Unterteilt wird sie oft in die beiden Bereiche Fertigungsplanung und Fertigungssteuerung. Softwaretechnisch unterstützt werden kann der Prozess unter anderem durch Produktionsplanungs- und Steuerungs-Systeme (PPS-Systeme) oder auch Enterprise-Ressource-Planning (ERP-)Systeme.
Die Fertigungsorganisation als Managementaufgabe
Die Fertigungsorganisation umfasst die planerischen und gestalterischen Aspekte sowie die operativen Tätigkeiten und Aktionen, die zur Vorbereitung und Durchführung aller Abläufe zur Herstellung eines Erzeugnisses notwendig sind. Leitung, Planung, Gestaltung und Überwachung der zu einem Bereich gehörenden Aktivitäten sind Führungsaufgaben, die Fertigungsorganisation ist also Sache des Managements – der Produktionsleitung.
Das Management der Fertigungsabteilung kann unterhalb der Leitungsebene weiter unterteilt werden, etwa hinsichtlich des Produktportfolios – also der Art der Produkte und Produktfamilien –, nach Fertigungsverfahren oder im Hinblick auf den Ressourceneinsatz. Diese Differenzierung wird in der Regel in industriellen Großunternehmen mit diversifiziertem Angebot getroffen. In der Lebensmittelindustrie beispielsweise wäre eine Unterscheidung in Tüten- und Dosensuppen, in Trocken- und Nassfertigung sowie in die Verarbeitung von Bio- und konventionellen Rohstoffen denkbar.
Fertigungsorganisation: Definitionen
Eine erste allgemeine Definition kann den räumlich-zeitlichen Zusammenhang zwischen Arbeitsmitteln und Personal im Produktionsprozess fokussieren:
Die Fertigungsorganisation umfasst die räumliche Anordnung von Arbeitsmitteln und den koordinierten Einsatz von Personal in der zeitlichen Abfolge von Tätigkeiten und Abläufen bei der Erstellung des Wertstroms als Kernprozess der Produktion.
Erweitern und konkretisieren lässt sich diese Definition durch die Betrachtung von drei zusammengehörenden und aufeinander aufbauenden Teilaspekten – dem Arbeitssystem, der Fertigungsplanung und der Fertigungssteuerung. Diese Gesamtsicht ist bei REFA üblich:
Die Fertigungsorganisation umfasst die Einrichtung, Gestaltung und Nutzung von Arbeitssystemen – und wird von diesen selbst beeinflusst. Grundlage ist die Ermittlung, Analyse und Bewertung von Ist-Daten, die alle Arbeitsabläufe, Vorgänge und Tätigkeiten in Bezug auf die Produktion betreffen. Diese Daten werden genutzt, um nicht nur Soll-Daten als Planungsgrundlage abzuleiten, sondern auch, um die Kapazitäten, den Personaleinsatz, Materialmengen, Informationsflüsse und Abläufe im Rahmen der Fertigungsplanung festzulegen. Bei der Umsetzung der Planung an den bestehenden Arbeitssystemen wirkt die Fertigungssteuerung als Lenkungsinstanz. Der Produktionsprozess wird vom Beginn an – der Bereitstellung der Ausgangsmaterialien – bis zu seinem Abschluss – dem fertigen Produkt – geführt, überwacht und kontinuierlich verbessert. Dies schließt die Kontrolle der Prozess- und der Produktqualität mit ein.
Die Organisation der Fertigung – eine Typisierung
Eine erste Unterscheidung bei der Fertigung kann getroffen werden in Bezug auf die Mobilität des Produkts als zu fertigendem Objekt. Dieses kann prinzipiell ortsgebunden oder transportabel sein:
- Ist es immobil, wird das Prinzip der sogenannten Baustellenfertigung umgesetzt.
- Ist es mobil, kann im Hinblick auf die Anordnung der Betriebsmittel nach dem Verrichtungs- und dem Flussprinzip unterschieden werden.
- Beim Verrichtungs- Funktionsprinzip werden die auszuführenden Arbeiten nach ihrer Art zusammengefasst. Arbeitsmittel gleicher Funktion sind an einem Ort konzentriert, gleichartige Bearbeitungsschritte finden dann zentralisiert in einer Werkstatt oder Werkstätte statt.
- Beim Fluss- oder Objektprinzip richtet sich die Bearbeitung am Produkt aus, das Objekt steht im Zentrum der Betrachtung. Der Wertstrom wird beim kontinuierlichen Durchlaufen der in einer technologisch notwendigen Abfolge angeordneten Arbeitsmittel erzeugt. Hier sind Organisationsprinzipien wie die Reihen- oder die Fließfertigung zu finden.
