Ein individuell gebautes Schiff wird anders produziert als eine Standardschraube, die millionenfach hergestellt wird.
Auch ein Unternehmen mit vielen kleinen Produktserien organisiert seine Fertigung anders als ein Betrieb mit stark standardisierter Massenproduktion.
Für das Verständnis der Produktion müssen deshalb zwei unterschiedliche Fragen getrennt werden:
- Wie viel und wie häufig wird produziert?
- Wie sind Arbeitsplätze und Abläufe organisiert?
Fertigungstypen
Wie viel und wie häufig wird produziert?
- Einzelfertigung
- Serienfertigung
- Sortenfertigung
- Massenfertigung
Fertigungsorganisation
Wie sind Arbeitsplätze und Abläufe organisiert?
- Werkstattfertigung
- Reihenfertigung
- Fließfertigung
- Gruppen-/Inselfertigung
Beide Ebenen lassen sich miteinander kombinieren, beispielsweise Serienfertigung mit Fließfertigung.
Die Begriffe werden in Lehrbüchern nicht immer völlig einheitlich verwendet. Für diesen Artikel gilt bewusst:
Fertigungstyp = Produktionsmenge und Wiederholungsgrad
Fertigungsorganisation = räumliche und zeitliche Gestaltung des Produktionsablaufs
Was sind Fertigungstypen?
Fertigungstypen beschreiben, in welcher Menge und mit welchem Wiederholungsgrad Produkte hergestellt werden.
Fertigungstypen im Überblick
| Fertigungstyp | Kennzeichen | Typisches Beispiel |
|---|---|---|
| Einzelfertigung | einzelne beziehungsweise individuell gefertigte Produkte | Spezialmaschine |
| Serienfertigung | begrenzte Anzahl gleichartiger Produkte innerhalb einer Serie | 20.000 Geräte eines Modells |
| Sortenfertigung | verschiedene Sorten eines verwandten Grundprodukts | Papier mit unterschiedlichem Flächengewicht |
| Massenfertigung | sehr große beziehungsweise dauerhaft produzierte Menge eines gleichartigen Produkts | Standardschraube |
Einzelfertigung
Bei der Einzelfertigung wird ein Produkt einmalig oder nur in sehr geringer Stückzahl hergestellt.
Typische Merkmale sind geringe Stückzahl, geringer Wiederholungsgrad, hohe Flexibilität, häufig wechselnde Arbeitsabläufe und vergleichsweise hoher Planungsaufwand.
Beispiele sind Spezialmaschinen, Schiffe, Sonderanlagen oder individuell gefertigte Möbelstücke.
Serienfertigung
Bei der Serienfertigung wird eine begrenzte Anzahl gleichartiger Erzeugnisse hergestellt. Diese Menge bildet eine Serie.
Beispiel: 20.000 Geräte Modell A, anschließend 15.000 Geräte Modell B.
Typisch sind begrenzte Fertigungslose, gleichartige Produkte innerhalb einer Serie und mögliche Produktionsumstellungen zwischen den Serien.
Klein-, Mittel- und Großserie
Je nach Umfang kann beispielsweise zwischen Klein-, Mittel- und Großserie unterschieden werden. Allgemeingültige Stückzahlgrenzen für alle Branchen gibt es nicht.
Sortenfertigung
Bei der Sortenfertigung werden verschiedene Sorten eines verwandten Grundprodukts hergestellt.
Sie unterscheiden sich in bestimmten Eigenschaften, werden aber häufig mit ähnlichen Ausgangsstoffen und ähnlichen Produktionsverfahren gefertigt.
Beispiele sind Papier mit unterschiedlichen Flächengewichten, verschiedene Stahlsorten, Mehltypen oder Biersorten.
Serienfertigung und Sortenfertigung unterscheiden
| Merkmal | Serienfertigung | Sortenfertigung |
|---|---|---|
| Kennzeichen | begrenzte Fertigungslose gleichartiger Produkte | verschiedene Sorten eines Grundprodukts |
| Beispiel | 20.000 Geräte Modell A, danach 15.000 Modell B | Papier mit 80, 100 und 120 g/m² |
| Schwerpunkt | Seriengröße und Wiederholungsfertigung | Unterschiede in Eigenschaften des Grundprodukts |
| Umstellung | zwischen Serien möglich | zwischen Sorten möglich |
In der Praxis können sich beide Merkmale überschneiden. Ein Papierhersteller kann unterschiedliche Papiersorten herstellen und jede Sorte wiederum in begrenzten Produktionslosen fertigen.
Massenfertigung
Bei der Massenfertigung wird ein gleichartiges Produkt über einen langen Zeitraum in sehr großer Menge hergestellt.
Typisch sind hohe Wiederholung, starke Standardisierung, geringe Produktvielfalt und häufig ein hoher Automatisierungsgrad.
