Produktion

1. Einführung in die Produktionswirtschaft

Die zentrale Funktion eines Betriebes ist die Produktion von Gütern und Dienstleistungen. In einem Umformungsprozeß wird z.B. Blech (Material) mit Hilfe von Mensch und Maschine zu einem Produkt verarbeitet. Material, Maschinen und Arbeitskraft sind die Produktionsfaktoren.

Die industrielle Produktion enthält die Produktionsfaktoren aus dem Bereich Beschaffung und führt die fertiggestellten Produkte dem Bereich Leistungsverwertung (Absatz) zu.

Besonders wichtig ist die Überlegung darüber, welches Produkt ein Betrieb herstellen soll. Die Ergebnisse der Marktforschung und die daraus abgeleiteten Absatzpläne sind die Grundlage eines erfolgreichen Produktionsprogrammes.

Ein Betrieb sollte nur solche Produkte herstellen, die auch absetzbar sind.

Bei der Planung des Produktprogrammes müssen im Betrieb vorab folgende Sachverhalte geklärt werden:

• Sind ausreichend Produktionskapazitäten, z.B. Personal, Maschinen vorhanden?
• Wieviel Kapazität wird von einer Erzeugnisart beansprucht? (Wieviel Minuten arbeitet ein Schweißer an einem Produkt?
• Wie hoch sind die zu erwartenden Produktionskosten, Absatzmengen und Verkaufserlöse?
  

Die Programmbreite gibt Auskunft über die Zahl der unterschiedlichen Erzeugnisarten, die gefertigt werden sollen.

Beispiel Programmbreite / breites Produktionsprogramm:
Motorrad, Sportwagen, Lastwagen, Kleinwagen = Automobilkonzern

Die Programmtiefe wird durch die Anzahl der Fertigungsstufen festgelegt, die ein Produkt im Unternehmen durchlaufen soll. Eine große Zahl von Be- und Verarbeitungsstufen in einem Betrieb bedeutet folglich ein tiefes Produktionsprogramm.

Beispiel Programmtiefe:
Bleche walzen, Bleche zu Kotflügeln pressen, Lampenhalterung anschweißen, Kotflügel grundieren, Kotflügel lackieren, Kotflügel an Karosserie montieren

Produkte unterliegen heute einer immer schneller voranschreitenden künstlichen Veralterung. Durch den modischen Wandel, Veränderungen im Verbraucherverhalten oder technischen Fortschritt muß ein Unternehmen ständig neue Produkte auf den Markt bringen, um konkurrenzfähig zu bleiben. Nach herkömmlicher Meinung sichert sich das Unternehmen dadurch langfristig seine Existenz. Allerdings nimmt diese Entwicklung bedenkliche Ausmaße an, wie z.B. die so genannte geplante Obsoleszenz aufzeigt.

Gründe für Notwendigkeit von Forschung und Entwicklung:

• Begrenzte Lebensdauer
• schneller wachsender technischer Fortschritt
• zunehmender Konkurrenzkampf

Neben der Neu- und Weiterentwicklung von Produkten ist die Erprobung ein wichtiger Teil der Entwicklung. Hier wird überprüft, ob die Entwicklungsergebnisse den technischen Anforderungen genügen.

Innerhalb des Bereiches Entwicklung findet man bei der verarbeitenden Industrie die Abteilung Konstruktion.

Soll ein neues Produkt erstellt oder ein bereits eingeführtes Produkt verändert werden, müssen zunächst Konstruktionspläne erstellt werden. Aufgabe der Konstrukteure ist es, die endgültige Form sowie den technischen Aufbau von neuen Produkten zeichnerisch darzustellen. Außerdem müssen geeignete Materialien ausgewählt werden.

Konstrukteure fertigen sowohl Gesamtzeichnungen als auch Ausschnitts- bzw. Einzelteilzeichnungen an. Zur Überwachung der Fertigung durch Ingenieure und Meister wird die Gesamtzeichnung in Gruppenzeichnungen aufgelöst.

Speziell für die kaufmännischen Arbeiten, die in Betrieben anfallen, werden auf der Grundlage der Konstruktionszeichnungen Stücklisten erstellt.
Die Gesamt- oder Konstruktionsstückliste bietet einen Überblick über alle Einzelteile in übersichtlicher Form. Konstruktionsstücklisten lassen sich weiter in verschiedene Stücklistenarten unterteilen:

• Aufbaustückliste:
  Informiert über Art u. Menge der verwendeten Baugruppen und Einzelteile (Baukastenstückliste, Strukturstücklisten)
  
• Arbeitsstückliste:
  Informiert über den Materialbedarf und ist speziell auf bestimmte Fertigungsstellen zugeschnitten (Fertigungsstückliste)

Fazit: Die Produktion von Gütern und Dienstleistungen ist die zentrale Aufgabe eines Betriebes. Bevor in einem Betrieb die Produktion anlaufen kann, muß das Produktionsprogramm geplant werden. Wie tief und wie breit ein Produktionsprogramm angelegt wird, hängt von verschiedenen Faktoren wie Kosten, Maschinenkapazität, Absatzchancen usw. ab. Um langfristig am Markt bestehen zu können, muß ein Betrieb ständig nach neuen Produkten suchen. Dies ist die Aufgabe der Forschung. Die in der Forschung gewonnenen Erkenntnisse fließen in die Produktentwicklung ein. Innerhalb der Entwicklung fertigt die Abteilung Konstruktion Zeichnungen und Stücklisten an.

