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Forschung und Praxis
Band 238
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik
und Automatisierung (IPA), Stuttgart,
Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart,
Institut fUr Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und
Institut fUr Arbeitswissenschaft und
Technologiemanagement, Universitat Stuttgart
Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
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Hongkong
London
Mailand
Paris
Santa Clara
Singapllr
Tokio
Erhard Vollmer
Ein simulationsgestlitztes
Verfahren zur Wirtschaft
lichkeitsbestimmung von
Fertigungsprozessen mit
Stlickgutcharakter
Mit 10 Abbildungen und 22 Tabellen
, Springer
Dr.-Ing. Erhard Vollmer
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. h. H. J. Warnecke
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer·lnstitut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO). Stuttgart
093
ISBN 978-3-540-62408-0 ISBN 978-3-642-47894-9 (eBook)
001 10.1007/978-3-642-47894-9
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C Springer-Verlag. Berlin. Heidelberg 1996.
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Gesamtherstellung: Copydruck GmbH. Heimsheim
SPIN 10565612 6213020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Ober den Erfolg und das Bestehen von Unternehmen in einer rnarktwirt
schaftlichen Ordnung entscheidet letztendlich der Absatzrnarkt. Das
bedeutet, rnoglichst friihzeitig absatzrnarktorientierte Anforderungen
sowie deren Veranderungen zu erkennen und darauf zu reagieren.
Neue Technologien und Werkstoffe errnoglichen neue Produkte und er
offnen neue Markte. Die neuen Produktions- und Inforrnationstechnolo
gien verwandeln signifikant und nachhaltig unsere industrielle
Arbeitswelt. Polititsche und gesellschaftliche Veranderungen
signalisieren und begleiten dabei einen Wertewandel, der auch in
unseren Industriebetrieben deutlichen Niederschlag findet.
Die Aufgaben des Produktionsrnanagernents sind vielfaltiger und an
spruchsvoller geworden. Die Integration des europaischen Markts, die
Globalisierung vieler Industrien, die zunehmende Innnovations
geschwindigkeit, die Entwicklung zur Freizeitgesellschaft und die
ilbergreifenden okologischen und sozialen Problerne, zu deren Losung
die Wirtschaft ihren Beitrag leisten mug, erfordern von den
Filhrungskraften erweiterte Perspektiven und Antworten, die ilber den
Fokus traditionellen Produktionsmanagements deutlich hinausgehen.
Neue Formen der Arbeitsorganisation im indirekten und direkten
Bereich sind heute schon feste Bestandteile innovativer Unternehmen.
Die Entkopplung der Arbeitszeit von der Betriebszeit, integrierte
Planungsansatze sowie der Aufbau dezentraler Strukturen sind nur
einige der Konzepte, die die aktuellen Entwicklungsrichtungen kenn
zeichnen. Erfreulich ist der Trend, immer mehr den Menschen in den
Mittelpunkt der Arbeitsgestaltung zu stellen - die traditionell eher
technokratisch akzentuierten Ansatze weichen einer starkeren Human-
und Organisationsorientierung. Qualifizierungsprogramme, Training
und andere Formen der Mitarbeiterentwicklung gewinnen als Differen
zierungsmerkmal und als zukunftsinvestition in Human Resources an
strategischer Bedeutung.
Von wissenschaftlicher Seite mug dieses Bemilhen durch die Ent-
wicklung von Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen Ana
lyse, Optimierung der Entscheidungsfindung und Verbesserung des
Systems Produktionsbetrieb einschlieglich der erforderlichen
Dienstleistungsfunktionen unterstutzt werden. Die Ingenieure sind
hier gefordert, in enger Zusammenarbeit mit anderen Disziplinen,
z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften und der Arbeits
wissenschaft, Losungen zu erarbeiten, die den veranderten Randbe
dingungen Rechnung tragen.
Die von den Herausgebern geleiteten Institute, das
Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der
Universtat Stuttgart (IFF),
Institut fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement
(IAT) ,
Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung
(IPA) ,
Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO)
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an den
oben aufgezeichneten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der Labors
und die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Ver
gangenheit zu Forschungsergebnissen gefuhrt, die fur die Praxis von
groiSem Wert waren. Zur Umsetzung gewonnener Erkenntnisse wird die
Schriftenreihe "IPA-IAO-Forschung und Praxis" herausgegeben. Der
vorliegende Band setzt diese Reihe fort.
Dem Verfasser sei fur die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer
Verlag fur die Aufnahme der Schriftenreihe in seine Angebotspalette
und der Druckerei fur saubere und zugige Ausfuhrung. Moge das Buch
von der Fachwelt gut aufgenommen werden.
H. J. warnecke H.-J. Bullinger
VOrwort
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissen
schaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktions
technik und Automatisierung (IPA), Stuttgart.
Dem ehemaligen Direktor des Instituts fur Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und dem Prasidenten der
Fraunhofer-Gesellschaft, Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. multo H. J.
Warnecke, gilt mein besonderer Dank fur die wohlwollende Unterstut
zung und stete Forderung der Arbeit.
Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger danke ich fur das groge
Interesse und die eingehende Durchsicht der Arbeit.
Herrn Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Math. H. Kuhnle und Herrn Dr.-Ing. M. Sc.
B.-D. Becker danke ich fur die fachlichen Gesprache und Ratschlage.
Augerdem mochte ich den Mitarbeitern des IPA danken, die mir bei der
Umsetzung und Realisierung der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten
Konzepte behilflich waren.
