Die Montagelinie arbeitet am effektivsten, wenn die Produkteinheiten Stück für Stück und nicht in Chargen durch das Fließband laufen. Zwar sollte jede Einheit einzeln durchlaufen, doch ist es akzeptabel, wenn ein Bausatz, der alle für das Endprodukt benötigten Teile enthält, zusammen durch die Linie läuft, da die Komponenten alle für dasselbe Produkt bestimmt sind. Obwohl der Gesamtfluss der Linie vorgegeben ist, kann die Arbeitsrichtung an den einzelnen Stationen variieren. Die Aufgaben können von links nach rechts, von rechts nach links oder sogar in beide Richtungen ausgeführt werden, wenn die Arbeit auf beiden Seiten der Linie stattfindet, wie z. B. in den letzten Phasen der Fahrzeugmontage. Es ist wichtig, dass keine Rückverfolgung stattfindet; sobald eine Produkteinheit eine Station durchlaufen hat, sollte sie nicht mehr zurückkehren, da dies den Fluss unterbricht und die Produktivität beeinträchtigt. Bestimmte Elemente, wie z. B. Anweisungen, müssen an jeder Station verfügbar sein, während andere Komponenten, wie z. B. Maschinen oder Vorrichtungen, je nach den spezifischen Anforderungen des Prozesses eingesetzt werden können.
Siehe auch unseren Beitrag zum Prozessdesign in der Fertigung.
Die wesentlichen Elemente, aus denen ein Arbeitsplatz an der Montagelinie besteht, sind daher:
Erst 150 Jahre nach Beginn der industriellen Revolution wurde das Konzept des Fließbands eingeführt. Davor war die vorherrschende Methode die Werkbankmontage, bei der die Produkteinheit stationär blieb und alle erforderlichen Ausrüstungen und Teile - in der Regel in Bausätzen - zu ihr gebracht wurden. Bei diesem Ansatz bewegte sich entweder ein einzelner Monteur oder ein Team um das Produkt herum, um die Arbeit zu erledigen. Die Arbeitsteilung ist zwar oft der erste Vorteil, der mit Fließbändern in Verbindung gebracht wird, aber viele andere Vorteile sind ebenso wichtig. Ein großer Vorteil ist, dass jedes Bauteil nur an die spezifischen Stationen geliefert werden muss, an denen es tatsächlich verwendet wird, und nicht an jede Station. Außerdem bewegt sich das Produkt entlang der Linie, und jede Station ist nur für einen Vorgang zuständig, so dass bei jedem Schritt kein ständiges Rüsten erforderlich ist.
Wenn wir ein Szenario betrachten, in dem wir das gleiche Produkt mit einer Taktzeit von 100 Minuten herstellen, würde sowohl ein Tischsystem als auch ein Fließband nur einen Bediener erfordern. Bei der Werkbank wäre jedoch ein häufiges Einrichten erforderlich. Im Gegensatz dazu würde der Bediener bei einer Montagelinie das Produkt einfach mit einem Schubkarren zwischen den Stationen hin- und herfahren. Jede Station wäre bereits fest mit den erforderlichen Vorrichtungen, Werkzeugen, Anweisungen und Teilen für eine bestimmte Aufgabe eingerichtet. In Wirklichkeit ist der einzige Bereich, in dem die Werkbankmethode das Fließband übertrifft, die Zufriedenheit mit dem Arbeitsplatz. Dieser Vorteil kann jedoch schwinden, selbst wenn der Werkbankarbeiter die größere Effizienz des Fließbands zu schätzen weiß.
Wo ist die Werkbank besser?
Sowohl in der Großserien- als auch in der Kleinserienfertigung erweist sich das Fließband im Allgemeinen als effizienter als die Werkbankmontage, aber es gibt bestimmte Situationen, in denen die Vorteile des Fließbands zunichte gemacht werden. Ein solches Szenario ist der degenerierte Fall, bei dem der Montageprozess so einfach ist, dass das Fließband nur aus einer einzigen Station besteht und somit nicht von einer Werkbank unterschieden werden kann. Dies kann bei der Montage von einfachen Artikeln mit geringen Stückzahlen der Fall sein, z. B. bei Handwerkzeugen mit weniger als zehn Teilen.
Eine weitere Ausnahme besteht, wenn die Produkteinheit so klein ist, dass alle Komponenten auf eine einzige Werkbank passen, und die Montage ein hohes Maß an Präzision oder „Human Touch“ erfordert. Hochwertiger Schmuck, mechanische Türschlösser und Uhren sind Beispiele, bei denen ein solches Maß an Komplexität erforderlich ist. Die Automatisierung wäre besser geeignet als die manuelle Montage, wenn keine menschlichen Fähigkeiten erforderlich sind und das Produktionsvolumen groß ist.
