Was sind Prozesstypen und Prozessplanung?

Zuletzt aktualisiert: 21.07.2022

Die Einteilung nach Prozesstypen bzw. die Prozessplanung erfolgt auf der Grundlage von ausgewählten Merkmalen und gegebenenfalls deren Ausprägungen. Es bieten sich je nach der Art der angegebenen Problemstellung unterschiedliche Merkmale für eine Prozesstypenbildung an:

1. Häufigkeit der Prozesswiederholung

Was ist Einzelfertigung?

Es werden einzigartige Produkte hergestellt. Universell einsetzbare Fertigungsanlagen und -abläufe sind notwendig.

Was ist Serienfertigung?

Die Stückzahl ist größer als eins. Die Fertigung erfolgt in Kleinserien von 6 – 40 Stück, Mittel- oder Großserien.

Was ist Massenfertigung?

Hier wird eine große Zahl gleichartiger Produkte in einer hoch spezialisierten Fertigungstechnik produziert. Der Kapitaleinsatz ist hoch, Fixkosten müssen auf eine große Anzahl von Produkten aufgeteilt werden.

2. Verfahrensklasse der Fertigung

Was ist Stückfertigung?

Einzelne Produkte werden aus einzelnen Teilen hergestellt.

Was ist Prozessfertigung?

Bei der Prozessfertigung läuft ein kontinuierlicher Prozess ab und es können keine einzelnen Teile verwendet werden, zum Beispiel Fertigung von Milch, Rohstofffertigung.

Was ist Batch-Fertigung?

Die Batch-Fertigung ist eine Unterart der Prozessfertigung, bei der eine bestimmte Menge eines Produkts in einem einzelnen Behälter hergestellt wird, zum Beispiel Sonnencreme.

3. Art der Fertigung

Bei der Art der Fertigung unterscheidet man zum Beispiel die Baustellenfertigung, Werkstattfertigung, Gruppenfertigung oder auch die Fließfertigung. Unterstufen der Fließfertigung sind Reihenfertigung, Fließbandfertigung oder auch Transferstraße.

4. Ort der Fertigung

Bei der Definition nach dem Ort der Fertigung unterscheidet man zwischen ortsgebundener und ortsveränderlicher Fertigung.

5. Variantenfertigung

Hier wird ein Standardprodukt in mehreren Abwandlungen des Grundkonzeptes hergestellt.

6. Auftragsfertigung

Die Fertigung wird erst auf einen Kundenauftrag oder betriebsinternen Fertigungsauftrag ausgelöst.

7. Chargenproduktion

Ein einziger Fertigungsvorgang bringt eine homogene Menge von Produkten hervor.

Die Unterscheidung von Prozesstypen und -klassen wird aus unterschiedlichen Gründen benötigt, zum Beispiel für statistische Zwecke oder auch zur Bestimmung von Kundenzielgruppen, zum Beispiel Maschinenbauunternehmen oder Softwarehäuser, die sich auf die Fertigungssteuerung spezialisiert haben.

Was sind Arten der Stückfertigung?

Zur Verdeutlichung der Arten der Stückfertigung lehnt man sich zum Beispiel an das SCOR-Modell aus dem Supply Chain Management an:

Arten der Stückfertigung in Anlehnung an das SCOR-Modell des SCC
Arten der Stückfertigung in Anlehnung an das SCOR-Modell des SCC

Anhand der obigen Abbildung hier eine kurze Erläuterung zu den unterschiedlichen Arten der Stückfertigung:

  • OPP = Order Penetration Point: Der Kunde tritt zum ersten Mal in Erscheinung. Links vom OPP erfolgt die kundenneutrale Fertigung, rechts vom OPP erfolgt die kundenspezifische Fertigung (Auftragsfertigung).
  • Make to Stock: Es handelt sich um die Produktion von Massenprodukten, die zunächst auf Lager gelegt werden. Der OPP, an dem der Kunde eingreift, ist erst sehr spät.
  • Assemble to Order: Einzelteile werden vorproduziert und dann auf Wunsch des Kunden zusammengesetzt.
  • Mass Customization: Hier geht es um kundenspezifische Massenfertigung (zum Beispiel Dell-Computer, Automobile).
  • Make to Order: Die Produkte werden kundenneutral entwickelt, aber noch nicht produziert, auch keine Einzelteile.
  • Engineer to Order: Entwicklung und Produktion sind kundenspezifisch (zum Beispiel Einfamilienhäuser).

