Simulation unterstützt den Wandel zum Flow Manufacturing

Auf Kundenwünsche flexibel reagieren

"Der Kunde möchte das gewünschte Produkt, in der richtigen Menge, zum gewollten Zeitpunkt und nichts anderes."

Die Anwendung von Flow Manufacturing Methoden ist die Antwort, um bei steigender Variantenvielfalt termintreu den Kundenbedarf erfüllen zu können.

Das Flow Manufacturing verfolgt die Idee, Produktionssysteme so zu gestalten, dass der tatsächlich nachgefragte Kundenbedarf mit kürzesten Durchlaufzeiten und minimalen Beständen produziert werden kann.

Verglichen mit der traditionellen „Push-Fertigung“, bei der die Materialverfügbarkeitsplanung (MRP) Ressourcen einteilt und den Bedarf an Rohstoffen vorherbestimmt, planen Fließfertigungstechniken die Produktion auf einer täglichen, bedarfsgesteuerten Basis. Der jeweils nächste Arbeitsplatz im Prozess zieht dabei die Fertigung. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die tatsächlich nachgefragten Produkte zum richtigen Zeitpunkt gefertigt werden.

Als Resultat erhält man eine signifikante Reduktion

•  der Durchlaufzeiten
•  des Lagerbestandes
•  der Kapitalbindung und
•  des Anteils unproduktiver Zeiten

 
bei einer gleichzeitigen Steigerung

• der Produktivität
• der Qualität und
• Flexibilität.

 
Der Einsatz der Simulation ist die ideale Ergänzung, um die Prinzipien der Fließfertigung risikofrei am Computermodell verifizieren zu können.

Teure Fehlplanungen können vermieden werden, da Sie die Leistungsfähigkeit und Flexibilität Ihrer zu implementierenden Fließfertigung mit variierenden Kundenbedarfen testen können. Die Simulationsmodelle werden auf Basis des geplanten Liniende-signs, der Taktzeitberechnungen und des Mitarbeitereinsatzes mit Hilfe der Simulationssoftware ProModel® aufgebaut.

Dabei wird der „demand at capacity“ ebenso berücksichtigt wie die „In Process Kanbans - IPKs“ und die Bereitstellung von Vormontagebaugruppen.

Die eigentliche Stärke der Simulation liegt in der Berücksichtigung der Dynamik und wirklichkeitsgetreuen Abbildung der Abläufe mit Hilfe der Animation.

Typische Einflussgrößen sind dabei

• variierende Kundenbedürfnisse bezüglich Mengen und Modellen (demand at capacity)
• Varianz der Prozess- und Rüstzeiten (process & setup maps)
• Einsatz der Mitarbeiter (flexing)
• Synchronisation der Materialbereitstellung (kanban)
• Maschinenausfälle (down time maps)
• Nacharbeit und NIO-Anteile (rework & scrap maps)

Simulation optimiert die Kanban-gestützte Produktion

Bestandsreduzierung und Durchlaufzeitenverkürzung

"Der Kunde möchte das gewünschte Produkt, in der richtigen Menge, zum gewollten Zeitpunkt und nichts anderes."

Die Nutzung von Kanban Methoden ist die Antwort, um bei steigender Variantenvielfalt termintreu den internen oder externen Kundenbedarf erfüllen zu können.

Um Produktqualität und Termintreue zu gewährleisten, bedarf es sowohl eines prozessorientierten Liniendesigns im Fertigungsbereich als auch eines verbrauchsgesteuerten Materialflusses.

Grundsätzlich wird zwischen drei Kanban Modellen unterschieden:

• Der klassische Kanban Regelkreis, der Materialen direkt für den Fertigungsprozess bereitstellt,
• der so genannte „Supermarkt“, ein Zwischenlager - mit Halbfabrikat- oder Kaufteilen - innerhalb der Produktion, in dem Komponenten jederzeit zum Verbrauch bereitstehen und
• der „In Process Kanbans - IPKs“, mit dem die Materialsteuerung synchron und innerhalb des gesamten Fertigungsprozesses erfolgt.