Ein dritter Fall betrifft Produkte, die zu groß sind, um sie auf einem Fließband zu bewegen. Während beispielsweise Teile eines Tankerrumpfes oder einer Offshore-Bohrinsel einzeln bewegt werden können, wird die gesamte Struktur an Ort und Stelle in einem einzigen Trockendock montiert.
Schließlich gibt es Fälle, in denen das Produkt ein Prototyp oder ein einzigartiges, kundenspezifisches System ist, das keine Ähnlichkeit mit anderen Produkten des Unternehmens aufweist. Dies ist die verbleibende Aktivität, nachdem eine P-Q-Analyse die Serienproduktion abgetrennt hat. In solchen Fällen gibt es keine definierte Taktzeit, und der Montageprozess selbst muss angepasst werden. Es kommt häufig zu Planungsfehlern, die oft dazu führen, dass Komponenten während des Produktionsprozesses mehrfach demontiert und wieder montiert werden.
Nicht alle Fließbänder sind gerade. In der Tat sind lange, gerade Linien oft ineffizient. Hier sind einige verschiedene Arten von Linien:
Alle Montagearbeiten werden in einer einzigen Linie ausgeführt
In der Fertigung ist es am einfachsten, wenn es keine Unterbaugruppen gibt. Die gesamte Arbeit wird in einer einzigen, kontinuierlichen Abfolge erledigt. Um eine reibungslose Koordination und Taktung zu gewährleisten, ist die einzige Voraussetzung, dass jede Produkteinheit in den vorgesehenen Taktintervallen zur nächsten Station fährt.
Endmontagelinie mit Unterbaugruppen-Zuführungslinien
Innerhalb einer einzelnen Arbeitsfolge gibt es häufig Teilsequenzen, in denen nur ein kleiner Teil des Produkts bearbeitet wird, während der Rest des Produkts im Leerlauf bleibt und im Wesentlichen als Halterung dient. In einigen Fällen kann das Produkt selbst einen schlechten Zugang zu den montierten Komponenten bieten. Es ist oft viel größer als eine dedizierte Vorrichtung und nicht dafür ausgelegt, diese Teilmenge so zu positionieren, dass sie bequem montiert werden kann.
Wenn solche Ineffizienzen festgestellt werden, kann es von Vorteil sein, die Untergruppe in eine Unterbaugruppe umzuwandeln, die auf einer Zuführungslinie mit einer speziell für diese Aufgabe entwickelten Vorrichtung montiert wird. Auf diese Weise kann die Unterbaugruppe parallel zum Rest des Produkts bearbeitet werden, was die Gesamteffizienz erhöht.
Ein Beispiel ist die Montage von Armaturenbrettern, die früher von einem Monteur in unbequemen Positionen innerhalb der Karosserie vorgenommen wurde. Durch die Verlagerung der Armaturenbrettmontage auf eine separate Zuführungslinie können die Hersteller den Prozess rationalisieren, was jedoch eine Koordinierung zwischen der Zuführungslinie und der Hauptmontagelinie erforderlich macht. Normalerweise verfügt die Zuführungslinie über einen Ausgabepuffer, aus dem Unterbaugruppen für die Verwendung in der Hauptlinie entnommen werden. Mit zunehmender Anzahl von Zuführungslinien steigt jedoch auch die Komplexität der Koordinierung dieser Linien.
Modulare Montage
Bei der modularen Montage werden die wichtigsten Teilsysteme von Autos von den Zulieferern gebaut, wodurch sich die Arbeitsbelastung in der Endmontage um etwa 90 % verringert. Dieser Ansatz ist in der Elektronikfertigung weit verbreitet, wo die Endmontage von Produkten wie PCs einfach ist, weil die meisten komplizierten Arbeiten bereits in Modulen wie Hauptplatinen, Prozessorchips und Festplattenlaufwerken erledigt sind, die von den Zulieferern zusammengebaut werden.
Eine Montagezelle ist eine spezielle Form einer Montagelinie, die von einem Team von höchstens 8 bis 10 Mitarbeitern betrieben werden kann. Wie ein Fließband bietet sie erhebliche Vorteile, die jedoch durch den Zusammenhalt eines Teams aus multifunktionalen Mitarbeitern noch verstärkt werden. Dieser teambasierte Ansatz steigert die Arbeitszufriedenheit und -moral und fördert das Qualitätsbewusstsein. Das Team verwaltet die Freigabe der Arbeit für den ersten Schritt in der Sequenz und ist dafür verantwortlich, dass die Produkteinheiten im erforderlichen Tempo fertiggestellt werden.