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2. Fertigungsplanung

Nachdem die endgültigen Konstruktionspläne fertiggestellt sind und die Stücklisten für kaufmännische Arbeiten vorliegen, kann die Planung der Fertigung beginnen. Eine Vielzahl von Planungs- und Beschaffungsmaßnahmen soll einen reibungslosen Fertigungsablauf garantieren. Dies ist die Aufgabe der Arbeitsvorbereitung (AV). Dazu gehören die Ablaufplanung, Bedarfsplanung, Fertigungssteuerung und Kostenplanung.

(1) Ablaufplanung
Von größter Bedeutung innerhalb der Ablaufplanung ist die Arbeitsplanung.

Auf den Arbeitsplan aufbauend, wird im nächsten Schritt die Zeitplanung durchgeführt. Sie ermittelt den Zeitbedarf für alle Arbeitsvorgänge vom Entwurf bis zur Montage.

Den Zeitbedarf für den eigentlichen Fertigungsprozess nennt man Durchlaufzeit. Sie gibt an, wie lange es vom ersten Handgriff eines Arbeiters bis zum Weiterreichen des fertigen Produktes an das Fertigwarenlager dauert.

Mit den Ergebnissen der Zeitplanung läßt sich die Terminplanung wesentlich leichter durchführen. Für einen Industriebetrieb ist es sehr wichtig, den Fertigstellungstermin für einen Kundenauftrag zu kennen. Der Kunde muß sich auf diesen Termin verlassen können.

Sehr verbreitet bei der Terminplanung ist die sogenannte Netzplantechnik. Als Planungs- und Kontrollinstrument findet sie vor allem in der industriellen Einzelfertigung (z.B. Staudammbau) Anwendung. An einem Netzplan kann der Leiter eines Projektes verschiedene Informationen gewinnen:

• Gesamtdauer des Projektes
• Reihenfolge und Parallelität der Arbeitsvorgänge
• Frühester oder spätester Zeitpunkt für den Beginn und das Ende eines Vorganges
• Pufferzeiten bei Vorgängen
• Zeitlängster Weg (kritischer Pfad)

Jeden zusätzlichen Auftrag muß der Terminplaner in den laufenden Fertigungsprozeß zeitlich eingliedern. Dies ist Aufgabe der Terminplanung. Sie kann nur durchgeführt werden, wenn der Planer weiß, in welchem Zeitraum die Maschinen noch freie Kapazitäten haben. Die entsprechenden Informationen entnimmt er aus einem Maschinenbelegungsplan.

Neben der Arbeits- und Zeitplanung muß innerhalb der Ablaufplanung auch der Materialablauf zwischen den Arbeitsplätzen rationell gestaltet werden. Dies ist die Aufgabe der Materialfluß- und Transportplanung. In einem Materialflußbogen sind alle nötigen Informationen eingetragen.

• Arbeitsplanung: Festlegung von Arbeitsvorgängen, Reihenfolge, Arbeitsort, Maschinen, Rüst- und Stückzeiten
• Zeitplanung: Ermittlung des Zeitbedarfs für alle Arbeitsgänge, Liefert die Grundlage für die Terminplanung
• Materialfluss- und Transportplanung: Rationelle Gestaltung des Materialflusses zwischen den Arbeitsplätzen

(2) Bedarfsplanung
Innerhalb der Bedarfsplanung wird festgestellt, wieviel Personal, Material und Maschinen für den späteren Fertigungsprozess benötigt werden. Die Bedarfsplanung umfaßt daher drei Planungsbereiche:

• Personalplanung
• Materialplanung
• Betriebsmittelplanung

Die Personalplanung ermittelt Art und Anzahl der Arbeitskräfte, die für eine reibungslose Fertigungsdurchführung im Betrieb vorhanden sein müssen. Im Allgemeinen wird sie nur durchgeführt, wenn ein Betrieb umgestellt, erweitert oder neu eröffnet wird. Die Durchführung besonders großer Aufgaben kann ebenfalls Anlaß zur Personalplanung geben.

Die Materialplanung ermittelt den Bedarf an Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen. Ebenso muß die Anzahl der benötigten fremdbezogenen oder eigenerstellten Teile festgestellt werden.Vor Beginn der Fertigung hat die Materialplanung zu prüfen:

Welche Materialart in welcher Menge, in welcher Größe, in welcher Qualität und zu welcher Zeit für den Fertigungsprozeß zur Verfügung stehen muß.