- Als Kombination von Funktions- und Objektprinzip können die Gruppenfertigung sowie die Werkstattfließfertigung oder die Zentrenfertigung angesehen werden.
Baustellenfertigung
Ist das zu fertigende Produkt nicht transportabel – wegen seiner Größe, seines Gewichts oder des direkten Bezugs zur Umgebung –, muss es an dem Ort erstellt werden, an dem es gebraucht wird. Zu solchen Erzeugnissen gehören unter anderem Objekte wie Bauwerke (also Gebäude, Brücken, Tunnel etc.) oder Anlagen (z. B. Windkraft-, Solar-, Förder- und Kläranlagen) sowie Nutzflächen (etwa Sport- und Parkplätze oder auch Parks) – also Immobilien im Wortsinn. Aber auch große, komplexe Maschinen (wie Walzstraßen und Braunkohlebagger) oder Schiffe (wie Containerfrachter und Kreuzfahrtschiffe) sind – zumindest in der Phase ihrer Errichtung – stationär. Hier wird das Prinzip der sogenannten Baustellenfertigung umgesetzt.
Die Baustellenfertigung ist an einen Ort gebunden. Die zur Fertigung notwendigen Arbeitsmittel, Materialien und Arbeitskräfte müssen daher an die Stelle gebracht werden, an dem das Erzeugnis entsteht. Der räumliche und zeitliche Einsatz des Personals und der Produktionsmittel sind dabei ebenso zu planen wie Material- und Informationsflüsse. Zur Unterstützung der Logistik können beispielsweise Instrumente wie Fließ- und Ablaufschemata (Flow Charts), Gannt- bzw. Balkendiagramme oder (computerunterstützte) Methoden der Netzplantechnik eingesetzt werden.
Werkstatt-/Werkstättenfertigung
Die Werkstattfertigung, auch Werkbankfertigung genannt, ist im Handwerk weit verbreitet. Das Produkt wird an einem einzelnen Arbeitsplatz hergestellt, oft nach individuellen Kundenwünschen als Auftragsarbeit.
Die Industrie greift dieses Prinzip auf, indem sie die Herstellung von Einzelstücken – auch Prototypen oder Mustern – sowie Kleinserien auftragsbezogen als Werkstättenfertigung organisiert. Bei komplexeren, da mehrstufigen Herstellungsverfahren werden einzelne Arbeitsschritte in Werkstätten mit gleicher Ausstattung an Arbeitsmitteln durchführt. Gleichartige Bearbeitungsgänge – wie beispielsweise Drehen, Fräsen, Härten oder Lackieren – können so zentralisiert und auch an verschiedenen Produkten oder bei unterschiedlichen Produktfamilien durchgeführt werden. In jeder Werkstätte wird also (meist nur) ein spezieller Bearbeitungsschritt vorgenommen. Danach wird das Zwischenprodukt an den nächsten Arbeitsplatz bzw. in die nächste Werkstätte weitergereicht, bis das Endprodukt fertiggestellt ist. Die Abfolge des Durchlaufens der Werkstätten kann produktabhängig variieren.
Werkstättenfertigung bietet zwar eine hohe Flexibilität bei der Produktbearbeitung und lässt auch die Herstellung individualisierter Varianten eines Erzeugnisses zu, benötigt dazu aber schnell umrüstbare, universell einsetzbare Maschinen und entsprechend qualifizierte Arbeitskräfte. Rüstvorgänge verlangsamen durch Stillstand der Maschinen die Produktion, vermindern die Produktivität und erhöhen die Durchlaufzeiten; daher wird möglichst losweise gefertigt. Die Universalmaschinen können ebenso wie die Werkstätten selbst zum Engpass werden, wenn viele (verschiedene) Produkte zu bearbeiten sind oder alle Erzeugnisse eine bestimmte Werkstätte (z. B. die Lackiererei) – zum Teil auch mehrmals – durchlaufen müssen. Daraus resultieren neben den Transportwegen zwischen den Werkstätten auch Warte- und Lagerzeiten, die die Effizienz mindern. Die Gesamtanlageneffektivität (GAE) und die Verschwendung von Ressourcen müssen genau beobachtet werden. Sinnvoll ist die Planung der Kapazitäten im Rahmen des Workflow-Managements anhand von Maschinenbelegungsplänen oder über ein Enterprise-Ressource-Planning- (ERP-)System. Im Bereich Lean Production ist die Kanban-Steuerung weit vertreten.