Die meisten Montagezellen sind U-förmig angelegt, wobei sich die Produkteinheiten um einen langen, schmalen Arbeitsbereich für die Bediener bewegen. Diese Konfiguration unterstützt eine flexible Personalbesetzung und ermöglicht eine einfache Anpassung der Anzahl der Bediener an Nachfrageschwankungen. In einer typischen U-förmigen Montagezelle arbeiten die Bediener innerhalb des U und handhaben Teile, die ihnen von außerhalb des Arbeitsbereichs zugeführt werden. Diese Arbeitsweise ist sehr wünschenswert, aber nicht alle Montageprozesse sind dafür geeignet. Die Endmontage von Autos beispielsweise, für die etwa 200 Stationen erforderlich sind, oder die Montage von Motoren, die etwa 50 Stationen umfasst, folgen nicht diesem Muster.
U-förmige Zellen eignen sich am besten für Produkte, die in mindestens zwei Dimensionen so klein sind, dass die Teile über die Montagestationen hinweg zugeführt werden können und keine gleichzeitige Montage von mehreren Seiten erforderlich ist. Die meisten Produkte erfüllen diese Kriterien, aber es gibt auch wichtige Ausnahmen, wie z. B. Autos, große Haushaltsgeräte, Produktionsmaschinen oder Flugzeuge. In Fällen, in denen U-förmige Zellen nicht praktikabel sind, können viele ihrer Vorteile durch die Verwendung von „pseudo-U-förmigen Zellen“ erreicht werden. Diese Zellen können ein anderes Materialflussmuster aufweisen, aber sie behalten das Schlüsselelement der Teamarbeit des Bedieners innerhalb der Zelle bei, wodurch die Vorteile der Teamarbeit und der Flexibilität erhalten bleiben.
Die folgende Tabelle vergleicht die Leistungsverbesserungen, die durch den Einsatz von Montagezellen erzielt werden, mit der Produktion in einem traditionellen, nach funktionalen Abteilungen organisierten Job-Shop. Diese Zahlen, die als konservative Schätzungen gelten, verdeutlichen die Vorteile des Einsatzes von Fertigungszellen.
| Kennzahl | Vorher | Nachher | Veränderung | Verbesserung |
| in Bearbeitung (Einheiten) | 500 | 50 | -450 | 90% |
| Laufzeit (in Arbeitsstunden) | 100 | 10 | -90 | 90% |
| Einheiten pro Arbeiter/Stunde | 5 | 7 | +2 | 40% |
| genutzte Fläche (square feet) | 1000 | 600 | -400 | 40% |
Im Vergleich zur Werkstattfertigung bieten Fertigungszellen mehrere entscheidende Vorteile. U-förmige Zellen erhöhen die Produktivität und Flexibilität der Bediener erheblich, da sie sich um mehrere Maschinen kümmern können, ohne lange Wege zurücklegen zu müssen. Diese Anordnung ermöglicht auch eine einfache Anpassung der Anzahl der Bediener an das schwankende Arbeitsaufkommen und stellt sicher, dass die Bediener sich gegenseitig unterstützen und bei Bedarf Informationen austauschen können. Dies fördert den Sinn für Teamarbeit, was wiederum zur Effizienz beiträgt.
Montagezellen tragen auch dazu bei, den Arbeitsaufwand zu reduzieren, indem sie Aufgaben zusammenführen, die zuvor an verschiedenen Orten ausgeführt wurden. Dadurch entfallen zeitaufwändige Wechsel zwischen den Abteilungen und die Warteschlangen an den Ein- und Ausgängen werden reduziert. Innerhalb der Zelle bewegen sich die Produkteinheiten in Einzelteilen oder kleinen Losen zwischen den Maschinen, wodurch der Prozess rationalisiert wird.
In Bezug auf die Qualität verbessern U-förmige Zellen die Ergebnisse, indem sie die Durchlaufzeiten verkürzen, was wiederum die Verzögerungen bei der Erkennung von Fehlern minimiert. Durch den teambasierten Ansatz sind die Bediener auch für mehrere Schritte im Prozess verantwortlich, wodurch die Folgen von Fehlern sofort sichtbar werden, was zu schnelleren Korrekturen und weniger Fehlern führt.