Die Betriebsmittelplanung legt die Art und die Anzahl der Maschinen, Werkzeuge und Vorrichtungen fest. Dies geschieht anhand der Arbeitspläne. Normalerweise wird die Betriebsmittelplanung nur bei Betriebseröffnung, -erweiterung und -umstellung durchgeführt. Allerdings sind für bestimmte Aufträge Spezialmaschinen, -werkzeuge und -vorrichtungen notwendig. Diese müssen später beschafft werden.

(3) Fertigungssteuerung
Nach Durchführung der Ablaufplanung und der Bedarfsplanung wird im nächsten Schritt die Fertigungssteuerung eingeleitet. Ein Beispiel für die Fertigungssteuerung: Ein Hersteller von Luxuslimousinen preßt die Türen für die Fahrzeuge auf einer großen Kaltziehpresse. Der Fertigungsleiter überlegt mit seinem Assistenten, wieviel Stück sie zunächst von der rechten Vordertür herstellen sollen, bevor sie die Presse auf eine neue Form für die linke Vordertür umrüsten. Eine solche Umrüstung verursacht neben Lohn- und Materialkosten auch Kosten für die Stillstandszeit der Maschine. Die Summe der Kosten ergibt dann die Rüstkosten.

Beschließt der Fertigungsleiter, den gesamten Jahresbedarf an rechten Vordertüren zeitlich an einem Stück produzieren zu lassen, ist die Summe der Rüstkosten in diesem Jahr sehr gering. Allerdings können die produzierten Türen nicht alle sofort weiterverarbeitet werden. Sie müssen gelagert werden. Für die Lagerung fallen ebenfalls Kosten an. Solche Lagerkosten setzen sich aus Kosten für Personal und Lagerräume sowie aus Zinsen für das in die Erzeugnisse inverstierte Kapital zusammen. Für den Fertigungsleiter stellt sich die Frage, wieviel Vordertüren er ein einem Fertigungsdurchgang produzieren muß, damit die Summe aus Rüst- und Lagerkosten möglichst gering bleibt. Die in einem Fertigungsdurchgang produzierte Menge bezeichnet man als Losgröße.

Die Produktion eines großen Loses verursacht geringe Rüstkosten aber hohe Lagerkosten (große Losgröße). Die Produktion eines kleinen Loses verursacht hohe Rüstkosten aber geringe Lagerkosten (kleine Losgröße)

Durch die Berechnung der optimalen Losgröße kennt der Fertigungsleiter diejenige Produktionsmenge, bei der die Summe aus Rüst- und Lagerkosten am geringsten ist. Bevor die Produktion starten kann, müssen die Fertigungsstellen vorbereitet und das Material bereitgestellt werden. Die Vorbereitung der Fertigungsstellen umfaßt folgende Arbeiten:

• Bereitstellung der benötigten Arbeitskräfte, Werkzeuge und Vorrichtungen.
• Zweckmäßige Anordnung und technische Überprüfung der Maschinen.
• Eventuell Umrüstung der Maschinen auf andere Produkte.

• in der richtigen Art,
• in der richtigen Menge,
• am richtigen Ort,
• zur rechten Zeit

(4) Kostenplanung
In der Kostenplanung soll festgestellt werden, welche Kosten in welcher Höhe für das geplante Fertigungsprogramm anfallen werden. Zur Kostenplanung liefern die angefallenen Kosten vergangener Perioden wichtige Informationen. Ebenso werden von der Beschaffungsmarktforschung prognostizierte (vorhergesagte) Kostenentwicklungen in die Planung mit einbezogen. Die Kostenplanung kann eine wichtige zusätzliche Entscheidungshilfe für die Festlegung des Fertigungsprogrammes sein.

Fazit: Die Produktion erfordert eine Menge an Vorarbeit. Zurerst müssen durch die Ablaufplanung der komplette Produktionsablauf und die Fertigungstermine geplant werden. Danach legt die Bedarfsplanung fest, was an Personal, Material und Betriebsmittel in einer Produktionsperiode benötigt wird. In der Fertigungssteuerung wird bestimmt, wann Maschinen auf andere Produkte umgerüstet werden. Außerdem muß vor und während der Produktion dafür gesorgt werden, daß Material und Werkzeuge in ausreichender Menge vorhanden sind. Was die geplante Produktion voraussichtlich kosten wird, versucht die Kostenplanung zu ermitteln.

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3. Fertigungsdurchführung

(1) Fertigungsverfahren
Ist das Fertigungsprogramm festgelegt und sind alle Planungsarbeiten ausgeführt, so muß nun noch über das Fertigungsverfahren entschieden werden. Durch das gewählte Fertigungsverfahren sollen die Kosten pro hergestelltem Stück möglichst gering gehalten werden.

• ... nach der Menge gleichartiger Erzeugnisse: Einzelfertigung, Mehrfachfertigung
• ... nach der Anordnung der Betriebsmittel: Werktstattfertigung, Reihenfertigung, Fliessfertigung, Gruppenfertigung, Baustellenfertigung

Fertigungsverfahren nach der Menge gleichartiger Erzeugnisse werden auch Fertigungstypen genannt. Bei der Einzelfertigung wird von einem Produkt nur ein Stück hergestellt. Betriebe mit Einzelfertigung arbeiten meist nur auf Bestellung, um spezielle Kundenwünsche zu realisieren. Beispiele: Hochbau, Tiefbau, Brückenbau, Schiffbau ...

