Wirtschaftlichkeitsfaktor Produktionsorganisation

Organisation von Produktions- und fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozessen

Dienstleistungen sind heute aus der industriellen Produktion von Unternehmen nicht mehr wegzudenken. Sie begleiten die Produktion und bestimmen ganz wesentlich deren Wirtschaftlichkeit. Zu diesen Dienstleistungen zählen beispielsweise das Transportieren und Lagern von Werkstoffen. Ein Rostocker Professor erklärt, wie sich industrielle Produktions- und Dienstleistungsprozesse effizient organisieren lassen.

Von Professor Dr. Dr. Theodor Nebl, Universität Rostock

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Produktionsorganisation

Die Produktionsorganisation ist Bestandteil der Unternehmensorganisation. Ihr Organisationsobjekt ist der Produktionsprozess. Dessen Aufgaben werden infolge der Arbeitsteilung in Teilaufgaben gegliedert und konzentrieren sich auf die Fertigung von Einzelteilen und Teileklassen sowie die Montage der Erzeugnisse.

Das Organisationsziel besteht einerseits in der Schaffung von Organisationseinheiten (Kapazitätseinheiten), die diese Aufgaben lösen, und andererseits in der Gestaltung von deren Organisationsformen. In den Kapazitätseinheiten erfolgt die Produktion durch Faktorkombination. Die Potenzialfaktoren (Arbeitskraft, Betriebsmittel) wirken dabei in den Hauptprozessen (Teilefertigung, Montage) zielgerichtet auf die Arbeitsgegenstände (Werkstoff, Arbeitsobjekt) ein, um Produkte zu erzeugen. Dafür sind fertigungsnahe industrielle Dienstleistungen (Transport, Lagerung) notwendige Voraussetzungen. 

Den Anforderungen gerecht werden

Die Organisationsform bestimmt die Art und Weise der Faktorkombination. Sie definiert die räumliche Struktur, die zeitlichen Abläufe und die Beziehungen der am Produktionsprozess beteiligten Produktionsfaktoren. Ihre Gestaltung verfolgt das Ziel, ein Fähigkeitsprofil zu schaffen, das zum Anforderungsprofil des Produktionsprogramms passt, um auf dieser Grundlage die technologisch und wirtschaftlich beste Lösung der Produktionsaufgaben zu ermöglichen. Dafür sind die Organisationsformen der Hauptprozesse und der fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozesse anforderungsgerecht zu gestalten und bestmöglich aufeinander abzustimmen. Der Gestaltungsansatz erfordert die Identifikation möglicher Anforderungsprofile und die Systematisierung dafür theoretisch relevanter und praktikabler Organisationsformen der Produktion.

Dieser Sachverhalt wird an den Beispielen des Fertigungshauptprozesses Teilefertigung und des fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozesses innerbetriebliche Lagerung verdeutlicht (weiterführende Ausführungen zur Organisation von Montageprozessen und den fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozessen sind [1] zu entnehmen). 

Das Anforderungsprofil bestimmen

Das Anforderungsprofil ist insbesondere durch outputorientierte Merkmale, die von den herzustellenden Erzeugnissen und den Produktionsprogrammen ausgehen und an den Produktions- und Beschaffungsprozess gerichtet sind, bestimmt. Solche sind der Standardisierungsgrad und die Struktur der Erzeugnisse sowie die Art der Auftragsauslösung.

Aus outputorientierten Merkmalen des Anforderungsprofils leiten sich throughput- und inputorientierte Merkmale ab. Die Gestaltung der damit verbundenen Prozesseigenschaften entwickelt das Fähigkeitsprofil. Das wichtigste throughputorientierte Merkmal ist die Fertigungsart. Sie bestimmt die Menge der zu produzierenden identischen Erzeugnisse und deren Bestandteile. Daraus resultieren unter anderem

• der Kapazitätsbedarf und seine Proportionen,
• die benötigten Fertigungsverfahren,
• die Qualifikation der Arbeitskräfte,
• die Möglichkeit zur Mechanisierung und Automatisierung,
• die technologische Bearbeitungsfolge und
• die sinnvoller Weise einzusetzenden Organisationsformen der Teilefertigung und der fertigungsnahen industriellen Dienstleistungen.

