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Design for Capacity Flexibility : Entwicklung einer Methodik zur wirtschaftlichen Kapazitätsflexibilisierung mithilfe von substituierbaren Produktdesignvarianten
(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Holtewert, Philipp; Bauernhansl, Thomas (Prof. Dr.-Ing.)
Unternehmen der variantenreichen Serienfertigung sind einem hohen Kostendruck sowie einer stark saisonal schwankenden Nachfrage ausgesetzt. Die Herausforderung dieser Unternehmen dabei ist, eine hohe Kapazitätsauslastung durch Vermeidung von Überkapazitäten und Engpässen zu erreichen und die Fixkosten in der Fertigung abhängig von der Nachfrage zu minimieren. Mithilfe von heutigen Lösungsansätzen zur Kapazitätsflexibilisierung können Unternehmen in den Grenzen eines definierten Flexibilitätskorridors auf Marktturbulenzen reagieren. Diese Ansätze ermöglichen es jedoch nicht, die durch die schwankende Nachfrage entstehenden Überkapazitäten und Engpässe vollständig zu eliminieren. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit ein alternativer Ansatz zur flexiblen Kapazitätsanpassung unter dem Namen Design for Capacity Flexibility für die variantenreiche Serienfertigung vorgestellt. Ziel des Ansatzes ist die effiziente Nutzung von Überkapazitäten sowie die wirtschaftliche und schnelle Reaktion bei Engpässen durch Anwendung von substituierbaren Produktdesignvarianten. Hierfür wird die zeitgleiche Herstellung von austauschbaren Produktkomponenten mit der gleichen Produktfunktion, jedoch mit zwei unterschiedlichen Produktdesigns angestrebt. Eines der Produktdesigns benötigt eine hohe Bearbeitungszeit mit niedrigen variablen Kosten, das andere hingegen eine niedrige Bearbeitungszeit mit hohen variablen Kosten. Dies ermöglicht die Variabilisierung der Bearbeitungszeiten von Fertigungsprozessen und führt schlussendlich zur Steigerung der Kapazitätsflexibilität, Senkung der Kosten und Maximierung des Gewinns. Zur Anwendung des Ansatzes ist eine Methodik entwickelt worden, die eine objektive Bewertung von Substitutionspotentialen hinsichtlich Kapazität, Kosten, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit ermöglicht. Die Methodik wurde anhand eines Fallbeispiels in einem Unternehmen zur Herstellung von Kühlschränken auf ihre Praxistauglichkeit hin geprüft. Die Ergebnisse des Fallbeispiels zeigen eine kosten- und mengenoptimierte sowie hoch ausgelastete Fertigung bei Anwendung substituierbarer Produktdesigns. Konkret sind eine Gewinnsteigerung bis zu fünf Prozent/Jahr und eine Steigerung der wirtschaftlichen Kapazitätsflexibilität bis zu sechzehn Prozent im Fallbeispiel möglich.