Mehrfachfertigung liegt vor, wenn ein oder mehrere Produkte in vielen Einheiten hergestellt werden. Mehrfachfertigung kann sein:

• Serienfertigung
• Sortenfertigung
• Massenfertigung

Serienfertigung liegt vor, wenn die einzelnen Erzeugnisse des Fertigungsprogrammes sich relativ stark voneinander unterscheiden, aber durch die Zusammenfassung von Aufträgen eine begrenzte Stückzahl gleichartiger Produkte hergestellt wird. Je nachdem, wieviel Stück pro Serie hergestellt werden, spricht man von Groß- oder Kleinserienfertigung. Serienfertigung wird beim Automobilbau, Möbelbau, Elektrogerätebau usw. eingesetzt.

Bei der Sortenfertigung werden aus dem gleichen Ausgangsmaterial Produkte hergestellt, die sich nach Länge, Gewicht, Formen, Farbe oder Güte unterscheiden. Durch die enge Verwandtschaft der Produkte ist eine Fertigung auf derselben Produktionsanlage notwendig. Beispiel: Ein Betrieb stellt Schrauben mit unterschiedlicher Gewindesteigung, Länge und Dicke her.

Der Unterschied zwischen Serien- und Sortenfertigung ist der, daß bei der Sortenfertigung die einzelnen Sorten sich nur gering voneinander unterscheiden, während sich bei der Serienfertigung die einzelnen Serien stark unterscheiden.

Beispiel Serienfertigung
Sanitätsartikel: WC-Sitz, Ablagen, Waschbecken, Doppelwaschbecken

Beispiel Sortenfertigung
Herrenanzug: Farbe Schwarz, Farbe Grau, Größe 48, 50 ....

Bei beiden Verfahren muß der Betrieb die Größe eines Fertigungsloses bestimmen. Daher sollen die Gesamtkosten der Fertigung (Rüstkosten, Lagerkosten usw.) möglichst niedrig sein.

Massenfertigung liegt vor, wenn standardisierte Produkte

• in sehr großen Mengen,
• in ausgereifter Form,
• über einen unbegrenzten Zeitraum hinweg,
• für einen anonymen Markt

Wird nur ein gleichartiges Produkt auf den Anlagen hergestellt, so spricht man von einfacher Massenfertigung (Beispiele: Strom-, Gas-, Wasserwerke-, Stickstofferzeugung). Größere Verbreitung hat die mehrfache Massenfertigung. Auf gleichen Produktionsanlagen werden hier verschiedene oder verwandte Erzeugnisse hergestellt (Beispiele: Pappe- und Papiererzeugung, Bierherstellung). Die mehrfache Massenfertigung hat große Ähnlichkeit mit der Großserien- und Sortenfertigung.

Fertigungsverfahren, unterschieden nach der Anordnung der Betriebsmittel:

• Werkstatt- und Werkstättenfertigung
• Reihenfertigung
• Fließfertigung
• Vollautomatische Fertigung
• Gruppenfertigung
• Baustellenfertigung

Bei der Werkstattfertigung sind universell einsetzbare Maschinen in einem Raum aufgestellt. Bei der Werkstättenfertigung sind Maschinen mit gleichartigen Funktionen in einem Raum (Werkstatt) zusammengefasst. Der Betrieb besteht aus mehreren Werkstätten, z.B. Sägerei, Schleiferei, Bohrerei usw... Das Werkstück (z.B. Fenster) wird mit der Hand, mit Karren oder Wagen von Werkstatt zu Werkstatt befördert und Schritt für Schritt weiterverarbeitet. Die Werkstatt und Werkstättenfertigung ist ein sehr flexibles Produktionsverfahren. Dies bedeutet, daß ohne große Umrüstung verschiedenartige Produkte hergestellt werden können.

Bei der Reihenfertigung sind die für die einzelnen Bearbeitungsvorgänge notwendigen Maschinen nach der Arbeitsabfolge hintereinander angeordnet. Die Werkstücke werden von Hand, mit Karren oder auf Laufbändern von Maschine zu Maschine weiterbefördert. Der Arbeitsfluß ist zeitlich ungebunden. Vorteile dieses Verfahrens sind keine Transportkosten und geringe Bearbeitungszeiten durch Spezialmaschinen.