Das wesentliche inputorientierte Merkmal ist der Anteil des Fremdbezugs, der die zu beschaffenden Werkstoffe, Einzelteile und Baugruppen sowie die damit verbundene Fertigungstiefe bestimmt. Die genannten Merkmale und ihre Ausprägungen sind in einem morphologischen Kasten darstellbar. Verschiedenartige Anforderungsprofile entstehen durch unterschiedliche Kombinationen der Merkmalsausprägungen. Es sind vier typische Kombinationsvarianten zu unterscheiden, auf die durch unterschiedliche Organisationsformen reagiert werden muss [2]. Bild 1 verdeutlicht die Zusammenhänge am Beispiel von Typ 1 und Typ 4.

Die Kombinationen der Merkmalsausprägungen charakterisieren neben den Anforderungsprofilen gleichsam Produktionsprozesstypen. Für kleine und mittelgroße Unternehmen der metallverarbeitenden Industrie in Mecklenburg-Vorpommern ist Typ 1 repräsentativ. Er kommt in 82 Prozent der analysierten Unternehmen vor [3].

Organisationsformen der Teilefertigung

Eine klassische Organisationsform der Teilefertigung entsteht durch die Kombination eines räumlichen und eines zeitlichen Organisationsprinzips.

• Räumliche Organisationsprinzipien (ROP_TF) kennzeichnen die Art der räumlichen Anordnung von Arbeitsplätzen im Produktionsprozess. Es sind das Werkstattprinzip und das Erzeugnisprinzip zu unterscheiden. Das Werkstattprinzip (WP) fasst alle Betriebsmittel identischer Fertigungsverfahren in einer Werkstatt räumlich zusammen. Das Erzeugnisprinzip (EP) fasst alle Betriebsmittel unterschiedlicher Fertigungsverfahren, die zur Herstellung eines Erzeugnisses (oder seiner Bestandteile) benötigt werden, räumlich zusammen. Es gliedert sich in das
  • Gruppenprinzip (GP),
  • Reihenprinzip (RP) und das
  • Einzelplatzprinzip (EPP).

• Zeitliche Organisationsprinzipien (ZOP_TF) charakterisieren die Art der Teileweitergabe von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation bei Losfertigung. Es sind ZOP_TF mit (mW) oder ohne Teileweitergabe (oW) zu unterscheiden. Teileweitergabe erfolgt nach folgenden Prinzipien:
  • Reihenverlauf (RV)
    Der Reihenverlauf ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach der Bearbeitung aller Teile eines Loses auf einem Arbeitsplatz die Weitergabe des kompletten Loses zum nächsten Arbeitsplatz erfolgt.
  • Parallelverlauf (PV)
    Der Parallelverlauf ist durch die sofortige Weitergabe eines bearbeiteten Teils zum Folgearbeitsplatz gekennzeichnet. Dadurch kommt es zur gleichzeitigen (parallelen) Bearbeitung von Teilen desselben Loses auf verschiedenen Arbeitsplätzen der technologischen Bearbeitungsfolge.
  • Kombinierter Verlauf (KV)
    Der kombinierte Verlauf setzt sich aus Fragmenten des Reihen- und des Parallelverlaufs zusammen.
    Unter der Bedingung t_i ≤ t_i+1 (t_i - Bearbeitungszeit des Arbeitsgangs auf dem Arbeitsplatz i; t_i+1 - Bearbeitungszeit des Arbeitsgangs auf dem Arbeitsplatz i+1) sind der kombinierte und der Parallelverlauf identisch.
    Unter der Bedingung t_i > t_i+1 wird das letzte Teil des Loses nach seiner Fertigstellung auf Arbeitsplatz i sofort auf i+1 weiterbearbeitet. Für alle weiteren Teile des Loses wird die Weitergabe in Teillosen so angestrebt, dass sie ohne Unterbrechung auf Arbeitsplatz i+1 bearbeitet werden können.