Variantenfertigung
In modernen Produktionssystemen werden häufig viele Varianten eines Grundprodukts hergestellt, beispielsweise ein Fahrzeugmodell mit verschiedenen Motorisierungen, Farben und Ausstattungspaketen.
Je nach Lehrsystem wird Variantenfertigung als eigener Fertigungstyp oder als besondere Ausprägung der Serienfertigung behandelt.
Fertigungstypen im Vergleich
| Merkmal | Einzelfertigung | Serienfertigung | Sortenfertigung | Massenfertigung |
|---|---|---|---|---|
| Stückzahl | sehr gering | begrenzt | je Sorte unterschiedlich | sehr hoch |
| Wiederholungsgrad | gering | hoch innerhalb der Serie | hoch | sehr hoch |
| Produktähnlichkeit | individuell | innerhalb der Serie gleichartig | verwandte Sorten | sehr hoch |
| Flexibilität | hoch | mittel | mittel | eher gering |
| Standardisierung | eher gering | hoch | hoch | sehr hoch |
Was ist die Fertigungsorganisation?
Der Fertigungstyp sagt noch nicht, wie Maschinen, Arbeitsplätze und Materialfluss organisiert sind. Diese Frage beantwortet die Fertigungsorganisation.
Werkstattfertigung
Bei der Werkstattfertigung werden gleichartige Maschinen beziehungsweise Arbeitsplätze räumlich zusammengefasst, beispielsweise Dreherei, Fräserei, Bohrerei und Lackiererei.
Das Produkt bewegt sich entsprechend seines Arbeitsplans von Werkstatt zu Werkstatt.
Mögliche Vorteile sind hohe Flexibilität und vielseitige Nutzung der Maschinen. Nachteile können längere Transportwege, höherer Steuerungsaufwand und längere Durchlaufzeiten sein.
Reihenfertigung
Bei der Reihenfertigung werden Arbeitsplätze entsprechend der Bearbeitungsreihenfolge angeordnet.
Reihenfertigung
Sägen → Bohren → Puffer möglich → Lackieren → Puffer möglich → Verpacken
Die Arbeitsplätze folgen dem Materialfluss. Eine feste zeitliche Kopplung ist nicht zwingend erforderlich.
Fließfertigung
Bei der Fließfertigung sind die Arbeitsplätze ebenfalls nach der Bearbeitungsfolge angeordnet. Zusätzlich besteht eine stärkere zeitliche Abstimmung beziehungsweise Kopplung.
Getaktete Fließfertigung
Sägen → Bohren → Lackieren → Verpacken
Gemeinsamer Takt: beispielsweise 2 Minuten
Die Stationen sind zusätzlich zeitlich aufeinander abgestimmt.
Wichtig: Nicht jede Fließfertigung muss starr getaktet sein. Es gibt auch kontinuierliche Fließprozesse oder andere Formen zeitlicher Kopplung.
Reihen- und Fließfertigung vergleichen
| Merkmal | Reihenfertigung | Fließfertigung |
|---|---|---|
| Anordnung | nach Bearbeitungsfolge | nach Bearbeitungsfolge |
| Puffer | möglich | je nach System begrenzt beziehungsweise möglich |
| zeitliche Kopplung | nicht zwingend | stärker ausgeprägt |
| Takt | nicht zwingend | bei getakteter Fließfertigung vorhanden |
Engpass in einer Produktionslinie
| Station | Bearbeitungszeit je Stück | Rechnerische Leistung |
|---|---|---|
| Sägen | 1,0 Minute | 60 Stück/h |
| Bohren | 1,5 Minuten | 40 Stück/h |
| Lackieren | 2,5 Minuten | 24 Stück/h |
| Verpacken | 1,2 Minuten | 50 Stück/h |
Die rechnerische Leistung pro Stunde kann vereinfacht berechnet werden mit:
Leistung pro Stunde = 60 / Bearbeitungszeit in Minuten
Für das Lackieren gilt:
60 / 2,5 = 24 Stück pro Stunde
60
Stück/h
40
Stück/h
24
Stück/h
Engpass
50
Stück/h
Im vereinfachten Beispiel beträgt der maximale Durchsatz der Linie 24 Stück pro Stunde, sofern jede Station nur einmal vorhanden ist, alle Produkte alle Stationen durchlaufen und keine weiteren Einschränkungen berücksichtigt werden.
Fließfertigung ist nicht automatisch störungsfrei
Engpässe, Maschinenausfälle, unterschiedliche Bearbeitungszeiten, Qualitätsprobleme oder Materialmangel können den gesamten Ablauf beeinflussen.