Eine Weiterentwicklung der Reihenfertigung ist die Fließfertigung, auch Fließbandfertigung genannt. Die Arbeitsplätze und Maschinen sind entsprechend der Arbeitsfolge angeordnet. Die Werkstücke werden nach einer vorgegebenen Geschwindigkeit auf einem Fließband weitertransportiert. Die einzelnen Arbeitsvorgänge sind zeitlich aufeinander abgestimmt, so daß zwischen den Arbeitsplätzen keine Lager entstehen und die Durchlaufzeit minimal ist. Fließfertigung: Taktgebundene Fließarbeit mit genauer Taktabstimmung ohne Zwischenstapel, Puffermöglichkeiten begrenzt. Da die Fließfertigung einen hohen Investitionsaufwand erfordert, ist dieses Fertigungsverfahren nur für Produkte sinnvoll, die ausgereift sind und in größerer Stückzahl über einen längeren Zeitraum produziert werden, z.B. Autos, Haushaltsmaschinen usw....

Aufgrund der starken Arbeitsmonotonie und auch gesundheitsschädlicher Arbeiten z.B. Lackierarbeiten, werden bei der Fließfertigung auch zunehmend Roboter eingesetzt. Durch solche Rationalisierungen wird das Produktionssystem kostensparender und auch flexibler. Beispiel: Die Schweißvorrichtungen bei der VW-Käferproduktion konnten früher nur genau diesen einen Wagentyp schweißen. Heute kann ein Schweißroboter mit relativ wenig Aufwand auf jeden Wagentyp umgestellt werden.

Bei der vollautomatischen Fertigung wird auf den Einsatz menschlicher Arbeit weitgehend verzichtet. Transport, Bearbeitung und Kontrolle der Werkstücke übernehmen Maschinen und Roboter. Man könnte sie als Sonderformen der Fließfertigung bezeichnen. Merkmal einer vollautomatischen Fertigung: Der Mensch wird von Fließbandarbeitstätigkeiten und zeitlichen Bindungen an der Anlage befreit. Er übernimmt Überwachungsfunktionen.

Die Gruppenfertigung ist eine Übergangsform von der Werkstättenfertigung zur Fließfertigung. Die Maschinen und Arbeitsplätze, die für einen bestimmten Teilfertigungsablauf benötigt werden, sind zu einer Gruppe zusammengefaßt und innerhalb dieser Gruppe nach dem Fließprinzip angeordnet. Die Gruppenfertigung zeichnet sich besonders durch human gestaltete Arbeitsplätze aus. Das Problem der Entfremdung vom Endprodukt ist hier nicht so stark wie bei der Fließfertigung. Die Gruppenmitglieder montieren nicht nur ein bestimmtes Einzelteil, sondern ganze Baugruppen. Da bei der Gruppenfertigung kein fester Zeittakt wie bei der Fließfertigung vorgegeben ist, ist der Leistungsdruck beim einzelnen Arbeiter geringer.

Die Baustellenfertigung bildet im Vergleich zu den bisher dargestellten Fertigungsverfahren eine Ausnahme. Die Produktion findet hier nicht in Fabrikhallen mit einem bestimmten Standort statt, sondern auf einer Baustelle. Produkte, die durch Baustellenfertigung hergestellt werden, sind aufgrund ihrer Größe oder ihres Gewichtes ortsgebunden, z.B. der Bau eines Staudammes.

(2) Fertigungskontrolle
Ein wichtiger Bereich innerhalb der Fertigungsdurchführung ist die Fertigungskontrolle. Hier werden zum einen die Qualität der Produkte kontrolliert und zum anderen die Termine überwacht.

Die Qualität eines Produktes ist für den wirtschaftlichen Unternehmenserfolg von höchster Bedeutung. Die Sicherung der Qualität ist aus folgenden Gründen notwendig.

• Das Firmenimage kann unter mangelhafter Produktqualität leiden.
• Verbraucher reagieren auf schlechte Qualität.
• Bei Schadenfällen aufgrund von Qualitätsmängel muß der Hersteller mit großen Geldsummen haften.
• Die Kosten für Nachbesserungsarbeiten können sehr hoch sein.

1. Fehlerfreiheit
2. Tauglichkeit, d.h. ist das Produkt gebrauchs- und funktionsfähig?
3. Vorschriftsmäßigkeit, d.h. erfüllt das Produkt die bestehenden Normen und Vorschriften?

• 100% Kontrolle (Vollprüfung)
• Stichprobenkontrolle

Welche dieser Verfahren eingesetzt wird, hängt vom jeweiligen Produkt ab. Die 100% Kontrolle ist die sicherste, aber auch die teuerste Kontrollmethode. Alle Teile bzw. Erzeugnisse werden auf eventuell vorhandene Qualitätsmängel überprüft. Da diese Methode auch sehr kostspielig ist, wird sie nur bei technisch hochwertigen Gütern umgesetzt, z.B. Automobilbau, Fernsehgeräteherstellung usw.

Bei der Stichprobenkontrolle werden nach statistischen Stichprobenprüfplänen jeweils wenige Produkte (Stichproben) aus dem Produktionsprozeß entnommen und geprüft. Die Auswahl der Stichprobe muß zufüllig erfolgen. Auch muß die Menge der entnommenen Produkte groß genug sein, damit die Stichprobe auch wirklich die Eigenschaften der Gesamtmenge widerspiegelt. Die Stichprobenkontrolle wird besonders bei Massengütern angewendet, z.B. Zahnpastatuben, Textilien, Lebensmittel usw. Auch ist eine 100% Kontrolle bei manchen Gütern nicht möglich, da sie bei der Prüfung verbraucht werden. Beispielsweise können Zündhölzer nur in Stichprobenverfahren kontrolliert werden.

