Bewertungssystematik zur Gestaltung struktur- und betriebsvariabler Produktionssysteme

Produktionsplaner versuchen vor dem Hintergrund kürzerer Produktlebenszyklen und gestiegener Unsicherheit im langfristigen Planungshorizont, den Anpassungsbedarfen der qualitativen und quantitativen Produktionskapazität mit flexiblen und rekonfigurierbaren Produktionssystemen Rechnung zu tragen. Im Spannungsfeld zwischen den Initial-Investitionskosten für flexible Produktionseinrichtungen und den Anpassungskosten im Produktionslebenszyklus führt unter Unsicherheit eine statische Betrachtung der Flexibilitätseigenschaften zwangsläufig zu einer wirtschaftlich nicht optimalen Gestaltung der Anpassungsfähigkeit des Produktionssystems. Die vorliegende Arbeit leistet mit der Entwicklung einer Bewertungssystematik zur Gestaltung nachhaltig wirtschaftlicher Produktionsstrukturen einen maßgeblichen Beitrag zur Lösung des geschilderten Planungsproblems. Die Kernelemente der entwickelten Methodik bilden eine Vorgehensweise zur lebenszyklusorientierten Planung betriebs- und strukturvariabler Produktionssysteme, ein flexibel parametrierbares Lebenszyklus-Bewertungsmodell sowie ein prototypisch realisiertes EDV-System zur simulationsgestützten Bewertung anpassungsfähiger Produktionsstrukturen. Zunächst wird ein Lebenszyklusmodell der Produktion konzipiert, das die Phasen Entstehung, Nutzung und Entsorgung beschreibt. Das Hauptaugenmerk der Lebenszyklusanalyse liegt in der Untersuchung von technischen und organisatorischen Gestaltungskonzepten zur zeitdiskreten Anpassung des Produktionssystems in der Nutzungsphase. Anhand eines für die Methodik ermittelten Anforderungsspektrums werden Ansätze aus der Kostenrechung, Investitionsrechnung, strategischen Kapazitätsplanung und Entscheidungstheorie analysiert und Lösungsansätze für die Bewertungssystematik abgeleitet. Ein Informationsmodell strukturiert die planungs- und entscheidungsrelevanten Informationen zur Planung und Bewertung der Variabilität. Das Phasenmodell beschreibt in Anlehnung an die Systems Engineering Methodik die Planungsschritte Zielsuche, Lösungssuche und Auswahl für die Vorbereitung und Grobplanung betriebs- und strukturvariabler Produktionssysteme. Es wird hierzu ein Variabilitätsportfolio mit Normstrategien zur Planung der Kapazitätsanpassungen sowie ein Kaskadenmodell zur Skalierung der quantitativen Kapazität im Produktionslebenszyklus entwickelt. Ein gestufter Entscheidungsprozess sowie ein Entscheidungsmodell unterstützen die Durchführung der Auswahl alternativer Lebenszyklus-Konfigurationsmuster. Die Lebenszyklus-Wirtschaftlichkeitsrechnung baut auf den Teilsystemen Betriebskosten-, Anpassungskosten-, Zahlungsfluss- und Erfolgsrechnung auf. Der Anwender ist durch ein prototypisch realisiertes Simulationssystem erstmals befähigt, geplante und ereignisorientierte Betriebs- und Strukturanpassungen von Produktionssystemen zeitdiskret zu simulieren, ohne umfangreiche statische Berechnungen manuell durchführen zu müssen. Anhand einer Fallstudie in der Automobilindustrie wird die Anwendbarkeit der Bewertungssystematik erprobt und demonstriert. Ein wesentlicher Nutzen der Methodik liegt darin, die Nachteile im gängigen Entscheidungsverhalten der Entscheidungsträger transparent und die monetären Vorteile variabler Produktionsstrukturkonzepte kommunizierbar zu machen. Durch den kontinuierlichen Einsatz der erarbeiteten Bewertungssystematik kann eine Planungsdatenbasis geschaffen werden, die zukünftige Planungen und Bewertungen variabler Produktionssysteme mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit erlaubt. Es liegt hiermit ein Instrumentarium vor, mit Hilfe dessen Investitionsrisiken in der Produktion transparent gemacht und Wege zur Beherrschung von unsicheren, dynamischen Zukunftsszenarien durch intelligente Gestaltung der Produktionsstrukturen aufzeigt werden können.