Welche Organisation von Leistungssystemen gibt es?

Bei den Organisationsformen der Fertigung unterscheiden wir zwischen einem ortsfesten und einem ortsveränderlichen Bearbeitungsobjekt.

Organisationsformen der Fertigung in Anlehnung an Vossebein (2001)
Organisationsformen der Fertigung in Anlehnung an Vossebein (2001)

Bei einem ortsfesten Bearbeitungsobjekt handelt es sich zum Beispiel um Werkbankfertigung, das heißt, das Produkt wird auf einer Werkbank bearbeitet; Baustellenfertigung heißt hingegen, dass die Produkte zur Baustelle gebracht und dort zusammengebaut werden oder auch Wanderfertigung (zum Beispiel Zimmerleute, die von Haus zu Haus wandern).

Bei der Organisation der Fertigung nach Bearbeitungsobjekten erfolgt eine technologiezentrierte Systemgestaltung. Technologiezentrierte Systemgestaltung ist die organisatorische Zusammenfassung von Betriebsmitteln, die die gleiche Verrichtungsart haben. Die Drehmaschine (Betriebsmittel) wird der Dreherei zugeordnet.

Die technologiezentrierte Systemgestaltung ist sinnvoll, wenn sehr unterschiedliche Produkte vorliegen oder eine geringe Anzahl an Produkten produziert werden soll. Hier erfolgt dann meist eine Werkstattfertigung.

Als Vorteil der Werkstattfertigung ist ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Fertigungsmöglichkeiten zu nennen. Werkstattfertigung ist für die Einzelfertigung und Kleinserienfertigung geeignet; die Maschinen haben den Charakter von Universalmaschinen mit breiten Einsatzmöglichkeiten und einem hohen Nutzungsgrad.

Wenn eine parallele Fertigung erfolgt und damit eine Verkürzung der Bearbeitungszeiten entsteht, ist im Störungsfall ein Ausweichen auf eine funktionsgleiche Maschine machbar. Die strukturellen Veränderungen können durch Einbringung neuer Maschinen ermöglicht werden.

Nachteile der Werkstattfertigung sind die große Anzahl von Transportvorgängen sowie der Umstand, dass der Transportweg jedes individuellen Auftrages anders ist. Es gibt nur eine begrenzte Bearbeitungs- und Transportkapazität und die Vorgänge sind in ihrer Komplexität relativ schwer steuerbar. Eilaufträge können den geplanten Ablauf durcheinanderbringen.

Bei langen Fertigungszeiten und ausgeprägten Liegezeiten kommt es zu hohen Wartezeiten, da die Aufträge um begrenzte Kapazitäten konkurrieren. Eine verlässliche Planung des Fertigstellungstermins ist unmöglich. Die Fertigungsablaufplanung als Teil der Arbeitsvorbereitung muss in der Theorie als umfassende Gesamtplanung erfolgen. Eil- oder Fixaufträge bringen den Fertigungsablauf und die Kapazitätenplanung oft so durcheinander, dass das Projekt der zentralen „Genau-Planung“ in der Praxis häufig scheitert.

Als Alternative zur Genau-Planung bietet sich eine grobe, zentrale Rahmenplanung mit flexibler Arbeitszeit und Kapazitätsreserven der Maschinen an. Um Eilaufträge zu vermeiden, muss eine Reduktion der Durchlaufzeiten erfolgen. Dies kann durch eine dezentrale, kurzfristige Steuerung vor Ort durch einen Fertigungsleitstand oder eine verantwortliche Führungskraft (Meister) und Gruppe erreicht werden.

Die produktzentrierte Systemgestaltung orientiert sich an technischen Erfordernissen des Bearbeitungsobjekts (=Produkt). Die Betriebsmittel (Maschinen, Geräte) sind in der Reihenfolge des Herstellprozesses angeordnet. Die produktzentrierte Systemgestaltung ist sinnvoll, wenn die Produkte fertigungstechnisch homogen sind. Dies ist in jedem Fall gegeben, wenn nur ein einziges Produkt zu fertigen ist. Die organisatorischen Gestaltungsprobleme werden komplexer, wenn Produktvarianten  wie beispielsweise Ausstattungsvarianten oder Umfänge in einer Objektklasse zusammengefasst werden. Oftmals werden sogar nur familienähnliche Produkte (Ringe, Schrauben) in einer Objektklasse zusammengefasst.