Der Einsatz dynamischer Simulationsmodelle ist die Methodik, um die Tauglichkeit und die Nutzenpotenziale der unterschiedlichen Kanban Varianten risikofrei am Computermodell verifizieren und dimensionieren zu können.

Teure Fehlplanungen können vermieden werden, da Sie die Leistungsfähigkeit und Flexibilität Ihrer zu implementierenden Kanban Systeme mit stochastischen Kundenbedarfen, variierenden Wiederbeschaffungszeiten und begrenzt vorhandenen Ressourcen testen können.

Die Stärke der Simulation liegt in der Berücksichtigung der realen Dynamik sowie der Visualisierung und Kommunikation der geplanten Abläufe mit Hilfe der Animation.

Die Simulationsmodelle werden mit Hilfe spezieller von der GBU entwickelter Modellgeneratoren automatisiert auf Basis der Simulationssoftware ProModel® erstellt.

Der Anwender parametrisiert die Modelle mit seinen realen Daten und wird durch vordefinierte Auswertungen bei der Analyse und Interpretation der Simulationsergebnisse unterstützt. Die Vorgehensweise soll anhand einer konkreten Aufgabenstellung eines 1-Tier Automobilzulieferers verdeutlicht werden:

Kühlaggregatehersteller nutzt Simulation zum dynamischen Line Balancing von Mixed Model Fertigungslinien

Planung und Inbetriebnahme von komplexen Flowlinien

Um bei steigender Variantenvielfalt termintreu die Kundenbedarfe erfüllen zu können, standardisierte ein führender Hersteller von Kühlaggregaten für seine europäischen Fertigungsstätten die Produktions- und Logistikprozesse auf Basis der Flow Manufacturing Methodik.

Das Flow Manufacturing verfolgt die Idee, Produktionssysteme so zu gestalten, dass der tatsächlich nachgefragte Kundenbedarf mit kürzesten Durchlaufzeiten und minimalen Beständen produziert werden kann.

Verglichen mit der traditionellen „Push-Fertigung“, bei der die Materialverfügbarkeitsplanung (MRP) Ressourcen einteilt und den Bedarf an Rohstoffen vorherbestimmt, planen Fließfertigungstechniken die Produktion auf einer täglichen, bedarfsgesteuerten Basis. Der jeweils nächste Arbeitsplatz im Prozess zieht dabei die Fertigung. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die tatsächlich nachgefragten Produkte zum richtigen Zeitpunkt gefertigt werden.

Die Produktion der Kühlaggregate ist gekennzeichnet durch eine hohe Fertigungstiefe, eine große Variantenvielfalt, unterschiedlichen Arbeitsinhalten je Variante sowie schwankenden Bedarfen.

Der Planungsverantwortliche stand vor der Aufgabe, im Rahmen einer Pilotimplementierung die Wirksamkeit der gewählten Methodik zur signifikanten Reduktion

• der Durchlaufzeiten
• des Lagerbestandes
• der Kapitalbindung und
• des Anteils unproduktiver Zeiten

bei einer gleichzeitigen Steigerung

• der Produktivität

• der Qualität und

• der Reaktionsfähigkeit

• nachzuweisen.

Die GBU wurde beauftragt, eine Simulationslösung auf Basis des geplanten Mixed Model Liniendesigns, der Taktzeitberechnungen und des Mitarbeitereinsatzes mit Hilfe der Simulationssoftware ProModel® und Microsoft® Excel® aufzubauen.

Dabei wurde der „demand at capacity“ ebenso berücksichtigt, wie die „In Process Kanbans - IPKs“, die Synchronisation der Vormontagebaugruppen über „Super markets“ sowie die Materialbereitstellung über „Kanban Systeme“.

Mit Hilfe der Simulationslösung konnten die Prinzipien des Flow Manufacturing risikoarm am Computermodell verifiziert und dimensioniert werden.

Teure Fehlplanungen konnten vermieden werden, da das Linebalancing und -sequencing dynamisch unter Berücksichtigung einer Vielzahl von stochastischen Einflussgrößen durchgeführt werden konnte.

