabnehmer)
185 sowie eine Tarifspaltung in Grundpreis zur Deckung der fixen
186 Kosten und in Arbeitspreise als Entgelte für die variablen
187 Kosten anzutreffen. Alle diese Maßnahmen zielen darauf hin, die
188 Relationen zwischen Grundlast und Spitzenlast möglichst
189 günstig zu gestalten. Die Fertigungsvorbereitung bei
190 auftragsorientierter Erzeugung. Ist die
191 Leistungserzielungsfunktion von Industriebetrieben
192 auftragsorientiert (open shop type), das heißt, auf die
193 speziellen, sich ständig wandelnden Wünsche der Abnehmer
194 ausgerichtet und gehen deshalb die Bestellungen der Erzeugung meist
195 zeitlich voraus, so werden die Erzeugungsbedingungen und der
196 Rahmen des Erzeugungsprogramms vom vorhandenen
197 Erzeugungspotiential geprägt. Die Einzelserienfertigung
198 und Kleinstserienfertigung, die der absatzorientierten
199 Erzeugung meist adäquat ist, läßt zwar keine so hohe spezielle
200 Vorbereitungsintensität im Hinblick auf das Leistungspotential zu;
201 sie eröffnet damit aber auch die Möglichkeit, dieses
202 entsprechend flexibel zu halten und deshalb mit einem vielseitigen
203 Leistungsangebot aufwarten zu können. Bei einer solchen Form der
204 Marktverbundenheit wandeln sich die Erzeugungsbedingungen im
205 Zeitablauf ständig. Das Prozeßfolgeprinzip ließe sich nur
206 durch fortwahrende Umstellungen der produktiven Kombinationen je
207 nach der herrschenden Auftragsstruktur realisierten. Deshalb wird
208 dem Verrichtungsprinzip meist der Vorzug gegeben. Die
209 Werkstattfertigung ist daher der auftragsorientierten Erzeugung als
210 adäquat anzusehen. Datum ist hier nunmehr der lokalisierte
211 Fakttorbestand nach Art und Menge, und auf ihn sind die
212 Leistungsvorgaben in Form einzelner Aufträge auszurichten.
213 Zentrales Anliegen solcher vorwiegend kurzfristigen Planung ist es
214 dabei, alle Aufträge von Operationsstufe zu Operationsstufe so
215 durchzuschleusen, daß das Fließprinzip wenigstens auf
216 organisatorischer Ebene in seinen Grundzügen zum Tragen kommt.
217 Daraus resuliert die konkrete Aufgabe, die Liegezeiten der
218 Werkstücke als Differenz von Durchlaufzeiten und Summe der
219 Fertigungszeiten unter gleichzeitigem Streben nach optimaler
220 Kapazitätsausnutzung in toto zu minimieren. Dieses Dilemma der
221 Ablaufplanung das durch die meist inhomogene und sich im Zeitablauf
222 vielfach wandelnde Auftragsstruktur bedingt wird, kennzeichnet das
223 Zentralanliegen der Prozessgestaltung bei auftragsorientierter
224 Erzeugung. Die Ablaufplanungen vollzogen sich im Frühstadium
225 der Industriealisierung und vollziehen sich auch heute noch in
226 kleineren Betrieben weitgehend im Hirn einiger, vorwiegend mit
227 technischen Problemen und teilweise ausführenden Aufgaben
228 betrauter Personen wie Meistern und Vorarbeitern. Sobald aber
229 die Leistungsstrukturen und Aufgabenstrukturen
230 vielseitiger werden, die Erzeugungsbereiche größere Dimensionen
231 annehmen, deren Aufbau komplizierter und stärker gegliedert wird,
232 deren räumliche Ausdehnung zunimmt, die optische Übersicht
233 dadurch Einbußen erfährt und zusätzlich Kommunikations
234 probleme und Abstimmungsprobleme zwischen einzelnen
235 Verantwortungsbereichen auftreten, muß eine solche pragmatische
236 Formel der Betriebsführung schon bald an die Grenzen ihrer
237 Wirksamkeit stoßen. Es lag und liegt daher nahe, die Funktion
238 der Ablaufplanung (in verschiedenen Branchen auch als
239 Fertigungsplanung bezeichnet) von den objektivbezogenen Arbeiten
240 zu trennen und zu einer speziellen Leistungsfunktion zu
241 verselbständigen. Durch eine solche herausbildung eines
242 derivativen Produktionsfaktors " Planung im Erzeugungsbereich "
243 können Produktivitässteigerungen in mehrfacher Hinsicht erzielt
244 werden. Die die Produktivität steigernden Wirkungen der
245 Arbeitszerlegung wurden schon aufgezeigt; hier können sie
246 besonders effizient werden, weil geistige und körperliche
247 Fähigkeiten bei einer Person meist nicht gleichermaßen weit
248 entwickelt und einander auch so wesensfremd sind, daß jede
249 Spezialisierung auf die eine oder die andere Funktion in der Regel
250 zu maßgeblichen Leistungssteigerungen führen wird. Außerdem
251 läßt die Spezialisierung die Anwendung wissenschaftlicher
252 Methoden auf die praktischen Probleme der Ablaufplanung zu.
253 Diesen Sachverhalt sprach F TAYLOR an, als er um die
254 Jahrhunderwende die wissenschaftliche Betriebsführung
255 (scientific management) progagierte und mit ihr eine systematische
256 Durchdringung des gesamten Betriebsgeschehens nach wissenschaftlich
257 und praktisch erprobten Methoden forderte. Heute zählt zu ihnen
258 ein überaus reichhaltiges Planungsinstrumentarium bis hin zu den
259 Methoden des Operations Research. Das Ideengut von TAYLOR
260 fand seine organisatorische Ausprägung im sogenannten
261 Funktions(meister)system. Mit ihm stellte er bewußt den
262 Spezialisierungseffekt über das Prinzip der Einheitlichkeit der
263 Auftragserteilung, das der Lininenorganisation zugrunde liegt.
264 Im Funktionssystem nehmen wir Ausführungsmeister (vorrichtungs
265 meister, Geschwindigkeitsmeister, Prüf
266 meister und Instandhaltungsmeister) ihr Spezialgebiet jeweils
267 mit gleichen - nur auf ihre Funktion beschränkten -
268 Weisungsbefignussen gegenüber allen ausführenden Kräften ebenso
269 wahr wie vier weitere Funktionsmeister. Diesen (Arbeitsverteiler,
270 Unterweisungsbeamter, Zeitbeamter und Kostenbeamter
271 Kontrollbeamter) obliegen die vorwiegend dispositiven Funktionen,
272 die in den meisten Industriegebieten, insbesondere solchen mit
273 auftragsorientierter Erzeugung, heute auf eine Instanz
274 Fertigungsvorbereitung oder Arbeitsvorbereitung
275 konzentriert sind
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