Ein weiterer Vorteil ist die Verringerung des Platzbedarfs, da U-förmige Zellen die Fertigungsdichte durch eine effiziente Organisation der Arbeitsbereiche erhöhen.
Im Vergleich zu anderen Arten von Montagelinien zeichnen sich Montagezellen dadurch aus, dass sie von einem kleinen, zusammenhängenden Team betrieben werden. Dieses Team ist kollektiv für einen größeren Teil des Montageprozesses verantwortlich und übt eine größere Kontrolle über die Arbeit aus, was zu einem höheren Maß an Verantwortlichkeit und Zusammenarbeit im gesamten Produktionsprozess führt.
Was ist der Hauptunterschied zwischen einer Montagelinie und einer Montagezelle?
Der Hauptunterschied liegt in der Struktur und im Betrieb. Eine Montagelinie ist in der Regel eine lineare Abfolge, bei der die Produkteinheiten eine nach der anderen verschiedene Stationen durchlaufen, die jeweils für eine einzelne Aufgabe zuständig sind. Im Gegensatz dazu ist eine Montagezelle eine U-förmige oder kreisförmige Anordnung, die von einem kleinen Team multifunktionaler Mitarbeiter bedient wird. Dieses Team ist für mehrere Aufgaben zuständig, was die Flexibilität und Zusammenarbeit fördert. Während beide Methoden darauf abzielen, die Produktion zu rationalisieren, ermöglichen Montagezellen mehr Teamarbeit und Anpassungsfähigkeit an Nachfrageschwankungen, während Montagelinien starrer, aber effizienter für hochvolumige, sich wiederholende Aufgaben sind.
Wie verbessert eine Montagezelle die Produktivität und Flexibilität im Vergleich zu einer herkömmlichen Montagelinie?
Montagezellen verbessern die Produktivität, indem sie es den Bedienern ermöglichen, mehrere Maschinen in unmittelbarer Nähe zu bedienen, wodurch unnötige Bewegungen minimiert werden. Dieser Aufbau unterstützt eine flexible Personalbesetzung, d. h. die Anzahl der Bediener kann leicht angepasst werden, wenn sich das Arbeitsvolumen ändert. Der teamorientierte Charakter von Montagezellen fördert die Kommunikation und die Teamarbeit, da die Bediener sich gegenseitig unterstützen und Informationen effektiver austauschen können. Darüber hinaus reduzieren U-förmige Zellen den Arbeitsaufwand, indem sie Aufgaben in einem Bereich zusammenfassen, den Transport zwischen den Abteilungen reduzieren und den effizienten Fluss kleinerer Chargen ermöglichen.
In welchen Situationen wäre eine Montagezelle vorteilhafter als eine Montagelinie?
Montagezellen sind vorteilhafter für Produkte, die klein bis mittelgroß sind und keine komplexe Montage von mehreren Seiten erfordern. Sie sind ideal für Situationen, in denen es auf Flexibilität ankommt, z. B. bei schwankenden Produktionsmengen oder bei Produkten, die eine stärkere menschliche Beteiligung am Prozess erfordern. Montagezellen eignen sich auch gut, wenn Teamarbeit und Multifunktionalität wichtig sind, da sie die Zusammenarbeit fördern und es den Bedienern ermöglichen, mehrere Schritte im Prozess zu übernehmen. Sie eignen sich jedoch nicht unbedingt für große Produkte wie Autos oder Flugzeuge, bei denen die Komplexität und Größe traditionellere Fließbandaufbauten erfordern.
Montageprozesse stehen vor mehreren Herausforderungen, darunter der Ausgleich zwischen Effizienz und Flexibilität. Montagelinien sind zwar ideal für die Produktion hoher Stückzahlen, können aber starr sein und sind weniger anpassungsfähig an Veränderungen. Im Gegensatz dazu bieten Montagezellen mehr Flexibilität und teambasierte Vorteile, eignen sich aber möglicherweise nicht für große, komplexe Produkte. Eine weitere Herausforderung ist die Koordinierung zwischen den Zuführungslinien und der Hauptlinie, insbesondere bei zunehmender Komplexität. Darüber hinaus sind die Sicherstellung der Qualität und die Minimierung von Fehlern von entscheidender Bedeutung, da Verzögerungen bei der Erkennung von Fehlern die Gesamtproduktivität und den Ausstoß beeinträchtigen können. Letztendlich hängt die Wahl zwischen den Methoden von der Größe, der Komplexität und dem Produktionsvolumen des Produkts ab.
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Quellen:
(1) Baudin M., Netland T. (2023): Introduction to Manufacturing. New York: Routledge