Flexibilitätsoptimierung zur Auslastungssteigerung im Automobilrohbau

Wemhöner, Nils; Schuh, Günther

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-14963

Flexibilitätsoptimierung zur Auslastungssteigerung im Automobilrohbau = Flexibility optimization for automotive body shops

Wemhöner, Nils (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nils Wemhöner

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

UmfangXI, 207 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schuh, Günther (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-12-22

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-14963
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60585/files/Wemhoener_Nils.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Produktionsplanung (Genormte SW) ; Fabrikplanung (Genormte SW) ; Flexibilität (Genormte SW) ; Optimierung (Genormte SW) ; Kraftfahrzeugindustrie (Genormte SW) ; Rohbau (Genormte SW) ; Investitionsplanung (Genormte SW) ; Produktionssystem (Genormte SW) ; Management (frei) ; Verkettung (frei) ; Produktionsmanagement (frei) ; Produktionstechnik (frei) ; Automobilrohbau (frei) ; Automobilindustrie (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 650

Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit richtet sich an Praktiker in der Industrie. Sie ermöglicht es Unternehmen, wirtschaftliche Potenziale von Flexibilität optimal zu erschließen.Die produzierende Industrie sieht sich derzeit der Herausforderung gegenüber, eine wachsende Anzahl von Marktnischen mit geringen Absatzvolumina bedienen zu müssen. Zusätzlich sehen sich die Hersteller mit erheblichen Planungsunsicherheiten konfrontiert. Eine Möglichkeit, dennoch eine kostengünstige Fertigung zu gewährleisten, besteht in der Flexibilisierung der Produktionssysteme. Dabei gilt es, sowohl hinsichtlich schwankender Stückzahlen reagieren zu können, als auch die Herstellung von Nachfolge- bzw. ähnlichen Produkten auf den gleichen Produktionsanlagen zu ermöglichen, um so die Anlageninvestitionen auf möglichst große Produktionsstückzahlen zu verteilen.Einer erhöhten Flexibilität und Wandlungsfähigkeit stehen jedoch meist höhere Investitions- und Betriebskosten der Produktionsanlagen gegenüber; dies gilt insbesondere für investitionsintensive Bereiche wie den Automobilrohbau. Die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in Flexibilität muss deshalb vor einer Umsetzung nachgewiesen werden. Bisher fehlten jedoch pragmatische Methodiken, die in nachvollziehbarer Weise und bei angemessenem Aufwand die Bewertung und Optimierung von Flexibilisierungsvorhaben erlauben.Daher wurde für ein Verfahren entwickelt, das unterschiedliche Fertigungskonzepte hinsichtlich ihrer Flexibilität bzw. des zu erwartenden Nutzens quantifiziert und optimiert und das damit sowohl Produktionsplaner als auch Entscheider bei der Planung flexibler Produktionsanlagen unterstützt. Die am Beispiel des Automobilrohbaus erarbeiteten Ergebnisse sind leicht auf andere, insbesondere kapitalintensive, produzierende Bereiche zu übertragen.Das Verfahren besteht im Kern aus drei Modulen: Aufnahme von Anforderungen und Rahmenbedingungen, Gestaltung und Optimierung des betrachteten Produktionssystems sowie Simulation und Auswertung.Es ermöglicht zunächst die schnelle und praxistaugliche Modellierung unsicherer Markterwartungen und aller relevanten Parameter des Produktionssystems samt der dazugehörigen Kostenfunktionen bereits zu einem sehr frühen Planungszeitpunkt. Die Simulationsergebnisse werden anschließend praxisgerecht aufbereitet. Insbesondere das sogenannte Flexibilitätsfenster, eine im Rahmen der Dissertation entwickelte aggregierte Darstellungsweise von Nutzen und Aufwand von Flexibilität, bietet hierzu ein wirkungsvolles Hilfsmittel, das zudem Aussagen über die Auswirkungen der Planungsunsicherheiten erlaubt und damit die wichtigsten entscheidungsbestimmenden Faktoren zielführend abbildet. Entscheidungsträger werden so durch eine prägnante Darstellung der entscheidungsrelevanten Informationen unterstützt. Damit werden explizite Flexibilitätsentscheidungen auf Executive-Level ermöglicht und implizite Entscheidungen, die auf niedrigeren Entscheidungsebenen und in der Regel gegen Flexibilität getroffen werden, verhindert.Ein im Rahmen der Dissertation anwendungsfreundliches IT-Tool erleichtert die Anwendung der Planungsmethodik und befähigt Rohbauplaner, innerhalb kürzester Zeit Konzeptideen abzubilden, hinsichtlich der Erfüllung des konkret vorherrschenden Flexibilitätsbedarfes zu bewerten und zu optimieren sowie mit alternativen Konzepten zu vergleichen. Anschließend kann die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Konzept knapp, aber präzise dargestellt werden. Das IT-Tool fördert dadurch optimale Investitionsentscheidungen.Durch die Anwendung der Methodik für aktuelle Rohbauplanungsprojekte der DaimlerChrysler AG wurden Plausibilität und Validität der Methodik nachgewiesen.

This dissertation is aimed at practitioners from producing companies. It supports companies in the optimal utilization of the economic potential that is offered by flexibility of manufacturing systems.The producing industry has to cope with an increasing number of market niches and decreasing sales volumes. In addition, there are substantial planning uncertainties. The flexibilization of manufacturing systems seems to be a promising possibility to guarantee cost efficient production under these circumstances. The challenge is to be able to react to unstable demand and at the same time to make the production of similar products or of successor products on the same production lines possible; the investment for manufacturing systems is to be redeemed by as many products produced as possible.Increased flexibility, however, often leads to higher investments and higher operating costs of manufacturing systems; this is relevant in particular for manufacturing systems requiring high investments, such as automotive body shops. Therefore, the benefit of flexibility investments has to be proven before implementation. Currently, however, there are no pragmatic methods available that permit to evaluate and optimize flexible manufacturing systems at an affordable cost and with reproducible and comprehensible results.Therefore, a method has been developed that quantifies and optimizes the flexibility of different production concepts along with its benefits. It supports both production planners and decision takers in the planning of flexible manufacturing systems. The method has been developed taking the example of the automotive body shop; however, the results can be easily transferred to other, especially capital-intensive areas of manufacturing.Three modules form the core of the method: the collection of requirements and boundary conditions, the configuration and optimization of the manufacturing system considered, and simulation and evaluation.The method makes a quick and easy to use modeling of uncertain market expectations as well as of all relevant parameters of the manufacturing system and the corresponding cost functions possible early on in the planning process. Simulation results are then processed and presented in a form suitable for practical use. Especially the so-called flexibility window, an aggregated visualization of efforts for and benefits of flexibility that has been developed in this dissertation, is a valuable tool for analysis and presentation. It visualizes the results of planning uncertainties in an easily comprehensible form; it thus shows the main factors influencing a flexibility decision and is a substantial support for decision takers. This makes explicit flexibility decisions on executive level possible and prevents implicit decisions taken on lower decision levels – and, mostly, against flexibility.A user friendly IT tool facilitates the application of the planning methodology and enables body shop planners to very quickly and easily model body shop concepts, to evaluate them against concrete flexibility requirements, to optimize them and to compare them to alternative concepts. Subsequently, the profitability of the different concepts can be visualized concisely. The IT tool thus facilitates optimal investment decisions.Plausibility and validity of the developed method have been verified and demonstrated in a real-life application example at DaimlerChrysler AG.

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