Entwicklung und Anwendung eines Modells zur Auswahl kostenoptimaler Materialbereitstellungskonzepte bei einem Automobilhersteller

Abstract

Im Gegensatz zu den vorgelagerten Gewerken der PKW-Produktion lässt sich die Montage durch einen hohen manuellen Arbeitsanteil charakterisieren und stellt demnach vor allem in Hochlohnländern einen kostenintensiven Produktionsabschnitt dar. Deshalb fokussieren zahlreiche Rationalisierungsmaßnahmen der Automobilhersteller auf den Montagebereich. Gegenwärtige Entwicklungen wie die zunehmende Integration von Elektrofahrzeugen in bestehende Montagesysteme haben zur Folge, dass die Vielfalt und die Anzahl der in der Montage bereitzustellenden Bauteile weiterhin kontinuierlich anwachsen. Dies führt bei einer sortenreinen (fahrzeugauftragsneutralen) Materialandienung in großen Mengen dazu, dass das operative Montagepersonal längere Wege zurücklegen muss, um die benötigten Bauteile zu greifen. Ein möglicher Ansatzpunkt, um der steigenden Ineffizienz der kapitalintensiven Montageprozesse entgegenzuwirken, ist die Bereitstellung kleinerer bzw. von der unternehmensinternen Logistik vorkommissionierter (fahrzeugauftragsspezifischer) Bereitstellmengen. Hiermit können jedoch erhebliche logistische Mehraufwände einhergehen, welche durch die in der Montage erzielbaren Produktivitätsverbesserungen unter Umständen nicht zu rechtfertigen sind. Die vorliegende Diplomarbeit wurde von einem Fahrzeugauftragsfertiger initiiert und soll auf Basis zweier abgegrenzter Bereiche eines im Serienbetrieb befindlichen Montagesystems für den Praxispartner klären, inwiefern sich Kostensenkungen durch eine wertschöpfungsoptimierte Materialbereitstellung realisieren lassen. Um das genannte Ziel zu erreichen, werden zunächst die relevanten, wissenschaftlichen Grundlagen erarbeitet, auf deren Basis Anforderungen abgeleitet werden, die ein problemadäquater Ansatz erfüllen muss. Anschließend erfolgt eine umfassende Gegenüberstellung bestehender Ansätze zur Auswahl und Optimierung von Materialbereitstellungskonzepten. Nach der darauffolgenden Festlegung der methodischen Vorgehensweise wird der Praxispartner vorgestellt und das betrachtete Montage- und Logistiksystem analysiert. Die Erfassung der spezifischen Rahmenbedingungen bildet die Grundlage für die Entwicklung des Modells zur Auswahl kostenoptimaler Materialbereitstellungskonzepte, welches sich aus einem Montagemodell und einem Logistikmodell zusammensetzt. Um die praktische Anwendbarkeit des Logistikmodells sicherzustellen, wurde dieses in ein Softwareprogramm implementiert. Zum Zwecke der Ableitung von Handlungsempfehlungen wurde das Modell an ausgewählten Teileumfängen angewendet. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst, Verbesserungs- bzw. Erweiterungsmöglichkeiten in Bezug auf den entwickelten Ansatz aufgezeigt und ein Ausblick auf weiteren Forschungsbedarf gegeben.

In contrast to the preceding production stages in car production, assembling is characterized by a high proportion of manual work. It is therefore a cost-intensive production stage, especially in high-wage countries. For this reason, automotive manufacturers introduced numerous measures to improve efficiency have their focus on the assembly shop. Current developments, such as the increasing integration of electric vehicles into existing assembly systems, mean that the variety and number of components to be provided in assembly are continuing to grow. As a consequence, the operational assembly staff has to cover longer distances to pick the required components if the material is supplied homogeneously (vehicle order-neutral) in large quantities. A possible approach to counteract the increasing inefficiency of the capital-intensive assembly processes is to provide smaller quantities, respectively quantities that are pre-commissioned (vehicle order-specific) by the in-house logistics. However, this can entail considerable additional logistical effort, which may not be justified by the productivity improvements that could be achieved in assembly. This diploma thesis was initiated by a vehicle contract manufacturer and is intended to clarify to what extent cost reductions can be realized through a value-added optimized material provision, on the basis of two delimited areas of an assembly system in series production. In order to achieve the aforementioned goal, the relevant scientific fundamentals are worked out at first. On this basis, requirements are defined that have to be fulfilled in order to comply with the problem-oriented approach. This is followed by a comprehensive comparison of existing approaches to select and optimize material provision policies. After the subsequent determination of the methodological approach, the partner company of this thesis is introduced and the considered assembly and logistics system is analyzed. The determination of the specific framework forms the basis for developing a model, which is used for the selection of the cost-optimal material provision policy. This model consists of both an assembly model and a logistics model. To ensure the practical applicability of the logistics model, it was implemented in a software program. The model was applied to specific part scopes in order to derive recommendations for action. Finally, the results of the thesis are summarized, possible improvements and potential extensions to the developed approach are referenced, and an outlook on further research needs is given.