Ganzheitliche Fabrikplanung für zukunftssichere Produktionsstätten

Im ersten Schritt wird die Zielplanung vorgenommen. Es wird geklärt, in welche Richtung sich das Unternehmen und davon abhängig die Fabrik entwickeln soll. Die Planungsziele leiten sich von den Unternehmenszielen ab und unterstützen somit direkt den Geschäftserfolg. Dies ist Grundvoraussetzung, um ein Zielsystem aufzubauen und Bewertungskriterien für die späteren Entwürfe festzulegen. Außerdem werden Randbedingungen geklärt, um einen strukturierten und zielgerichteten Projektverlauf zu gewährleisten. Dazu gehören die:

• Produktanalyse, um eine Übersicht der zu fertigenden Erzeugnisse in Form einer Produktstruktur zu bekommen, welche die Prozessstruktur determiniert.
• Prozessanalyse, um den Prozessablauf und die Prozessstruktur zu bestimmen, welche den Materialfluss determinieren.
• Objektanalyse, um Produktionsobjekte wie z.B. Maschinen, Vorrichtungen, sonstige Betriebsmittel, Gebäude, Zwischenlager etc. und deren Flächenbedarfe festzulegen.
• Produktionsprogrammplanung, um die kapazitiven Anforderungen der Fabrik durch Kundentakt bzw. Produktionsrate zu klären.
• Losgrößenplanung, um Durchlaufzeiten und Zwischenlagerbestände abschätzen zu können.
• Materialflussanalyse, als Grundlage zur Bestimmung der Produktionsform und des Fabriklayouts.

Jede Produktion besitzt eine Form der räumlichen Organisation, an der sich die Anordnung der verschiedenen Arbeitsbereiche orientiert. Diese ist unter anderem durch den zugrundeliegenden Materialfluss und den Kooperationsgrad der Arbeitsbereiche bedingt und kann in drei Kategorien unterteilt werden, welche für den vorhandenen Produktionsprozess in Frage kommen:

• verfahrensorientierte,
• gegenstandsorientierte, oder
• integrierte

Produktionsformen, welche je nach Ausprägung weitere Unterarten besitzen. Das Charakteristikum der verfahrensorientierten Produktionsform ist die Bündelung verfahrensgleicher Prozesse in Werkstätten. Dies wird auch als Verrichtungsprinzip bezeichnet. Im Gegensatz dazu ist die gegenstandsorientierte Form am Materialfluss und dem Prozessablauf ausgerichtet. Das bedeutet, dass Arbeitsbereiche entsprechend der Bearbeitungsfolge und somit in aufsteigendem Fertigstellungsgrad des Produkts angeordnet werden. Bekannte Vertreter dieser Produktionsform sind die Reihen- und Fließfertigung, welche man besonders aus dem Automobilbau kennt. Einen Spezialfall, welcher die Schnittstelle zwischen beiden Kategorien darstellt, ist die Nestfertigung. Diese, auch Übergangsstruktur genannte, Produktionsform gruppiert ausgewählte Arbeitsbereiche einer Werkstattstruktur nestförmig zueinander und besitzt einen beliebigen Materialfluss innerhalb dieses Nests. Neben den erläuterten konventionellen Produktionsformen haben sich sog. integrierte Produktionsformen im Laufe der Zeit herausgebildet. Eine für Klein- und Mittelserien gut geeignete, integrierte Produktionsform ist die Fertigungsinsel. Ihr Charakteristikum ist die Anordnung von Produktionsmitteln zur Komplettbearbeitung von Fertigungsfamilien in einem räumlich und organisatorisch konzentrierten, eigenständigen Produktionsbereich.

Das Ziel während der Phase der Strukturplanung ist es nun, eine für den vorhandenen Materialfluss passende Produktionsform zu wählen, welche in den späteren Phasen der Layoutgestaltung als Anordnungsgrundlage dient.

Ist die passende Struktur gefunden, muss diese anschließend auf die notwendigen Kapazitäten ausgelegt werden. Diese ergeben sich aus Anzahl und Art der Produktionsmittel je Arbeitsbereich, deren Flächenbedarf und aus dem zur Bedienung notwendigen Personal. Diese Größen können entweder statisch kalkulatorisch mit Hilfe der in Phase 1 gesammelten Daten berechnet, oder dynamisch durch eine softwaregestützte Produktionssimulation ermittelt werden.

Das sog. Groblayout ist der letzte Schritt der Strukturplanung und kann unterteilt werden in das

• Ideallayout und das
• Reallayout.

Die Entwicklung eines idealen Flächenplans ist der erste Schritt bei der grafischen Darstellung der Anordnung der Funktionseinheiten in einer Fabrik. Diese folgt einzig der zuvor bestimmten Grundstruktur und einem distanzminimierten (minimaler Transportaufwand) Materialfluss. Es ist somit frei von Restriktionen bzgl. der Grundrissform, der Halleninfrastruktur oder der Größe der Funktionsbereiche. Es handelt sich demnach um eine idealisierte Prinziplösung, welche als Vorstufe des Reallayouts fungiert. Dies ist notwendig, um die im Reallayout, also unter Berücksichtigung von in der Realität herrschenden Restriktionen jeglicher Art entwickelte, erforderliche „Kompromisslösung“ objektiv begründen und bewerten zu können.

Bei der auch Layoutanpassung genannten Erstellung des Reallayouts wird das gefundene Ideallayout an die örtlichen Gegebenheiten des realen Fabrikgebäudes angepasst und integriert sowie die endgültigen Flächenbedarfe der Arbeitsbereiche in Abhängigkeit der Ergebnisse der Kapazitätsauslegung festgelegt. Es findet somit einen Kompromiss zwischen der idealen Struktur und den Gebäuderestriktionen der Fabrik und stellt demnach die tatsächlich realisierbare Prinziplösung dar. Dabei werden die Fabrik und ihre ortsunveränderlichen Objekte sowie die Funktionsbereiche und Transportwege in detaillierter grundrissgeometrischer Darstellung abgebildet.