Reihenfertigung
Bei der Reihenfertigung sind die Arbeitsmittel und Arbeitsplätze gemäß dem Produktionsverlauf angeordnet. Von Station zu Station nimmt der Fertigstellungsgrad zu. Erzeugnisse werden an einem Arbeitsplatz bearbeitet und dann an den nächsten Platz weitergereicht. Die Transportwege sind kurz. Puffer zwischen den einzelnen Arbeitsplätzen sorgen für ein permanent vorhandenes Reservoir an Werkstücken, die zu bearbeiten bzw. weiterzugeben sind. Die Produktion erfolgt damit auf ein Werkstück bezogen diskontinuierlich – ohne direkte zeitliche Abhängigkeiten zwischen vorgelagerter und nachfolgender Station. Diese Art der Fertigungsorganisation findet sich häufig bei der Serienproduktion.
Warte- und Durchlaufzeiten sind daher kurz, es herrscht kein unmittelbarer Zeitdruck auf Mitarbeiterseite, die Produktion ist übersichtlich und kann leicht überwacht werden. Allerdings ist die Arbeit eher als repetitiv einzuordnen, das Qualifizierungsniveau der Beschäftigten muss nicht hoch sein. Zudem ist eine schnelle Umstellung auf neue Erzeugnisse oder eine Individualisierung der Erzeugnisse schwierig zu realisieren.
Fließfertigung
Auch bei der Fließfertigung wird die Abfolge der Arbeitsmittel und Arbeitsplätze der Produktion entsprechend ausgerichtet, aber es besteht eine (oft strikte) Zeitvorgabe in Form eines Arbeitstakts – auch wenn die Taktfrequenz in gewissem Rahmen an das Arbeitsaufkommen angepasst werden kann. Der Wertstrom wird quasi räumlich sichtbar beim Durchlauf der Erzeugnisse durch die verschiedenen Stationen der Herstellung. Der Materialfluss ist dabei aber nicht strikt an die Produktion gekoppelt: Die Zurverfügungstellung von an den Arbeitsplätzen benötigten Teilen beispielsweise kann auch asynchron erfolgen.
Am deutlichsten sichtbar wird der Wertstrom in der Fließbandfertigung – in der Massen- oder Großserienproduktion. Auf der sogenannten Transferstraße sind die Werkstücke fest mit dem Transportsystem verbunden und können nur simultan fortbewegt werden. Der Produkt- und der Materialfluss sind damit synchronisiert und direkt an die Arbeitsschritte und Taktzeiten gekoppelt. Bei einer Störung an einer Maschine steht damit im schlimmsten Fall die gesamte Produktion still.
Bei der Fließfertigung sind die Durchlaufzeiten minimiert, da es keine (geplanten) Warte- und Liegezeiten gibt und die Wege von Erzeugnissen und Materialien leicht gesteuert und optimiert werden können. Damit können Liefertermine sehr exakt geplant werden. Aufgrund des kontinuierlichen Materialflusses sind die Zwischenlagerbestände niedrig. Die Produktion lässt sich leicht überwachen und vielfach automatisieren. Der Preis dafür ist eine geringe Flexibilität bei der Produkt- oder Variantenvielfalt und eine oft monotone, repetitive, einseitig belastende Tätigkeit für die Beschäftigten, deren Qualifizierungsniveau entsprechend niedrig sein kann.
Gruppenfertigung
Bei der Gruppenfertigung werden die für die Bearbeitung notwendigen Arbeitsmittel und das dazugehörende Personal zur Fertigung bestimmter Erzeugnisse – Teile, Baugruppen oder Produkte – an einem Ort zusammengefasst. Dies entspricht dem Funktionsprinzip. In der Arbeitsgruppe erfolgen die Abläufe oder Arbeitsschritte dann in der Regel nach dem Flussprinzip.
Eine moderne Form der Umsetzung sind beispielsweise die Fertigungsinseln, -segmente oder -zellen als Fertigungszentren. In diesen Zentren sind Arbeitsgruppen tätig, die sich mehr oder weniger selbst steuern. Sie sind (teil-)autonom in Bezug auf Termine, Arbeitszeiten, Urlaubs- und Vertretungsregelungen sowie Wartung und Instandhaltung. Unterschieden werden kann bei der Zentrenproduktion noch hinsichtlich des Materialflusses. Ist er automatisiert, spricht man von flexiblen Fertigungssystemen; bei diesen kann dann als Konsequenz auch der Werkstückfluss automatisiert werden. Ist der Materialfluss nicht automatisiert, handelt es sich um Produktionsinseln.
Bei der Werkstattfließfertigung bilden die Werkstätten als funktionsbezogene Einheiten in ihrer Abfolge die Reihenfolge der Arbeiten in der Fließfertigung, also den objektbezogenen Wertstrom, ab. Anders formuliert: Die Erzeugnisse durchlaufen die Werkstätten in einer vorgegebenen Reihenfolge und nur ein Mal bis zu ihrer Fertigstellung.