Moderne Organisationsformen basieren auf den klassischen Organisationsformen. Sie besitzen identische räumliche und zeitliche Organisationsprinzipien und unterscheiden sich von den klassischen Organisationsformen durch differenzierte Niveaustufen der technischen Ausgestaltung und damit der Mechanisierung und der Automatisierung. Die technische Ausgestaltung ist als technisches Organisationsprinzip (TOP_TF) zu verstehen. Sie integriert die Teilsysteme des Techniksystems in die Organisationsformbildung. Solche sind das Bearbeitungs-, Transport-, Handhabungs- und Lagersystem. Technische Organisationsprinzipien sind neben den räumlichen und zeitlichen Organisationsprinzipien die dritte Komponente zur Gestaltung moderner Organisationsformen (Bild 2).

Der Zusammenhang zwischen Anforderungsprofilen und Organisationsformen der Teilefertigung wird in Bild 3 für die Anforderungstypen 1 und 4 dargestellt.

Organisationsformen des fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozesses innerbetriebliche Lagerung

Die Wirtschaftlichkeit von Fertigungsprozessen wird in starkem Maße von deren Organisation bestimmt. Dabei geht es einerseits um die Organisation der Fertigungshauptprozesse, andererseits um die Organisation der fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozesse, die die Hauptprozesse begleiten und diese erst möglich machen. Diese Organisationsaufgaben sind aufeinander abgestimmt zu lösen. Das Ziel besteht darin, solche zueinander passenden Organisationsformen zu finden, die mit hoher Ergiebigkeit den Anforderungsprofilen herzustellender Produktionsprogramme entsprechen. Dafür ist es unerlässlich, auch die theoretisch möglichen und praktikablen Organisationsformen der fertigungsnahen industriellen Dienstleistungsprozesse zu kennen.

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Theodor Nebl
Produktionswirtschaft
6. Aufl., 2007, 928 S., gb., € 49,80, ISBN 978-3-486-58493-6
Reihe: Lehr- und Handbücher der Betriebswirtschaftslehre 

Vor diesem Hintergrund bilden theoretische Überlegungen zur Gestaltung differenzierter Organisationsformen der innerbetrieblichen Lagerung den zweiten Schwerpunkt dieses Aufsatzes.

Diese differenzierten Organisationsformen sind analog zu den Organisationsformen der Fertigungshauptprozesse durch räumliche und zeitliche Organisationsprinzipien systematisierbar.

• Räumliche Organisationsprinzipien der innerbetrieblichen Lagerung (ROP_iL)
  Die Lagerung realisiert eine zeitliche Transformation von Arbeitsobjekten (Lagerungsobjekten) im Produktionsprozess.
  Räumliche Organisationsprinzipien der innerbetrieblichen Lagerung kennzeichnen die räumliche Struktur der Lagerungsorte im Produktionssystem. Bei der Anordnung von Lagern werden die Formen integriertes Lager und autonomes Lager unterschieden.
  Integrierte Lager sind Bestandteile der Organisationsformen der Fertigungshauptprozesse. In integrierten Lagern werden ausschließlich Arbeitsobjekte von Fertigungsaufträgen gelagert, die eine Bearbeitung an der verbundenen wertschöpfenden Kapazitätseinheit erfahren. Diese räumliche Strukturierung kennzeichnet das bearbeitungsintegrierte Lagerungsprinzip (vgl. Bild 4).

Autonome Lager sind im Gegensatz zu den integrierten Lagern nur mittelbar durch die innerbetrieblichen Transport- und Handhabungssysteme mit den wertschöpfenden Kapazitätseinheiten von Teilefertigung und Montage verbunden und stellen selbständige Organisationseinheiten im Produktionssystem eines Unternehmens dar. Grundsätzlich können zwei Arten autonomer Lager differenziert werden: zentrales Lager und dezentrales Lager.

