Layoutplanung in der Fabrikplanung

Layout (kommt von “lay out” -> auslegen) ist eine grafische Darstellung von Objekten und/oder Flächen im räumlichen Bezug. Speziell für die Fabrikplanung wird unter Layout die Darstellung der Anordnung von Fabrikbereichen verstanden. Die Darstellung kann zwei- oder dreidimensional aufgebaut sein. Zweckabhängig werden unterschiedliche Ebenen und Details dargestellt z. B. Standorte, Gebäude, Bereiche/Hallen, Arbeitsplätze bis hin zu einzelnen Betriebsmitteln.

Die Layoutplanung erfolgt mithilfe von Optimierungsverfahren, die Ergebnisse werden in Form von grafischen Darstellungen präsentiert. Die Darstellungsmöglichkeiten reichen von einer einfachen Handskizze bis hin zu fotorealistischen 3D-Welten. Die Virtuelle Realität (VR) findet in der Fabrikplanung seine Ausprägung als Digitale Fabrik.

Die Layoutplanung ist eine Kernaufgabe in der Fabrikplanung. Die Layoutplanung kann unterschieden werden in:

Ziele der Layoutplanung sind die optimale Flächennutzung sowie die Minimierung von Transportwegen. Die Optimierung wird dabei insbesondere in der Idealplanung herausgearbeitet, welche dann in der Realplanung so weit wie möglich umgesetzt werden soll. Die Idealplanung befasst sich demnach – wie der Name vermuten lässt – mit der Ideallösung, welche als Orientierung für das Real-Layout dient. Einem Real-Layout sollte immer ein Ideal-Layout voran gehen.

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Fertigungsmittelanordnung

Die Fertigungsmittelanordnung ist immer dann Thema, wenn ein Produkt von der Produktgestaltung entworfen wurde und von der Prozessgestaltung in einen Fertigungsablauf gegliedert wurde.

Ausgangssituation sind die Prozesse und deren Prozessfolge/Prozesskette (PK) um ein zu fertigendes Produkt. Die nächste Frage ist dann, wie die Prozesse nach der Prozessfolge abgearbeitet werden und dabei mit den Fertigungsprozessen anderer (parallel oder nacheinander produzierter Produkte) in Einklang gebracht werden.

Die Fertigungsmittelanordnung wird in grundlegender Form durch das Fertigungsprinzip bestimmt. Ein Fertigungsprinzip beschreibt die räumliche Anordnung der Betriebsmittel – also die generelle Betriebsmittel-Struktur im Fabrik-Layout. Die Betriebsmittelanordnung folgt der Logik einer angestrebten Funktion. Mit der Wahl eines Fertigungsprinzips werden indirekt Durchlaufzeiten (Potenzial) von Werkstücken festgelegt. Die Bestimmung des Fertigungsprinzips ist eine Disziplin aus der Fabrikplanung und hängt auch von der Fertigungsart ab.

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Kundenindividuelle Massenproduktion

Die Produktion wandelte sich in den letzten Jahrhunderten enorm. Während die Produktion vor 300 Jahren noch in Werkstätten oder kleinen Manufakturen lokalisiert war, brach ungefähr 1860 in der westlichen Welt und Deutschland die Industrialisierung an und die Wege der Massenproduktion wurden eingeschlagen. Durch die Massenproduktion konnten Güter produktiver und damit günstiger hergestellt werden. Dies sorgte erstmalig dafür, dass einige westliche Länder durch die hohe Versorgung von Arbeit und Gütern in flächendeckenden Wohlstand befördert wurden. Dadurch änderte sich auch das Konsumverhalten, denn Grundnahrungsmittel standen nicht mehr alleine im Nachfragespektrum der westlichen Gesellschaft.
Ein weiterer Höhepunkt war die darauffolgende Globalisierung nach dem zweiten Weltkrieg. Ressourcen wie Energie und Arbeitskraft wurden in den westlichen Ländern immer teurer, die Massenproduktion wurde teilweise in Drittweltländer verlagert, wodurch einige zu sogenannten Schwellenländern aufstiegen. In dieser Phase befindet sich die Menschheit noch heute.

Es zeichnet sich jedoch in den Industrieländern ein neuer Trend ab, welcher ein neues Produktionszeitalter einleiten könnte. Westliche Volkswirtschaften tendieren daher zur kundenindividuellen Massenproduktion (engl.: Mass Customization). Die Grundbedürfnisse der Menschen in den entwickelten Industrieländern sind weitgehend befriedigt und sowohl private Haushalte als auch Unternehmen geben sich nicht länger nur mit Standardprodukten zufrieden.

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Buchempfehlung – Fabrikplanung

Die Fabrikplanung gehört zu den Kernaufgaben des Wirtschaftsingenieurwesens. Zur Fabrikplanung gehören grundlegende Aufgaben wie die Standortplanung und die Erkennung der rechtlichen Rahmen, in welchen die Fabrik agieren darf. Dieses Buch hilft nicht nur bei den grundlegenden Aufgaben, sondern auch bei der Feinabstimmung der Fabrik, über die Bestimmung des geeigneten Fertigungsprinzips, der Flächenplanung, optimalen Betriebsmittelanordnung und der Logistikplanung. Das Buch geht auf das Groblayout ein und hilft bis zur Erstellung des Feinlayouts und gibt Anregungen für die Fabriksimulation.