Als Ausprägungsform ist hier die Fließfertigung angeführt. Fließfertigung bedeutet, dass alle Produkte die Bearbeitungsprozesse in der gleichen Reihenfolge von Prozessschritten durchlaufen. Formen der Fließfertigung sind Reihenfertigung, Fließbandfertigung und Transferstraße.

Bei der Reihenfertigung erfolgt die Produktion in einer festen Abfolge ohne zeitliche Bindung (ungetaktet) an einen Fertigungstakt (in der Regel mit Pufferlagern). So können die Bearbeitungsvorgänge unterschiedlich lange dauern und die Bearbeitungsobjekte können sich gegenseitig überholen. Daher  Pufferlager zwischen den Bearbeitungsstationen vorhanden sein, so etwa in der Druckindustrie bei der Fertigung von Prospekten oder Geschäftspapier.

Fließbandfertigung ist die Fertigung in einem festen Zeittakt (getaktet) und mit fest installierten Transportsystemen.

Bei der Transferstraße erfolgt die Fertigung in einem festen Zeittakt (getaktet) und mit fest installierten Transportsystemen. Eine Transferstraße zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl die Bearbeitungsstationen als auch das Transportsystem weitgehend automatisiert sind. Ein derartiges automatisiertes Gesamtsystem findet sich beispielsweise in der Automobilindustrie.

Im Trend liegen hier flexibel automatisierte Bearbeitungsstationen in Form von Robotern. Das ermöglicht die Umstellung von Verrichtungen nahezu ohne Umrüstzeit und ist besonders in der Automobilindustrie wichtig, wo unterschiedliche Modellvarianten eines Fahrzeugtyps auf derselben Transferstraße produziert werden. Dazu ist eine kapazitätsglättende Reihenfolgebildung erforderlich, damit eine über die Taktzeit hinausgehende Beanspruchung durch eine geringere Beanspruchung durch das Folgemodell ausgeglichen wird.

Bei der gruppenzentrierten Systemgestaltung (Gruppenfertigung) wird das Ziel verfolgt, eine Gruppe von Fertigungsanlagen organisatorisch und räumlich so zusammenzufassen, dass eine komplette Teilefamilie von dieser Maschinengruppe hergestellt werden kann, ohne dass die Teile die Gruppe vor Fertigstellung verlassen. Die unterschiedlichen Produkte durchlaufen die einzelnen Bearbeitungsstationen in einer unterschiedlichen Reihenfolge. Im Mittelpunkt steht die Bildung von Fertigungssegmenten. Es erfolgt aus wirtschaftlichen Gründen eine objektorientierte Segmentierung nach Produkten bzw. Modulen, um Rüstzeiten zu vermeiden.  

Bei der gruppenzentrierten Systemgestaltung unterscheidet man automatisierte und nicht automatisierte Produktionssysteme.

Nicht automatisierte Produktionssysteme zeichnen sich durch Fertigungsinseln aus. In einer Fertigungsinsel werden diejenigen Maschinen zu einer fertigungsorganisatorischen Einheit zusammengefasst, die zur Komplettbearbeitung eines definierten Teilespektrums benötigt werden. Die Teile verlassen den räumlich abgegrenzten Teil der Fertigungsinsel nur ausnahmsweise.

Bei den automatisierten Produktionssystemen gibt es unterschiedliche Automatisierungsgrade:

Bearbeitungszentren (BAZ): Hier erfolgt eine einstufige Fertigung (zum Beispiel Umspannen sowie die Zu- und Abfuhr erfolgen programmgesteuert in einem Dreh-, Bohr- und Fräszentrum). Es gibt keinen Wechsel zwischen den Maschinen mehr.

Flexible Fertigungszellen (FFZ): Auch hier erfolgt eine einstufige Fertigung. Zusätzlich zum BAZ sind auch Werkstückzufuhr, Werkstücktransport und -lagerung (Werkstückspeicher) automatisiert

Flexible Fertigungssysteme (FFS): FFS bestehen aus mehreren Bearbeitungszentren. Die BAZ sind in der Regel durch fahrerlose Transportsystem (FTS) verbunden.