Montagesteuerung

Begriff und Erscheinungsformen der Montagesteuerung

Die Montage ist eine Produktion sui generis, die durch einen konvergierenden/synthetischen Objektfluß charakterisiert ist [Riebel 1963]. Unter Montage werden dann alle diejenigen Aktivitäten zusammengefaßt, die sich auf den Zusammenbau von Einzelteilen und/oder Baugruppen zu Endprodukten beziehen, wobei nur die mechanische Montage als synthetische Produktion betrachtet und von chemischen Synthesevorgängen abstrahiert wird. Diese begriffliche Abgrenzung verdeutlicht, daß von einem breiten Produktionsverständnis ausgegangen wird [Corsten, Gössinger 2009; Kern 1996, S. 1630 ff.]. Von Fertigung wird demgegenüber nur dann gesprochen, wenn genuines Ingenieurwissen, insbesondere in der Form der Fertigungstechnik, angesprochen wird. In der Ingenieurliteratur sind häufig inkonsistente Vorgehensweisen zu beobachten. So wird beispielhaft bei [Reinhart, Schneider 1996, S. 1236 ff.] einerseits auf die VDI-Richtlinie 2860 zurückgegriffen und die Montage als Teilfunktion der Fertigung definiert und anderseits nur wenige Abschnitte weiter die Montage als Erscheinungsform der Fertigung oder gar als Teil der Produktionsplanung vorgestellt. Im Rahmen der Montage werden folglich keine relevanten Substanzveränderungen der zu bearbeitenden Objekte vorgenommen. Typische Arbeitsgänge sind z.B. Teile fügen (Ein-/Ausbau), befestigen (z.B. schrauben) und verbinden (z.B. schweißen, löten). Abbildung 1 zeigt typische konvergente Strukturen von Montageprozessen, die auch als Montagebäume bezeichnet werden.

Abb. 1: Konvergente Prozessstruktur

Die Einzelteile können dabei sowohl von anderen Unternehmungen bezogen oder auch selbst produziert werden. Die reine Montageunternehmung stellt dabei einen Extremfall dar, die ausschließlich fremdbezogene Einzelteile und/oder Baugruppen zu einem Endprodukt zusammenbaut. Dies impliziert, daß die Zulieferer Einzelteile/Baugruppen erstellen, um diese dann an die Montageunternehmung zum Zusammenbau weiterzuleiten. Differenzierend läßt sich der Montageprozeß in Prozesse unterschiedlicher Ordnung einteilen: aus Einzelteilen entsteht eine Baugruppe 1. Ordnung, aus der Montage von Einzelteilen und Baugruppen 1. Ordnung entsteht eine Baugruppe 2. Ordnung etc. Baugruppen n-ter Ordnung setzen sich folglich aus Einzelteilen und Baugruppen 1. bis (n-1)-ter Ordnung zusammen [Nebl 2007, S. 417 ff.]. Weitere Systematisierungen knüpfen an den Montagestufen an und unterscheiden in Vor-, Zwischen- und Endmontage.

Interdependenzen bei der Montage

Eine zentrale Bedeutung erlangen bei der Montagesteuerung die Interdependenzen der in eine gemeinsame Montage einmündenden Einzelteile und Baugruppen [Haupt 1977, S. 40]. Diese Interdependenzen ergeben sich einerseits aus dem Auftrags- und anderseits aus dem Zeitzusammenhang [Biendl 1984, S. 132 ff.]. Unter Auftragszusammenhang werden die Abhängigkeitsbeziehungen von Teilen verstanden, die in denselben Auftrag eingehen. Demgegenüber betrachtet der Zeitzusammenhang den Sachverhalt, daß zusammengehörende Teile und/oder Baugruppen an den entsprechenden Arbeitsplätzen zu bestimmten Terminen bereitstehen, um die fristgerechte Montage der Teile und/oder Baugruppen zu ermöglichen. Dieses Problem wird noch komplexer, wenn ein Teil in unterschiedliche Produkte einfließt (vgl. Fall c in Abbildung 1). In diesem Fall muß das Teil zum Zeitpunkt des restriktiveren Termins bereitgestellt werden, um die Montage der unterschiedlichen Produkte termingerecht beginnen zu können. Durch diese zeitlichen Interdependenzen werden die sogenannten kritischen Teile, bei denen es keine Zeitpuffer gibt, letztlich terminbestimmend. Darüber hinaus kann die Verzögerung einer Baugruppe eine kumulative Wirkung auf die nachfolgenden Arbeitsgänge haben. Formal liegt damit ein Reihenfolgeproblem mit Terminabhängigkeit vor. Es ist damit notwendig, den Arbeitsfortschritt der durch die Montage verbundenen Teile fortlaufend abzugleichen.