Zentrale Lagerung bedeutet, dass die Arbeitsobjekte eines Fertigungsauftrags an einem zentralen Ort ihre zeitliche Transformation vollziehen. Dabei handelt es sich um das zentrale Lagerungsprinzip (vgl. Bild 5).

Die dezentrale Lagerung bildet das Kontinuum zwischen dem bearbeitungsintegrierten Lagerungsprinzip und dem zentralen Lagerungsprinzip. Bild 6 kennzeichnet das dezentrale Lagerungsprinzip.

• Zeitliche Organisationsprinzipien der innerbetrieblichen Lagerung (ZOP_iL)
  Die Lagerungsobjekte weisen ein individuelles zeitliches Verhalten im Rahmen der Lagerung auf. Dieses ist determiniert durch die organisatorische Gestaltung der Zu- und Abgänge der einzelnen Lagerungsobjekte eines Fertigungsauftrags. Die zeitliche Dimension der Lagerung wird durch die quantitative Struktur der Lagerungsobjekte während des Lagerungsprozesses charakterisiert. Zeitliche Organisationsprinzipien der innerbetrieblichen Lagerung beschreiben diese quantitative Struktur der Lagerungsobjekte im Zeitablauf. Folgende Verlaufsformen der quantitativen Struktur der Lagerungsobjekte im Lagerungsprozess können differenziert werden:
  • Statischer Verlauf
  • Dynamischer Verlauf
    • emittierend
    • absorbierend
    • oszillierend

Beim statischen Verlauf ändert sich die quantitative Struktur der Lagerungsobjekte im Lagerungsprozess nicht. Alle Lagerungsobjekte bilden während der Lagerungszeit eine unveränderte Einheit. Die Einlagerungsmenge entspricht der Auslagerungsmenge. Beide sind identisch mit der Fertigungslosgröße.

Beim dynamisch-emittierenden Verlauf ändert sich die quantitative Struktur der Lagerungsobjekte planmäßig im Zeitablauf. Die Einlagerungsmenge entspricht der Fertigungslosgröße. Zu unterschiedlichen Auslagerungszeitpunkten werden Teilmengen der Losgröße aus dem Lager entnommen und an Bedarfsträger abgegeben, bis die Lagermenge gleich Null ist. Die Summe aller Auslagerungsmengen entspricht der Einlagerungsmenge.

Beim dynamisch-absorbierenden Verlauf ändert sich die quantitative Struktur der Lagerungsobjekte ebenfalls planmäßig im Zeitablauf. Sukzessive werden Teilmengen des Fertigungsloses eingelagert, bis sich das gesamte Los im Lager befindet und zu einem definierten Auslagerungszeitpunkt komplett dem Lager entnommen wird. Im Rahmen des dynamisch-absorbierenden Verlaufs werden mehrere Lagerungsobjektzugänge bei genau einem Lagerabgang vollzogen.

Beim dynamisch-oszillierenden Verlauf ändert sich die quantitative Struktur der Lagerungsobjekte im Zeitablauf in unplanmäßiger Form. Ein nach dem oszillierenden Prinzip organisiertes Lager kann sowohl Lagerungsobjekte beliebiger Mengen im Zeitablauf abgeben (emittieren) als auch aufnehmen (absorbieren). Es handelt sich demzufolge um eine Mischform des dynamisch-emittie­renden und des dynamisch-absorbierenden Lagerungsverlauf. Dies ist eine typische zeitliche Verlaufsform für Lager zur Störungspufferung. Nach Abschluss der Bearbeitung aller Arbeitsobjekte des Fertigungsauftrags sind die eingelagerten Mengen mit den ausgelagerten Mengen identisch. Im Rahmen des dynamisch-oszillierenden Verlaufs kommt es zu mehreren Zugängen und Abgängen unterschiedlicher Mengen von Arbeits- bzw. Lagerungsobjekten.

Eine zusammenfassende Übersicht liefert Bild 7.

Räumliche und zeitliche Organisationsprinzipien in Beziehung setzen

Organisationsformen der innerbetrieblichen Lagerung entstehen durch die Kombination jeweils eines räumlichen Organisationsprinzips der innerbetrieblichen Lagerung (ROP_iL) mit einem zeitlichen Organisationsprinzip der innerbetrieblichen Lagerung (ZOP_iL).