Zur Zielgruppe dieser Literatur, welche theoretischen Hintergrund hat, jedoch auf die Praxis in der Fabrikplanung abzielt, gehören Ingenieurbüros, welche sich mit Fabrikplanung auch als Randthema (beispielsweise für die Fertigungs- oder Arbeitsplanung) beschäftigen. Größere Unternehmen mit eigenen Produktionsstätten haben oft auch interne Fabrikplanungsbüros, welche ebenfalls mit diesem Buch angesprochen werden.
In der Lehre für angehende staatlich geprüfte Techniker sowie Hochschulstudenten ist dieses Buch eine beliebte Einstiegsliteratur in das komplexe und interdisziplinäre Sachgebiet der Fabrikplanung.

Fabrik

Eine -Fabrik- (lat. fabrica = Werkstätte bzw. Werkstatt) bezeichnet nach der VDI-Richtlinie 5200 für Fabrikplanung den Ort, an dem Wertschöpfung durch Produktion, unter Einsatz von Produktionsfaktoren wie Personal, Material, Betriebsmittel, Medien bzw. Energie, Informationen, Wissen, Gebäude bzw. Gelände stattfindet. Dies bedeutet, dass in einer Fabrik alle für die Produktion notwendigen Prozesse stattfinden, angefangen bei der Beschaffung, über Einzelteilfertigung, Kommissionierung und Montage, Qualitätskontrolle bis zur Verpackung und Logistik.

In der funktionalen Sichtweise ist eine Fabrik ein Gebäude-System mit einem Input, einer aus verschiedenen, prozessbeeinflussenden Zuständen bestehender “Fabrik-Einstellung” und einen Output, dessen vorgegebene Quantität und Qualität Ziel der Fabrik ist.

Fabriken haben eine lange Geschichte der Manufaktur, welche das gesellschaftliche Leben mit strikter Trennung von Arbeit und Privatleben revolutionierte. Heute wird die Manufaktur zwar noch von der Fabrik unterschieden, eine Manufaktur ist jedoch auch eine Fabrik. Die Unterscheidung zwischen Fabrik und Manufaktur ist in der Regel nur durch die technische Ausstattung bedingt. Während als Manufaktur gewöhnlicherweise nur Werkstätten bezeichnet werden, die wenig maschinelle Arbeit einschließen, gelten Fabriken oft als moderne, technisch hochentwickelte Werkstätten.

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Buchempfehlung – Wertstromdesign

Das Wertstromdesign ist eine Methode zur Optimierung einer Produktion und aus der Prozessgestaltung und Fabrikplanung nicht mehr wegzudenken und wird entsprechend häufig von Hochschuldozenten empfohlen. Dieses Buch “Wertstromdesign: Der Weg zur schlanken Fabrik” wurde vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) veröffentlicht. Der Preis für dieses Buch ist etwas hoch, hält jedoch höchsten Qualitätsansprüchen stand. Mit vielen Zusatzinformationskomplexen, wie das Vorgehensmodell zur Fabrikplanung nach der VDI-Richtlinie 5200, Taktabstimmungsdiagrammen und Exkursen zu OEE und REFA ist der hohe Preis absolut gerechtfertigt.

Das Buch beschreibt nachvollziehbar Methoden der effektiven Produktionsablaufanalyse, der produktfamilienorientierten Produktionsstrukturierung und geht auf die ideale Produktion als Soll-Ziel ein. Es werden weiterhin zehn Gestaltungsrichtlinien für eine Produktionsoptimierung erläutert, wofür das Buch zahlreiche leichtverständliche Formeln und Grafiken sowie Industriebeispiele zur Untermauerung aufführt.


Der Autor Klaus Erlach ist Mann vom Fach, kommt vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (Stuttgart) und hat Maschinenbau und Philosophie studiert. Zielgruppe des Autors Klaus Erlachs sind vor allem Experten der Fertigungs- und Fabrikplanung, Studenten mit ingenieurwissenschaftlicher Ausrichtung und Techniker, welche in der Produktionsplanung arbeiten. Fabrikplanung ist eines der Kernfächer für Wirtschaftsingenieure, für welches dieses Buch eine besondere Bedeutung hat.

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Virtuelle Fabrik

Die Virtuelle Fabrik ist eine imaginäre Fabrik, welche Dienstleistungen verschiedener realer Fabriken als eine Gesamtdienstleistung repräsentiert. Das Konzept der Virtuellen Fabrik ist ein Resultat moderner Vernetzung von Fertigungspartnern in Form von Clustern. Die Fertigungspartner sind rechtlich unabhängig, geben ihre wirtschaftliche Unabhängigkeit jedoch ganz oder teilweise auf. Virtuelle Fabriken können Ergebnis langfristiger Zusammenarbeit zwischen kooperationsfähigen Fabrikunternehmen sein oder auch spontane, kurzfristige Improvisationen im Rahmen spezieller Projekte darstellen.

Virtuelle Fabriken sind enorm leistungsfähig, da die realen Fabriken jeweils auf heterogene Fertigungsschwerpunkte (Produkte, Verfahren, Prozesse) hinsichtlich Flexibilität und Produktivität spezialisiert sind. Eine erfolgreiche Virtuelle Fabrik hat eine gute IT-Infrastruktur und standardisierte Kommunikationswege zur Voraussetzung. Virtuelle Fabriken setzten zudem ein Regelwerk über die Kosten-/Gewinnverteilung, Informationspflichten und Qualitätssicherung voraus.