Die Qualitätskontrolle kann zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden:

• Eingangskontrolle:
  Hier werden die Werkstoffe und die bezogenen Teile bereits beim Materialeingang geprüft z.B.: Pfrüfung der Isolierverglasung auf Dichtigkeit vor dem Einbau in Fensterrahmen.
• Zwischenkontrolle:
  ... wird während der laufenden Fertigung vorgenommen. Dabei werden nach festgelegten Fertigungsstüfen Einzelteile, Baugruppen und das Produkt laufend auf Qualitätsmerkmale überprüft. Bei der Automobilherstellung stehen z.B. an verschiedenen Punkten eines Fließbandes Kontrolleure, die bestimmte Teile oder Baugruppen auf ihre Funktion oder Paßgenauigkeit kontrollieren.
• Endkontrolle:
  ... wird am fertigen Erzeugnis durchgeführt, z.B.: Ein Hersteller von Luxuslimousinen prüft im Bereich Endkontrolle, ob kein Kratzer oder sonstige Lackschäden am Fahrzeug vorhanden sind. Das Fahrzeug wird erst zum Verkauf freigegeben, wenn alle Mängel beseitigt sind.

Kosten:

• für Arbeitskräfte und Apparaturen zur Qualitätskontrolle
• Stichproben werden bei der Prüfung unbrauchbar

• durch weniger Ausschuß
• weniger Kundenreklamationen und Nachbesserungsansprüche
• eingeschränkte Garantieleistungen
• positives Images

Im Bereich der betrieblichen Ablaufplanung werden der zeitliche Ablauf eines Auftrages sowie der Fertigstellungstermin festgelegt. Aufgabe der Terminkontrolle ist es, den Arbeitsfortschritt terminlich zu überwachen. So können Störungen vorzeitig erkannt und beseitigt werden. Als Hilfsmittel der Terminkontrolle haben sich Netzpläne, Terminkarten und Laufkarten bewährt. Neben diesen traditionellen Hilfsmitteln werden zunehmend EDV-Ausdrucke eingesetzt. Die Terminkarte enthält neben anderen Informationen die Start- und Endtermine der einzelnen Arbeitsgänge. Diese Termine sind aufgestellt nach Soll- und Istzeiten. Jede Fertigungsstelle trägt bei Beginn und nach Abschluß der Arbeiten die entsprechenden Istzeiten auf der Terminkarte ein. Durch einen Soll-Ist Vergleich überwacht das Terminbüro den Arbeitsfortschritt. Die Laufkarte erfüllt ähnliche Aufgaben wie die Terminkarte. Sie begleitet das Werkstück von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz.

Fazit: Es gibt verschiedene Qualitätskontrollverfahren, wie Stichprobenprüfung und 100% Kontrolle. Qualitätskontrollen werden zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt. Während der Produktion muß der Arbeitsfortschritt durch die Terminkontrolle überwacht werden. Dazu gibt es verschiedene Hilfsmittel, wie Netzpläne, Terminkarten und Laufkarten.

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4. Rationalisierung der Fertigung

Unter Rationalisierung versteht man die durchdachte (rationale) Gestaltung der betrieblichen Leistungserstellung, um ein optimales Zusammenwirken der drei Produktionsfaktoren Arbeitskräfe, Werkstoffe und Betriebsmittel zu erreichen. Insgesamt will man durch Rationalisierungsmaßnahmen Qualitätssteigerungen, Produktivitätserhöhung und Kostenersparnis erreichen.

Ein Betrieb kann folgende Rationalisierungsmaßnahmen durchführen:

1. Rationalisierung des Arbeitsverfahren,
2. Rationalisierung der Fertigungstechnik,
3. Rationalisierung der Fertigungsgegenstände.

(1) Rationalisierung des Arbeitsverfahren
Die sehr umfangreichen Arbeitsaufgaben in der industriellen Fertigung müssen auf viele Mitarbeiter aufgeteilt werden.

Jeder Mitarbeiter übernimmt eine bestimmte Teilaufgabe. Man nennt diese Vorgehensweise Arbeitsteilung. Bei der Arbeitsteilung wird zwischen Art- und Mengenteilung unterschieden. Eine Artteilung ist notwendig, wenn eine Arbeitsaufgabe in mehrere verschiedenartige Teilarbeiten zergliedert werden muß, die zeitlich hintereinander anfallen.

Beispiel Fenster bauen:

• Arbeiter I: Glas schneiden
• Arbeiter II: Glas in Rahmen setzen
• Arbeiter III: Glas einkitten
• Arbeiter IV: Rahmen lackieren

Eine Mengenteilung liegt dann vor, wenn gleichartige Teilarbeiten derselben Arbeitsstufe von mehreren Personen durchgeführt werden.