Meiner Frau Bernadette und meinen Kindern Moritz und Felix danke ich
fur ihre Geduld.
Stuttgart, Dezember 1995
Erhard Vollmer
Inhaltsverzeichnis
Seite
o Abkiirzungsverzeichnis .......................................... 11
1 Einlei tung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14
2 Simulationsgestiitzte Verfahren zur Wirtschaftlichkeits-
bestirnrnung von Fertigungsprozessen mit Stiickgutcharakter ....... 18
2.1 Wichtige Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbestirnrnung von
Fertigungsprozessen ........................................ 20
2.2 Kriterien zur Bewertung von Verfahren zur Wirtschaftlich-
keitsbestirnrnung von Fertigungsprozessen .................... 23
2.3 Betrachtung von leistungsbezogenen Verfahren zur Wirtschaft-
lichkeitsbestirnrnung durch ereignisdiskrete Simulation ...... 26
2.4 Betrachtung von wertbezogenen Verfahren zur Wirtschaftlich-
keitsbestirnrnung durch kalkulatorische Erfolgsrechnung ...... 29
2.5 Betrachtung von Verfahren zur Wirtschaftlichkeitsbestirnrnung
durch simulationsgestiitzte Umsatzkostenrechnung ............ 38
3 Zielsetzung der Arbeit ......................................... 41
4 Aufbau eines Verfahrens zur leistungs- und wertbezogenen Wirt
schaftlichkeitsbestirnrnung von Fertigungsprozessen durch
Simulation ..................................................... 42
4.1 Vorgehensweise bei der simulationsgestiitzten Wirtschaft-
lichkeitsbestimmung ........................................ 42
4.2 Beschreibungssprache zur gegenstandsorientierten
Modellierung eines Fertigungsprozesses ..................... 43
4.2.1 Entwicklung bewertungsorientierter Aspekte der
Beschreibungssprache ................................... 44
4.2.1.1 Leistungsbezogene Bewertungsaspekte ................ 44
4.2.1.2 Wertbezogene Bewertungsaspekte ..................... 45
4.2.2 Entwicklung funktionaler Aspekte der Beschreibungs-
sprache ................................................ 47
4.2.3 Entwicklung struktureller Aspekte der Beschreibungs-
sprache ................................................ 49
4.2.3.1 Entwicklung eines Systemmodells .................... 49
4.2.3.1.1 Systematik zur Zuordnung gegenstandlicher
Elemente und ihrer Eigenschaften .............. 50
4.2.3.1.2 Systematik zur Zuordnung logischer Elemente
und ihrer Eigenschaften ....................... 61
4.2.3.1.3 Systematik zur Zuordnung von Beziehungen und
ihrer Art ..................................... 69
4.2.3.2 Entwicklung eines Umsatzkostenmodells .............. 70
4.2.4 Entwicklung hierarchischer Aspekte der Beschreibungs-
sprache ................................................ 82
4.3 Ausfiihrung der Modelle ..................................... 85
4.3.1 Simulation ............................................. 85
4.3.1.1 Entwicklung von Ereignistypen ...................... 86
4.3.1.2 Initiierung der Ereignisse ......................... 86
4.3.1.3 Verwaltung von Ereignissen ......................... 87
4.3.2 Umsatzkostenrechnung ................................... 88
4.4 Ablauf der simulationsgestiitzten Wirtschaftlichkeits-
bestimmung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88
5 Anwendungsbeispiel ............................................. 90
5. 1 Das Planungsproblem.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90
5.2 Beschreibung des System- und Umsatzkostenmodells ........... 91
5.3 Durchfiihrung der Simulation ................................ 95
5.4 Simulationsergebnisse ...................................... 97
6 Zusammenfassung und Ausblick ................................... 99
7 Literaturverzeichnis .......................................... 101
10
o Abkurzungsverzeichnis
R Reelle Zahlen
Kennzeichen fur Kosten bei Teilkostenrechnung
IDo Naturliche Zahlen einschlieglich Null
A Abbildung 'Ausschug'
APL Abbildung 'Arbeitsplan'
APR Abbildung 'Austrittspreis'
APRi Austrittspreis des Stuckguts Pi (fur 1 Stuck)
BFH Bundesfinanzhof
8M Menge der Betriebsmittel
BM,BMj Betriebsmittel
BRD Bundesrepublik Deutschland
DB Gesamter Deckungsbeitrag
DBz Deckungsbeitrag des Fertigungsauftrags FAz
direct costing Flexible Grenzplankostenrechnung
~l Umrustkennzeichen
E(x) Erlos als Funktion der Menge x
EBM-Waren Eisen-, Blech-, Metallwaren
EDV Elektronische Datenverarbeitung
EIN Einstellautomat
EPR Abbildung 'Eintrittspreis'
EPRi Eintrittspreis des Stuckguts Pi (fur 1 Stuck)
Ez Erlos des Fertigungsauftrags FAz
FA Menge der Fertigungsauftrage
FAP Abbildung der Fertigungsauftrage in die Menge
der Stuckguter
FAS Eertigungsguftrags2imulation
FAz Fertigungsauftrag
G, G(x) Gesamtgewinn
GrS Groger Senat
Gz Gewinn des Fertigungsauftrags FAz
h Stunde
I Indexmenge der Stuckguter
JK Jahreskosten aller Transportmittel
Jahreskosten des Betriebsmittels BMj
J~
K Indexmenge der Rustzustande
K(x) Kosten als Funktion der Menge x
KBEARBz Bearbeitungskosten des Fertigungsauftrags FAz
