Zum Inhalt

NiVaK

Ent­wick­lung einer sys­te­ma­tisch­en Vorgehensweise zur Produktionsnivellierung der variantenreichen Kleinserienfertigung (NiVaK)

Problemstellung

Produzierende Un­ter­neh­men sehen sich gegenwärtig mit der Her­aus­for­de­rung konfrontiert, in­di­vi­du­elle Kundenwünsche zu befriedigen und zugleich eine optimale Kapazitätsauslastung zu realisieren. Im Zuge der Globalisierung und des Wandels von Verkäufer- zu Käufermärkten ist ein neuer Grundtrend der Kundennachfrage zu verzeichnen. Gefordert wer­den in­di­vi­du­elle Lö­sun­gen zu Preisen der Massenproduktion, wodurch sich die Anzahl der zu fertigenden Produktvarianten signifikant erhöht, jedoch Absatz- und Produktionsmenge je Produktvariante einen fallenden Verlauf aufweisen.
Um am Markt trotzdem eine möglichst kurze Lieferzeit garantieren zu kön­nen, sind Un­ter­neh­men gezwungen, entweder große Endproduktbestände oder erhebliche Stillstandzeiten der Anlagen durch vermehrte Umrüstvorgänge zwischen den Varianten in Kauf zu nehmen. Um trotz steigender Variantenvielfalt möglichst kurze Lieferzeiten und zudem eine wirtschaftliche Fertigung garantieren zu kön­nen, hat sich im Kontext der Lean Production die Produktionsnivellierung (japanisch: Heijunka) als Methode der Produktionsplanung bewährt. Ziel der Produktionsnivellierung ist eine bezüglich Produktionsmix und -volumen ausgeglichene und harmonisierte Fertigung. Hierzu wird innerhalb eines festgelegten Intervalls jedes Produkt bzw. jede Produktvariante produziert. Der daraus resultierende Produktionszyklus spiegelt sich im sog. EPEI-Wert (Every Part Every Interval) wider.

Zielsetzung

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ent­wick­lung einer sys­te­ma­tisch­en Vorgehensweise zur Produktionsnivellierung in der variantenreichen Kleinserienfertigung, bei der die Rah­men­be­ding­ung­en zur Umsetzung konventioneller Nivellierungskonzepte im Allgemeinen nicht gegeben sind. Aufgrund der hohen Variantenanzahl in der Kleinserienfertigung ist es zu­nächst er­for­der­lich, aus den zahlreichen Produktvarianten eine handhabbare Anzahl von Produktfamilien (sog. Nivellierungsfamilien) zu formieren, welche sich aufgrund ihrer Ähnlichkeit ge­mein­sam fertigen lassen. Die Bildung der Nivellierungsfamilien erfolgt basierend auf Erkenntnissen und Methoden aus der Gruppentechnologie.

Dendrogramm zur Bildung von Nivellierungsfamilien © IPS​/​TU Dort­mund
Dendrogramm zur Bildung von Nivellierungsfamilien

Im Anschluss erfolgt die Nivellierung auf Familienbasis, d. h. es wer­den Zeitfenster definiert, in denen die einzelnen Nivellierungsfamilien gefertigt wer­den. Statt der Ein­rich­tung eines EPEI im Sinne der Pro­duk­tion eines jeden Produkts in jedem Intervall, wird im Rah­men des Forschungsvorhabens für die variantenreiche Kleinserie somit das Kon­zept EFEI (Every Family Every Interval) ent­wi­ckelt. Dabei wer­den jeweils die Produktvarianten einer Nivellierungsfamilie gefertigt, die aktuell durch eine Kundenbestellung nachgefragt wer­den. Die Festlegung der Reihenfolge der Zeitfenster sowie die Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge der Aufträge innerhalb einer Nivellierungsfamilie erfolgt rüstzeitoptimal.

Schematische Produktionsprogrammtafel © IPS​/​TU Dort­mund
Schematische Produktionsprogrammtafel

Vorgehensweise

Das angestrebte Forschungsziel wird schrittweise, in Form von ins­ge­samt sechs Arbeitsschritten er­ar­bei­tet. Zunächst wer­den im ersten Schritt relevante produkt-, prozess-, arbeits- und betriebsmittelbezogene Einflussgrößen zur Bildung von Nivellierungsfamilien er­mit­telt. Die identifizierten Einflussgrößen wer­den im zweiten Schritt zu einer ma­the­ma­ti­schen Bewertungsfunktion zusammengefasst, die einen automatischen Vergleich von Gruppierungsalternativen ermöglicht.

Arbeitsschritte zur Erreichung des Forschungsziels © IPS​/​TU Dort­mund
Arbeitsschritte zur Erreichung des Forschungsziels

Im Anschluss daran wird, aufbauend auf den ersten beiden Arbeitsschritten, ein Algorithmus ent­wi­ckelt, der die im Rah­men des Projektes entwickelte systematische Vorgehensweise zur Produktionsnivellierung in der variantenreichen Kleinserienfertigung formal abbildet. Der Algorithmus ermöglicht sowohl die Formierung der Nivellierungsfamilien als auch die Generierung des Nivellierungsmusters, d. h. die Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge der Familien bzw. der Aufträge innerhalb der Familien.
Im vierten Arbeitsschritt wird der entwickelte Algorithmus programmiertechnisch in Form eines Datenverarbeitungswerkzeug (DV-Werkzeug) umgesetzt. Im fünften Arbeitsschritt erfolgt die praktische Erprobung und Erstanwendung. Dabei wer­den die systematische Vorgehensweise, der Algorithmus und das DV-Werkzeug hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in der betrieblichen Praxis un­ter­sucht. Im letzten Arbeitsschritt wer­den die gesammelten For­schungs­er­geb­nis­se in ei­nem umfassenden Endbericht do­ku­men­tiert. Zu Dokumentations- und Transferzwecken wird zudem eine internetbasierte Informationsplattform ein­ge­rich­tet. Diese bietet interessierten Un­ter­neh­men die Möglichkeit, die For­schungs­er­geb­nis­se zu nut­zen.

Ver­öf­fent­lichun­gen

Deuse, J.; Birkmann, S.; Harms, T.: Ein­satz der Gruppentechnologie zur Nivellierung in der variantenreichen Kleinserie, Industrie Management 23 (2007) 6, S. 45-48.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben (Forschungsvorhaben Nr. 15865 N) wird aus den Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeits­gemein­schaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) im Auftrag der Ge­sell­schaft für Verkehrsbetriebswirtschaft und Logistik e.V. (GVB) ge­för­dert.

Kalender

Zur Veranstaltungsübersicht

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

Campus Lageplan Zum Lageplan