Beispiel Fenster bauen:

• Arbeiter I und II: Glas schneiden
• Arbeiter III: Glas in Rahmen setzen
• Arbeiter IV: Glas einkitten
• Arbeiter V, VI, VII: Rahmen lackieren

Durch die Art- und Mengenteilung werden in den einzelnen Arbeitsstufen Teilleistungen erbracht. Diese müssen in einem letzten Schritt zur Gesamtleistung zusammengefügt werden. Man nennt dies Arbeitsvereinigung.

(2) Rationalisierung der Fertigungstechnik
Fertigungstechniken haben im Laufe der Zeit verschiedene Rationalisierungsstufen durchlaufen. Die ursprünglich vorherrschende Handarbeit wurde mit der Erfindung der Dampfmaschine und des Elektromotors zunehmend durch Maschinen unterstützt bzw. ersetzt. Diese Mechanisierung der Arbeit ist in immer verfeinerter Form in die betriebliche Produktion eingegangen. Maschinen, die die gesamte Steuerung des Arbeitsablaufes übernehmen, nennt man Automaten. Auftretende Störungen oder Abweichungen des Istzustandes vom Sollzustand müssen vom Menschen behoben werden.

Von Automatisierung spricht man, wenn die Maschinen (Automaten) nicht nur die gesamte Fertigungssteuerung übernehmen, sondern auch den Soll- und Istzustand der Werkstücke vollständig kontrollieren und gegebenfalls korrigieren. Diese modernen Anlagen regeln sich selbst! Heute werden Industrieroboter für besonders schwere, gefährliche und genaue Arbeiten eingesetzt (z.B. Schweißarbeiten, Lackierarbeiten). Roboter arbeiten nach Computerprogrammen. Da diese Programme relativ leicht veränderbar sind, kann ein Industrieroboter jederzeit unterschiedliche Werkstücke bearbeiten. Die Produktion ist dadurch flexibler und leichter umzustellen. Mit dem zunehmende Einsatz der Mikroelektronik wird die Produktivität permanent gesteigert. So werden z.B. in der Konstruktion CAD-Systeme (CAD = Computer Aided Design) eingesetzt. In der Fertigung sorgen CAM-Systeme (CAM = Computer Aided Manufacturing) für Kostensenkung.

(3) Rationalisierung der Fertigungsgegenstände
Sie haben sicher schon einmal eine ähnliche Aufschrift wie "Unser Produkt ist gefertigt nach DIN-70001" auf einer Verpackung gelesen. DIN ist die Abkürzung für Deutsches Institut für Normung. Dieses Institut beschäftigt sich damit, Normen für Einzelteile (z.B. Schraube) oder für einteilige Fertigwaren (z.B. Flaschen) festzulegen.

Durch Normung werden Formen, Größen, Bestandteile und Qualitäten vereinheitlicht. Beispielsweise wird bei Feuerwehrschlauchkopplungen von ursprünglich 42 Arten heute noch eine genormte Größe produziert.

Neben der Normung spielt die Typung eine wichtige Rolle als Rationalisierungsmaßnahme. Typung bedeutet die Vereinheitlichung von Endprodukten, die aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt sind. Eine Typung wird besonders bei langlebigen Produkten wie Autos, Möbeln, Kühlschränken, Waschmaschinen u.a. durchgeführt. Durch Typung versucht ein Betrieb Kosten einzusparen, die durch ständige Umstellung des Produktionsverfahrens entstehen.

Besonders viele Vorteile bringt die Einführung eines Baukastensystems. Hierbei werden einheitliche Baugruppen und Einzelteile zu verschiedenen Typen zusammengesetzt. Die Bauelemente sind oft genormt und können kostengünstig in Großserie hergestellt werden.

Beschränkt ein Betrieb sein gesamtes Produktionsprogramm auf wenige Erzeugnisarten, so spricht man von Spezialisierung.

Beispiel:
Die Wasch-AG hat bisher alle Arten von Haushaltsgroßgeräte hergestellt: Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspülmaschinen, Bügelmaschinen, Kühlschränke und Kühltruhen. Die Wasch-AG will sich spezialisieren und künftig nur noch Kühlschränke und Kühltruhen herstellen.

Spezialisierung hat zu einer verstärkten Arbeitsteilung zwischen Industriebetrieben geführt. Gleichzeitig entstanden auf diesem Wege viele Spezialwerkstätten und Zulieferbetriebe der Großindustrie.

Fazit: Durch Rationalisierung will ein Betrieb Kosten einsparen und größere Stückzahlen produzieren. Weit verbreitet ist die Arbeitsteilung. Hier wird die gesamte anfallende Arbeit an einem Produkt in Teilarbeiten zerlegt. Auch bei den Fertigungstechniken hat sich durch den Einsatz von Automaten und der Computertechnik viel verändert. Industrieroboter ersetzen zunehmend die manuelle Arbeit. In der Industrie spielen heute Normen eine immer größere Rolle. Doch nicht nur Formen und Größen von Einzelteilen werden vereinheitlicht, sondern auch komplette Endprodukte. Man spricht in diesem Fall von Typung. Viele Produkte werden nach einem Baukastensystem aufgebaut. Firmen, die nur noch wenige Produktarten herstellen, haben als Rationalisierungsmaßnahme die Spezialisierung gewählt.