Die Gruppenfertigung mit ihren komplexeren Abläufen schafft eine höhere Flexibilität in der Produktion bei gleichzeitig geringerer Anfälligkeit für Störungen. Sie bietet weniger monotone und damit interessantere, weil herausforderndere Arbeitsbedingungen als die Fließfertigung, verlangt damit aber auch nach höher qualifiziertem und motiviertem Personal. Kürzere Transportwege und eine schnellere Bearbeitung im Team verringern die Durchlaufzeiten und erhöhen damit die Produktivität und Effizienz der Produktionseinrichtung. Allerdings ist die technische Ausstattung beispielsweise einer Fertigungsinsel kostspielig und erfordert höhere Investitionen.
Lean Production
Die Lean-Philosophie beruht auf zwei Grundpfeilern: Kundenorientierung und Vermeidung von Verschwendung (Muda). Für die Fertigung – und damit die Fertigungsorganisation – bedeutet das zweierlei:
- Alle Prozesse sind auf die Anforderungen der Kundschaft auszurichten. Dies entspricht der Umsetzung des Pull-Prinzips. Hier kann die Kanban-Steuerung greifen.
- Jegliche Vergeudung von Ressourcen ist zu vermeiden, um eine möglichst hohe Produktivität und Effizienz zu erreichen. Ein Maß dafür ist die Gesamtanlageneffektivität (GAE), auch Overall Equipment Effectiveness (OEE) genannt.
Im Vordergrund stehen also die Individualisierung der Produkte – bis hin zur „Losgröße 1“ –, die Verringerung der Durchlaufzeiten und die Minimierung der Kosten.
Diese Ansprüche an die Fertigung schließen sich allerdings teilweise gegenseitig aus: So ist die Werkstatt- oder Werkbankfertigung hochflexibel, aber (zeit-)aufwendig und damit teuer. Massenfertigung ist hingegen extrem unflexibel, aber durch einen hohen Automatisierungsgrad hocheffizient und – auf den Stückpreis heruntergebrochen – kostengünstig. Im Idealfall können Individualität und Effizienz in der Kombination der Fertigungsprinzipien Verrichtungsorientierung und Objektorientierung erreicht werden – etwa in der Werkstattfließfertigung, der Inselfertigung und auch in anderen dezentralen oder modularen Systemen.
Unabhängig von der tatsächlichen Fertigungsorganisation kann aber das Lean-Prinzip umgesetzt werden, indem die Mitarbeiter zum „Mitdenken“ angeregt werden. Als Experten am Ort des Geschehens (Gemba) wissen sie um die Schwachstellen ihrer Produktionseinheit und können Verbesserungsvorschläge einbringen. Als für ihren Bereich verantwortliche Personen können sie sich anbahnende Störungen erkennen und darauf aufmerksam machen oder sie selbst beheben. Sie können auch beurteilen, wann welche Materialien in welcher Menge bereitzustellen sind, wie Rüstzeiten minimiert oder wann ein Arbeitsmittel gewartet oder instandgesetzt werden sollte. Die notwendige Motivation für diesen persönlichen Einsatz resultiert aus wertschätzender Führung, Qualifizierungsmaßnahmen im Rahmen der Personalentwicklung und Transparenz über die Bedeutung der einzelnen Prozesse zur Erzeugung des Wertstroms – und damit zur Befriedigung der Ansprüche der Kundschaft. Die Mitarbeiter derart zu motivieren, ist eine anspruchsvolle, aber lohnende Führungsaufgabe.
Fazit
Die Organisation der Fertigung ist ein vielschichtiges Thema und hängt stark vom herzustellenden Erzeugnis bzw. dem Produktportfolio und den zu produzierenden Mengen ab. Die „einzig richtige“ Fertigungsorganisation gibt es nicht.
Im Bewusstsein bleiben sollte, dass die gängige Unterscheidung zwischen Funktions- und Objektprinzip eine theoretische ist. In der Praxis ist eine scharfe Trennung und Ausrichtung der Fertigung nach einem dieser Prinzipien nicht immer möglich: Hier steht die unternehmerische Entscheidung im Vordergrund, nicht die Umsetzung der reinen akademischen Lehre. Denn die Eigenschaften der zu fertigenden Produkte oder Produktgruppen, bauliche und technische sowie auch personelle und sogar rechtliche und normative Rahmenbedingungen führen zu verschiedensten Kombinationen auf organisationaler Ebene. Dies wird sichtbar an der Vielfalt der Benennungen, die bei den Mischformen auftreten.