Gruppen- und Inselfertigung
Bei der Gruppenfertigung werden unterschiedliche Maschinen und Arbeitsplätze zu Fertigungsgruppen zusammengefasst. Sie bearbeiten beispielsweise bestimmte Produktfamilien.
Die Inselfertigung kann als besonders weitgehende Form einer solchen Gruppenbildung verstanden werden.
Eine Fertigungsinsel kann beispielsweise Drehmaschine, Bohrmaschine, Montageplatz und Prüfplatz enthalten. Ein Team bearbeitet dort eine Bauteilfamilie möglichst vollständig.
Unterschied zur Werkstattfertigung
Werkstattfertigung: Maschinen werden nach ihrer Funktion zusammengefasst.
Inselfertigung: unterschiedliche Maschinen werden nach Produkt beziehungsweise Produktfamilie zusammengefasst.
Flexible Fertigungssysteme
Flexible Fertigungssysteme verbinden häufig automatisierte Maschinen, CNC-Technik, Materialtransport, Lagertechnik und Produktionssteuerung.
Sie bilden nicht einfach einen fünften klassischen Fertigungstyp, sondern beschreiben eine technische und organisatorische Gestaltung der Fertigung.
Fertigungstyp und Fertigungsorganisation kombinieren
Ein Fertigungstyp schreibt nicht zwingend eine bestimmte Organisationsform vor.
- Einzelfertigung: häufig Werkstattfertigung
- Kleinserie: Werkstatt- oder Gruppenfertigung möglich
- größere Serien: häufig Reihen-, Insel- oder Fließfertigung
- Massenfertigung: häufig stark standardisierte Fließfertigung
Beispiel: Fertigungstyp und Organisation gemeinsam bestimmen
Ein Unternehmen fertigt 5.000 baugleiche Maschinenbauteile. Wenn die 5.000 Stück eine begrenzte Serie bilden, liegt eine Serienfertigung nahe.
Die Arbeitsplätze sind angeordnet als Sägen → Bohren → Fräsen → Prüfen. Damit liegt organisatorisch zunächst eine Reihenfertigung nahe. Bei zusätzlicher zeitlicher Kopplung kann eine Fließfertigung vorliegen.
Zusammenhang mit der Kapazität
Die Fertigungsorganisation beeinflusst unmittelbar Kapazität, Auslastung und Engpässe.
Im Beispiel 60 → 40 → 24 → 50 Stück/h bestimmt der Engpass mit 24 Stück/h die vereinfachte Gesamtleistung.
Zusammenhang mit der Ablaufplanung
Die Ablaufplanung beantwortet, wann welcher Auftrag an welcher Ressource bearbeitet wird.
Bei Werkstattfertigung kann sie besonders anspruchsvoll sein, weil unterschiedliche Produkte unterschiedliche Wege durch die Produktion nehmen.
Zusammenhang mit dem Arbeitsplan
Der Arbeitsplan enthält beispielsweise Arbeitsgänge, Bearbeitungsreihenfolge, Maschinen, Rüstzeiten und Bearbeitungszeiten.
Was beeinflusst die Wahl der Fertigungsorganisation?
- Stückzahl,
- Produktvielfalt,
- Bearbeitungsreihenfolge,
- Auftragsstruktur,
- Automatisierungsgrad,
- Investitionskosten,
- Fläche,
- gewünschte Flexibilität.
Zielkonflikt Flexibilität und Wirtschaftlichkeit
Eine flexible Fertigung ermöglicht viele unterschiedliche Produkte, kann aber mit höherem Steuerungsaufwand und höheren Stückkosten verbunden sein.
Eine stark standardisierte Fertigung kann hohe Produktivität und niedrige Stückkosten ermöglichen, ist dafür häufig weniger flexibel.
Es gibt nicht die eine beste Fertigungsform.
Fertigungstypen für die Fachwirt-Prüfung
Einzelfertigung: einzelne beziehungsweise individuelle Produkte.
Serienfertigung: begrenzte Fertigungslose gleichartiger Produkte.
Sortenfertigung: verschiedene Sorten eines verwandten Grundprodukts.
Massenfertigung: sehr große beziehungsweise dauerhaft produzierte Menge eines gleichartigen Produkts.
Werkstattfertigung: gleichartige Betriebsmittel nach Funktionen zusammengefasst.
Reihenfertigung: Arbeitsplätze nach Bearbeitungsfolge angeordnet.
Fließfertigung: Bearbeitungsfolge plus stärkere zeitliche Kopplung.
Gruppen-/Inselfertigung: unterschiedliche Betriebsmittel für bestimmte Produktfamilien zusammengefasst.
Typische Prüfungsfehler
- Fertigungstyp und Fertigungsorganisation gleichsetzen,
- Serien- und Sortenfertigung zu stark vereinfachen,
- Reihen- und Fließfertigung gleichsetzen,
- Fließfertigung immer als getaktet darstellen,
- Fließfertigung als störungsfrei ansehen,
- Massenfertigung automatisch als beste Lösung ansehen,
- jede Serienfertigung mit Fließfertigung gleichsetzen.