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5. Digitalisierung der Produktion

Die Digitalisierung hat gerade in Prozessen der Produktion ein hohes Potenzial - besonders dann, wenn ein hoher Anteil vorhersehbarer Tätigkeiten vorliegt. Im Bereich von Produktionsprozessen ist eine wichtige Technologie die Vernetzung von Maschinen untereinander und die Vernetzung von Maschinen und Produkten im Produktionsprozess. Die Idee hinter dieser Industrie 4.0 ist die Entwicklung hin zu einem Internet der Dinge, gerade auch im Bereich von Produktion und auch in der nachgelagerten Phase der Produktnutzung. Durch eine digitale Vernetzung von physischen Teilen untereinander, mit den produzierenden Maschinen sowie mit Transportgefäßen im Rahmen der Logistik wird eine zunehmende Individualisierung von Produktion, Logistik, Dienstleistungen während des Betriebs sowie der Steuerung des jeweiligen Produkts möglich. Die konkreten Anwendungen dieser cyber-physischen Systeme liegen zwar meist in der industriellen Fertigung, können aber auch bei der Steuerung von dezentralen Erzeugungsanlagen, Speichern, Netzkomponenten genutzt werden. Daraus lassen sich folgende Potentiale erwarten:

• Fertigung: Verbesserung der Anlagennutzung um 20%, insbesondere durch vorausschauende Wartungsarbeiten und Prognose des Ersatzteilbedarfs ("predictive maintenance")
• Erhöhung der Produktivität von bestimmten Arbeitsschritten um 20% durch die gezielte Zusammenarbeit von Robotern und Mitarbeitern
• Verbesserung der Produktivität der Qualitätsüberwachung um 50% insb. durch automatische visuelle Fehlererkennung bei Produkten
• Reduktion des Ausschusses um bis zu 30%
• Reduktion der Lagerhaltungskosten um bis zu 50% z.B. durch exaktere Verkaufsprognosen

Eine zentrale Voraussetzung für die Industrie 4.0 sind Sensoren. Sensoren bilden einen elementaren Baustein für die Realisierung intelligenter, vernetzter und effizienterer Unternehmen. Die Kombination von vernetzten Sensoren und deren intelligenter Steuerung über Aktoren kann die Produktionsprozesse umfassend verändern. Neben der Installation und Vernetzung der Sensoren besteht die Herausforderung in der Nutzbarmachung der entstehenden Daten. Damit lässt sich das bestehende Geschäftsmodell weiterentwickeln, z.B. durch die intensivere Zusammenarbeit mit Partnerunternehmen sowie mit den Kunden des Unternehmens.

Dabei ist die Anwendung nicht auf Anwendungen in der produzierenden Industrie beschränkt. Auch Dienstleister und öffentliche Institutionen können davon profitieren.

Durch die dezentrale Verwendung von Produktionsdaten lassen sich 3D-Herstellungsverfahren, das Additive Manufacturing nutzen. 3D-Drucker ermöglichen dreidimensionale Ausdrucke aus nahezu jedem Werkstoff. Hersteller wie Eos, Concept Laser, Bigrep oder SLM Solutions bieten leistungsfähige 3D-Druck und zusätzliche 3D-Scan-Lösungen an. Zukünftig könnten Produkte oder Ersatzteile folglich nicht mehr nur geliefert, sondern direkt vor Ort für den Kunden hergestellt werden. Mit einer zusätzlichen Individualisierung der Produkte wird die Produktion auf Halde gemindert und damit die Ressourceneffektivität erhöht. Den Ablauf demonstriert das Projekt „Highlight“ der Universität der Künste Berlin. Nach der Entwicklung eines kundenspezifischen Modells erfolgt die Bereitstellung für den Download und das Selbstausdrucken. Produktion, Vertrieb und Auslieferung entfallen. Der 3D-Druck ermöglicht in der Regel auch eine Minderung an Material-, Energieverbrauch, Flächeninanspruchnahme sowie an Gewicht. Dies vor allem daher, weil mit Hohlräumen gearbeitet wird. Die Datennutzung zur dezentralen Produktion lässt sich entweder in den eigenen Produktionsstätten, direkt bei den Kunden oder in sogenannten „Makerspaces”, d.h. Werkstätten bzw. Kreativräumen, in denen man 3D-Drucker gegen Entgelt nutzen kann, realisieren. Zukünftig werden die Anwendungsfälle weitaus zahlreicher sein als heute. Derzeit gibt es erste Prototypen für das Drucken von Häusern (Winsun), Lebensmitteln (Barilla, Hershey), Hörgeräten (Körber) und menschlicher Ersatzhaut (L’Oréal).

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