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Februar 2012
Niels Eichhorn
Rüstprozessoptimierung in der Zerspanung
Methode zur Effizienzsteigerung beim Rüsten von Bearbeitungszentren in der Kleinserienfertigung
Um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens zu sichern, besteht ein Ansatz in der Effizienzsteigerung der Produktion. Eine Möglichkeit – als Beispiel wird die spanende Fertigung gewählt – besteht in der Rüstoptimierung, die zu einer Reduzierung der Nebenzeiten und damit zu geringeren Stückkosten führt. Die bekannten Ansätze der Rüstprozessoptimierung werden vorgestellt und ihre Vor- bzw. Nachteile diskutiert.
Die bestehenden Methoden und Werkzeuge geben Handlungsempfehlungen, die zu einer Reduzierung der Rüstzeit führt. Sie ermöglichen jedoch keine Standortbestimmung hinsichtlich der Leistungsfähigkeit eines betrachteten Rüstprozesses und sind nicht in der Lage, einen Ziel-Zustand zu definieren, bereits vor der Umsetzung eine erreichbare Rüstzeit zu bestimmen und somit den erreichbaren Maßnahmenerfolg wirtschaftlich zu bewerten.
Mit der in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methode zur Effizienzsteigerung beim Rüsten wird am Beispiel von Bearbeitungszentren der Kleinserienfertigung dieses Defizit aufgelöst. In einem dreischrittigen Vorgehen leitet die Methode den Anwender zu einer organisatorischen und technischen Optimierung des Rüstprozesses an. Im dritten Schritt unterstützt die Methode den Anwender bei der Entscheidungsfindung, ob eine identifizierte Maßnahme zur Rüstprozessoptimierung in dem vorliegenden Unternehmensumfeld wirtschaftlich umsetzbar ist.
In allen drei Schritten nutzt die Methode das Analysiersystem MTM-UAS, dessen Anwendbarkeit auf Rüstprozesse im Rahmen der Arbeit validiert wird. Mit dem entwickelten Bausteinsystem werden für die unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten der, in der Ausarbeitung identifizierten, Prozessschritte des Rüstens mit Planzeiten beschrieben. Das Potential der Rüstprozessoptimierung wird aus der Veränderung der Arbeitsmethode geschöpft und durch die Modellierung mit Prozessbausteinen ausgewiesen. Die Methode identifiziert Verbesserungsmöglichkeiten in der Arbeitssystemgestaltung und der Arbeitsablaufgestaltung sowie in der Technisierung von Rüstprozessen. Eine in der Arbeit entwickelte Struktur aus Technisierungsgrad und Freiheitsgrad der Ablauforganisation ordnet die unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten der Rüsttätigkeiten und bietet dem Anwender mit dem aufgespannten Lösungsraum eine Anleitung für die systematische Optimierung der Arbeitsmethode. Als Abbruchkriterium der iterativen Methode zur Verbesserung des Rüstprozesses dient ein in der Arbeit entwickeltes, wirtschaftliches Bewertungsmodell des Optimierungsgrads. Die Bewertung basiert auf der Kapitalwertmethode, in die unternehmens- und maßnahmenspezifischen Kennzahlen eingehen, und erfolgt durch den Vergleich mit einem Grenzwert, der sich als Quotient aus Aufwand und Ertrag der Maßnahme errechnet.
Im Verlauf der Arbeit werden die einzelnen Schritte der Methode zur Effizienzsteigerung beim Rüsten von Bearbeitungszentren in der Kleinserienfertigung anhand eines Demonstratorprozesses an einem Bearbeitungszentrum illustriert und in ihrer erzielten Wirkung dargestellt.
Die bestehenden Methoden und Werkzeuge geben Handlungsempfehlungen, die zu einer Reduzierung der Rüstzeit führt. Sie ermöglichen jedoch keine Standortbestimmung hinsichtlich der Leistungsfähigkeit eines betrachteten Rüstprozesses und sind nicht in der Lage, einen Ziel-Zustand zu definieren, bereits vor der Umsetzung eine erreichbare Rüstzeit zu bestimmen und somit den erreichbaren Maßnahmenerfolg wirtschaftlich zu bewerten.
Mit der in der vorliegenden Arbeit entwickelten Methode zur Effizienzsteigerung beim Rüsten wird am Beispiel von Bearbeitungszentren der Kleinserienfertigung dieses Defizit aufgelöst. In einem dreischrittigen Vorgehen leitet die Methode den Anwender zu einer organisatorischen und technischen Optimierung des Rüstprozesses an. Im dritten Schritt unterstützt die Methode den Anwender bei der Entscheidungsfindung, ob eine identifizierte Maßnahme zur Rüstprozessoptimierung in dem vorliegenden Unternehmensumfeld wirtschaftlich umsetzbar ist.
In allen drei Schritten nutzt die Methode das Analysiersystem MTM-UAS, dessen Anwendbarkeit auf Rüstprozesse im Rahmen der Arbeit validiert wird. Mit dem entwickelten Bausteinsystem werden für die unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten der, in der Ausarbeitung identifizierten, Prozessschritte des Rüstens mit Planzeiten beschrieben. Das Potential der Rüstprozessoptimierung wird aus der Veränderung der Arbeitsmethode geschöpft und durch die Modellierung mit Prozessbausteinen ausgewiesen. Die Methode identifiziert Verbesserungsmöglichkeiten in der Arbeitssystemgestaltung und der Arbeitsablaufgestaltung sowie in der Technisierung von Rüstprozessen. Eine in der Arbeit entwickelte Struktur aus Technisierungsgrad und Freiheitsgrad der Ablauforganisation ordnet die unterschiedlichen Gestaltungsmöglichkeiten der Rüsttätigkeiten und bietet dem Anwender mit dem aufgespannten Lösungsraum eine Anleitung für die systematische Optimierung der Arbeitsmethode. Als Abbruchkriterium der iterativen Methode zur Verbesserung des Rüstprozesses dient ein in der Arbeit entwickeltes, wirtschaftliches Bewertungsmodell des Optimierungsgrads. Die Bewertung basiert auf der Kapitalwertmethode, in die unternehmens- und maßnahmenspezifischen Kennzahlen eingehen, und erfolgt durch den Vergleich mit einem Grenzwert, der sich als Quotient aus Aufwand und Ertrag der Maßnahme errechnet.
Im Verlauf der Arbeit werden die einzelnen Schritte der Methode zur Effizienzsteigerung beim Rüsten von Bearbeitungszentren in der Kleinserienfertigung anhand eines Demonstratorprozesses an einem Bearbeitungszentrum illustriert und in ihrer erzielten Wirkung dargestellt.
Schlagwörter: Lean Manufacturing; Rüstzeitoptimierung; MTM
Schriftenreihe des PTW: "Innovation Fertigungstechnik"
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele, Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich und Prof. Dr.-Ing. Matthias Weigold, Darmstadt
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