Kleiner Selbsttest
Frage 1: Welche vier klassischen Fertigungstypen werden häufig unterschieden?
Lösung: Einzel-, Serien-, Sorten- und Massenfertigung.
Frage 2: Was unterscheidet Fertigungstyp und Fertigungsorganisation?
Lösung: Der Fertigungstyp beschreibt Produktionsmenge und Wiederholung. Die Fertigungsorganisation beschreibt die Anordnung und zeitliche Gestaltung der Produktionsmittel.
Frage 3: Ein Unternehmen fertigt 5.000 baugleiche Teile als begrenzte Serie. Welcher Fertigungstyp liegt nahe?
Lösung: Serienfertigung.
Frage 4: Dieselben 5.000 Teile durchlaufen Arbeitsplätze, die nach der Bearbeitungsreihenfolge angeordnet sind. Welche Fertigungsorganisation liegt nahe?
Lösung: Reihenfertigung. Bei zusätzlicher zeitlicher Kopplung kann eine Fließfertigung vorliegen.
Frage 5: Was unterscheidet Serien- und Sortenfertigung?
Lösung: Serienfertigung arbeitet mit begrenzten Fertigungslosen gleichartiger Produkte. Sortenfertigung stellt verschiedene Sorten eines verwandten Grundprodukts her.
Frage 6: Welche Station ist der Engpass bei 60, 40, 24 und 50 Stück pro Stunde?
Lösung: Die Station mit 24 Stück pro Stunde.
Frage 7: Was unterscheidet Werkstatt- und Inselfertigung?
Lösung: Bei Werkstattfertigung werden Maschinen nach Funktionen zusammengefasst. Bei Inselfertigung werden unterschiedliche Maschinen für bestimmte Produktfamilien zusammengefasst.
Frage 8: Muss jede Fließfertigung getaktet sein?
Lösung: Nein. Eine feste Taktzeit ist ein typisches Merkmal getakteter Fließfertigung, aber nicht zwingend jeder Fließfertigung.
Fertigungstypen einfach erklärt
Die zentrale Frage bei Fertigungstypen lautet: Wie viel und wie häufig wird produziert?
Die klassischen Fertigungstypen sind Einzelfertigung, Serienfertigung, Sortenfertigung und Massenfertigung.
Davon getrennt wird die Fertigungsorganisation betrachtet. Hier lautet die Frage: Wie sind Arbeitsplätze und Abläufe organisiert?
Fertigungstyp beschreibt Produktionsmenge und Wiederholung.
Fertigungsorganisation beschreibt räumlichen und zeitlichen Produktionsablauf.
Häufige Fragen zu Fertigungstypen
Was sind Fertigungstypen?
Fertigungstypen beschreiben, in welcher Menge und mit welchem Wiederholungsgrad Produkte hergestellt werden.
Welche klassischen Fertigungstypen gibt es?
Einzel-, Serien-, Sorten- und Massenfertigung.
Was ist Einzelfertigung?
Ein Produkt wird einmalig beziehungsweise individuell hergestellt.
Was ist Serienfertigung?
Eine begrenzte Anzahl gleichartiger Produkte wird innerhalb einer Serie gefertigt.
Was ist Sortenfertigung?
Es werden unterschiedliche Sorten eines verwandten Grundprodukts hergestellt.
Was ist Massenfertigung?
Ein gleichartiges Produkt wird über einen längeren Zeitraum in sehr großer Menge gefertigt.
Ist Werkstattfertigung ein Fertigungstyp?
In der hier verwendeten Systematik nein. Werkstattfertigung beschreibt die Fertigungsorganisation.
Was ist Werkstattfertigung?
Gleichartige Maschinen werden nach ihrer Funktion räumlich zusammengefasst.
Was ist Reihenfertigung?
Arbeitsplätze werden entsprechend der Bearbeitungsreihenfolge angeordnet.
Was ist Fließfertigung?
Arbeitsplätze sind nach der Bearbeitungsfolge angeordnet und zusätzlich stärker zeitlich miteinander gekoppelt.
Muss Fließfertigung immer getaktet sein?
Nein. Eine feste Taktzeit ist typisch für getaktete Fließfertigung, aber nicht zwingend für jede Fließfertigung.
Was ist Inselfertigung?
Unterschiedliche Maschinen werden für eine bestimmte Produktfamilie räumlich und organisatorisch zusammengefasst.
Welche Fertigungsform ist die beste?
Das hängt unter anderem von Stückzahl, Produktvielfalt, Bearbeitungsfolge, Investitionskosten und gewünschter Flexibilität ab.