Heuristische Entscheidungsregeln

Zur Steuerung des Montageprozesses gelangen Prioritätsregeln als heuristische Entscheidungsregeln zum Einsatz (vgl. [Petersen 1992, S. 73 ff.]). Dabei zeigen sich die folgenden Tendenzen (vgl. z.B. [Biendl 1984, S. 303 f.; Haupt 1977, S. 44 ff.]):

• Prioritätsregeln, die nicht für synchronisierte Montageprozesse entwickelt wurden (vgl. z.B. [Corsten, Gössinger 2009, S. 532 ff.]), sind dann gut geeignet, wenn sie an die Montagetermine anknüpfen wie etwa die Restproduktionszeiten. Hierbei erhält der Arbeitsgang die höchste Priorität, der die niedrigste Differenz aus der maximalen Restproduktionszeit aller Partnerteile einer Gruppe und der Restproduktionszeit des vor der Bearbeitungsstation wartenden Teils aufweist. Biendl (1984, S. 146) betont dabei, daß sich die Ergebnisse jedoch mit zunehmender Anzahl der Partnerteile einer Baugruppe verschlechtern.
• Neben den elementaren gelangen auch Kombinationen elementarer Prioritätsregeln (hierdurch sollen „gute“ Eigenschaften elementarer Prioritätsregeln in einer Verknüpfung vereinigt werden) zum Einsatz, wobei die auf die Restproduktionszeit bezogene Pufferzeit günstige Ergebnisse generiert.

Dabei ist zu beachten, daß die terminorientierten Prioritätsregeln bei der Montageproduktion nicht auf die frühzeitige, sondern auf die gleichzeitige Bereitstellung der für die Montage notwendigen Teile fokussieren (vgl. [Biendl 1984, S. 302 f.]).

Ein Instrument der Planung derartiger Produktionsstrukturen mit zeitlichen Interdependenzen ist die Netzplantechnik (vgl. [Corsten, Corsten, Gössinger 2008]), z.B. in der Form eines Vorgangspfeilnetzplans, mit dessen Hilfe sich die Anordnungsbeziehungen der durchzuführenden Arbeitsgänge adäquat abbilden lassen. Auf dieser Grundlage lassen sich dann im Rahmen

• der Vorwärtsrechnung die frühestmöglichen Start- und Endzeitpunkte der einzelnen Arbeitsgänge und der frühestmögliche Endzeitpunkt des Auftrags und
• der Rückwärtsrechnung die spätest zulässigen Start- und Endtermine der Arbeitsgänge und der frühestmögliche Endzeitpunkt des Auftrags ermitteln.

Darauf aufbauend ist es dann möglich, die zeitlichen Spielräume der einzelnen Arbeitsgänge in der Form des Gesamtpuffers, freien und unabhängigen Puffer zu berechnen (vgl. [Corsten, Corsten, Gössinger 2008, S. 147 ff.]). Darüber hinaus ist die Kapazitätsplanung für die zum Einsatz gelangenden Ressourcen durchzuführen, um eine termingerechte Verfügbarkeit der Ressourcen zu gewährleisten.

Organisatorische Aspekte der Montage

Im Rahmen der Organisation der Montage kann auf die klassischen Organisationsformen der Produktion zurückgegriffen werden und zwischen

• Werkstattmontage (Verrichtungsprinzip) und
• Fließmontage (Prozeßfolgeprinzip)

unterschieden werden.