Werden die diskutierten räumlichen und zeitlichen Organisationsprinzipien miteinander in Beziehung gesetzt, ergeben sich zwölf theoretisch mögliche Organisationsformen der innerbetrieblichen Lagerung (vgl. Bild 8). Alle zwölf besitzen eine praktische Relevanz, aber eine unterschiedliche Bedeutung bezüglich ihrer Beziehung zu den Organisationsformen der Fertigungshauptprozesse.

Das Haupteinsatzgebiet der integrierten Zwischenlagerung sind Organisationsformen der Teilefertigung, die variierende technologische Bearbeitungsfolgen realisieren. Die integrierte Bereitstellungs- und Aufnahmelagerung ist in allen Organisationsformen der Teilefertigung relevant. Ihr Einsatzschwerpunkt ist die Werkstattfertigung. Die integrierte Pufferlagerung findet in gegenstandsspezialisierten Organisationsformen besonders in der getakteten Fließfertigung statt. Die integrierte Pufferlagerung besitzt eine hohe praktische Bedeutung. Diese nimmt für die beiden weiteren Varianten (DPL, ZPL) deutlich ab.

Die dezentrale Zwischenlagerung dient der Absicherung kapazitiver Abstimmungsprobleme, der Überbrückung von Übergängen der Fertigungsaufträge von einer zur nächsten Organisationsform der Teilefertigung sowie der Überbrückung von Übergängen zwischen der Teilefertigung und der Montage. Sie besitzt eine hohe praktische Bedeutung besonders für die Organisationsformen, die keine geschlossene Fertigbearbeitung von Aufträgen realisieren können. Dezentrale Bereitstellungs- und Aufnahmelager finden ihre Einsatzgebiete in der verfahrensspezialisierten Fertigung, in der Fertigungsreihe und in der Einzelplatzfertigung. Sie dienen der Absicherung der parallelen Nutzung gleichartiger Fertigungskapazitäten.

Die zentrale Zwischenlagerung dürfte wegen aufwändiger Transporte und komplizierter Steuerungsprobleme eine eher geringe praktische Relevanz für die Zwischenlagerung besitzen. Die zentrale Bereitstellungs- und Aufnahmelagerung findet in der gegenstandsspezialisierten Fertigung Anwendung, stellt aber im Vergleich mit der dezentralen Bereitstellungs- und Aufnahmelagerung üblicherweise die schlechtere Variante dar.

Autor

Professor Dr. Dr. Theodor Nebl ist Inhaber des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft an der Universität Rostock.

Literatur

[1] Nebl, T.: Produktionswirtschaft. 6. Auflage, München, Wien 2007

[2] Zopff, C.; Nebl, T.: Informationsmanagement zur Realisierung des Auftragsdurchlaufs in KMU. In: ZWF 101 (2006) 6, S. 338-343 

[3] Zopff, C.: Informationsmanagement in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU). (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2005

[4] Petersen, T.: Organisationsformen der Montage. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2005 

[5] Drews, R.: Organisationsformen der Produktionslogistik. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2006

[6] Silberbach, C.: Der Einfluß organisatorischer und technischer Gestaltungskriterien auf die Bildung von Organisationsformen der Teilefertigung. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 1996

[7] Heinsberg, K.: Systematisierung der theoretischen Grundlagen einer wirtschaftlichen Lagerorganisation. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2004. 

[8] Poenicke, S.: Beurteilung und Auswahl alternativer Gestaltungsvarianten von Organisationsformen. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2000

[9] Runge, P.: Die Gestaltung von Organisationsformen der Instandhaltung unter besonderer Beachtung ihrer Abhängigkeit von den Organisationsformen der Teilefertigung. (Hrsg. Nebl, T.), Aachen 2000

[10] Jünemann, R.; Schmidt, T.: Materialflußsysteme: Systemtechnische Grundlagen. 2. Auflage, Heidelberg, Wien 2000