Die sich daraus ergebenden Engpässe konnten bereits in der Planungsphase erkannt und geeignete Lösungsalternativen entwickelt werden. Als Nebenprodukt ergab sich eine deutliche Reduzierung der Ramp-up-Zeiten.

Die eigentliche Stärke der Simulation liegt in der Berücksichtigung der Dynamik und wirklichkeitsgetreuen Abbildung der Abläufe mit Hilfe der Animation.

Typische Einflussgrößen sind dabei

• variierende Kundenbedürfnisse bezüglich Mengen und Modellen - demand at capacity
• Varianz der Prozess- und Rüstzeiten - process und setup maps
• Einsatz der Mitarbeiter - flexing
• Synchronisation der Materialbereitstellung - kanban
• Maschinenausfälle - down time maps
• Nacharbeit und NIO-Anteile - rework and scrap maps

In der Zwischenzeit werden die Planung der neuen und die Optimierung der bestehenden Produktionslinien auf Basis der erstellten Simulationslösung durchgeführt.

Nutzfahrzeughersteller synchronisiert mit Simulation die Endmontage

Flussprinzip in der Baggermontage

Ein bedeutender deutscher Baumaschinenhersteller plante im Zuge der Reorganisation seiner Montageprozesse, das bisher getaktete Endmontageband durch ein kontinuierlich laufendes Band abzulösen.

Dazu mussten die Arbeitsabläufe für über 20 unterschiedliche Baggermodelle in 16 Montagestationen und 7 just-in-time zuliefernden Vormontagelinien synchronisiert werden.

Die Aufgabenstellung wurde dadurch erschwert, dass sich die Arbeitsinhalte für die einzelnen Baggermodelle teilweise stark unterschieden.

Insbesondere stellten sich dem Planungsteam folgende Fragen:

• Inwieweit bestimmt die Reihenfolge der Einsteuerung der Baggermodelle den möglichen Durchsatz?
• Welche Kapazitäten müssen in den zuliefernden Vormontagelinien vorgehalten werden, dass eine termin- und reihenfolgegerechte Bereitstellung der vormontierten Baugruppen sichergestellt werden kann?
• Wie viele Mitarbeiter müssen in den einzelnen Montageteams eingesetzt werden?

Schnell wurde dem Planungsteam klar, dass diese Fragen aufgrund der vielfältigen Abhängigkeiten mit herkömmlichen Planungsmethoden nicht zu beantworten waren.

Zur Klärung der Aufgabenstellung wurde die GBU mbH beauftragt mit Hilfe der Simulationssoftware ProModel® eine Simulationsstudie zur Synchronisation der Montageabläufe durchzuführen.

Auf Basis der vorhandenen Taktzeitanalyse und dem geplanten Montagelayout wurde ein Simulationsmodell angefertigt, das die Baggermontage minutiös abbildet.

Bei der Modellerstellung wurde besonderer Wert auf die detailgetreue Abbildung des Abdrifts der Mitarbeiter sowie der Kapazitäten der Vormontagelinien gelegt.

Zur flexiblen Handhabung unterschiedlicher „Was-wäre-wenn“ Szenarien wurde eine Microsoft® Excel® Oberfläche zur Dateneingabe erstellt.

Die wichtigsten Eingabedaten sind

• die Taktzeiten je Montagestation und Baggermodell
• der Fertigungsplan zur Montagefreigabe der Bagger und
• die Terminierungsregeln zur Zusteuerung der Baugruppen.

Bereits die ersten Simulationsstudien haben gezeigt, dass nicht wie erwartet die Reihenfolge der Einsteuerung der unterschiedlichen Baggermodelle maßgeblich für den Durchsatz der Linie verantwortlich ist.

Vielmehr bestimmt die Flexibilität des Arbeitsablaufs der Vormontagen und deren Synchronisation mit dem Endmontageband die Effizienz der gesamten Montagelinie in erheblichem Maße.

Zur Bestimmung der benötigten Mitarbeiterzahlen und zur Untersuchung der Auswirkung unterschiedlicher Leistungsgrade wurde die Simulationslösung an das Planungsteam des Baumaschinenherstellers übergeben, das damit eigenständig die aufgetretenen Fragestellungen beantworten konnte.