Die Werkstattmontage bietet sich dann an, wenn die Auftragsstrukturen variieren und mit veränderlichen Teil- und Baugruppenflüssen einhergehen, wobei bei Montageprozessen häufig eine ablaufgebundene Werkstattanordnung gegeben ist. Dabei gelangt bei der Bildung von Montagearbeitsplätzen das Verrichtungsprinzip und bei der Anordnung der Arbeitsplätze das Prozeßfolgeprinzip zur Anwendung.

Eine weitere Erscheinungsform des Verrichtungsprinzips ist die Baustellenmontage. Charakteristisch ist dabei die Anordnung der Montagearbeitsplätze um das Produktionsobjekt herum. Letztlich kann sie nur mit Einschränkungen als ein Anwendungsfall des Verrichtungsprinzips angesehen werden, weil hierbei i.d.R. auch Elemente des Prozeßfolgeprinzips zu beobachten sind.

Beim Prozeßfolgeprinzip erfolgt die Anordnung der Montagearbeitsplätze in der Reihenfolge der zu verrichtenden Arbeitsgänge (Fließmontage). Dabei kann zwischen Fließmontage mit und ohne Zeitzwang unterschieden werden (vgl. [Hahn, Laßmann 1999, S. 54 f.]). Bei einer Fließmontage ohne Zeitzwang werden die Montagearbeitsplätze zwar nach dem Prozeßfolgeprinzip angeordnet, die Arbeitsgänge werden aber zeitlich unabhängig voneinander ausgeführt. Demgegenüber erfolgen bei einer Fließmontage mit Zeitzwang die Arbeitsgänge und die Transporte zwischen den Montagearbeitsplätzen nach einem festen zeitlichen Rhythmus. Ein zentrales Problem ist dabei die Festlegung der sogenannten Taktzeit, d.h. die Zeit, in der ein Teil eines Produktes montiert wird, ehe dieses Teil zum nächsten Montageplatz weitergeleitet wird (vgl. z.B. [Hansmann 2006, S. 141 ff.]). In Abhängigkeit von der räumlichen Anordnung des Montagesystems kann weiterhin zwischen ein- und mehrdimensionalen Fließstrecken unterschieden werden, wobei letztere aus mehreren miteinander verflochtenen Montagestrecken (z.B. Basis-, Haupt- und Nebenstrecken) aufgeteilt werden können. Erfolgt der Transport zwischen den einzelnen Montagearbeitsplätzen mit Hilfe von Bändern, dann liegt eine Fließbandmontage vor.

Literatur

Biendl, P.: Ablaufsteuerung von Montagefertigungen. Heuristische Reihenfolgeplanung vergierender Auftragsstrukturen mittels Prioritätsregeln. Bern, Stuttgart 1984.

Corsten, H.; Corsten, H.; Gössinger, R.: Projektmanagement. 2. Auflage. München 2008.

Corsten, H.; Gössinger, R.: Produktionswirtschaft. 12. Auflage. München 2009.

Hahn, D.; Laßmann, G.: Produktionswirtschaft - Controlling industrieller Produktion. Band 1 und 2, 3. Auflage. Heidelberg 1999.

Hansmann, K.-W.: Industrielles Management, 8. Auflage. München, Wien 2006.

Haupt, R.: Reihenfolgeplanung im Sondermaschinenbau. Wiesbaden 1977.

Kern, W.: Produktionswirtschaft: Objektbereich und Konzepte. In: Kern, W.; Schröder, H.-H.; Weber, J. (Hrsg.): Handwörterbuch der Produktionswirtschaft. 2. Auflage. Stuttgart 1996, S. 1629-1642.

Kuhn, H.: Fertigungs- und Montagehilfsmittel: Bewirtschaftung. In: Kern, W.; Schröder, H.-H.; Weber, J. (Hrsg.): Handwörterbuch der Produktionswirtschaft. 2. Auflage. Stuttgart 1996, S. 451-461.