11004 Den Grundstein legen – mit einer strukturierten Planung zum Ziel

In diesem Beitrag der Reihe „Fabrikplanung” liegt der Fokus auf der Strukturierung der Informationen und Daten zur Ausarbeitung eines ersten Grobkonzepts inkl. erster Varianten. So werden vor allem die Themen Flächenlayouts, Prozesse und Organisation, Konzepte für Systeme und Informationsflüsse, Ableitung von Idealprozessen und Maßnahmen auf der Basis der ermittelten Potenziale, erste Kostenschätzungen, grobe Terminpläne und regelmäßige Planungssitzungen vertieft betrachtet und im Hinblick auf eine praktische Umsetzung erläutert. [1]

Arbeitshilfen:

Kostenschätzung für Hochbauten nach DIN 276

Maßnahmenliste zur Projektverfolgung

von:

Matthias Miesbeck

1 Einführung

Im Beitrag „Fabrikplanung – strukturiert zu optimierten Abläufen im Unternehmen” (s. Kap. 11001) wurde ein Gesamtüberblick über die einzelnen Phasen im Rahmen eines Fabrikplanungsprojekts gegeben. Die fünf Phasen sind nachfolgend nochmals dargestellt (s. Abb. 1).

In vorliegenden Beitrag liegt der Fokus auf der Strukturierung der Informationen und Daten zur Ausarbeitung eines ersten Grobkonzepts inkl. erster Varianten. So werden vor allem die Themen

•	Flächenlayouts,
•	Prozesse und Organisation,
•	Konzepte für Systeme und Informationsflüsse,
•	Ableitung von Idealprozessen und Maßnahmen auf der Basis der ermittelten Potenziale,
•	erste Kostenschätzungen,
•	grobe Terminpläne und
•	regelmäßige Planungssitzungen

vertieft betrachtet und im Hinblick auf eine praktische Umsetzung erläutert.

Abb. 1: Übersicht Projektphasen – Fokus Strukturierung & Grobkonzept

Die Blöcke der Phase „Strukturierung & Grobkonzept” lassen sich wie in Abbildung 2 dargestellt nochmals deutlich detaillierter beschreiben und auf verschiedene Betrachtungswinkel herunterbrechen, die im Anschluss genauer erläutert werden.

Abb. 2: Strukturierung & Grobkonzept aus verschiedenen Blickwinkeln

2 Flächenlayouts

Der Erstellung von Flächenlayouts im Rahmen von Fabrikplanungsprojekten – seien es Greenfield- oder auch Brownfield-Projekte – kommt eine entscheidende Bedeutung zu. Deshalb sollte man sich diesem Thema ausgiebig widmen, auch verschiedene Varianten zulassen und bewerten.

Abb. 3: Flächenlayoutplanung

Flächenbedarfsermittlung
Im Rahmen eines Fabrikplanungsprojekts stellt die Ermittlung und Bestimmung des Flächenbedarfs eine wesentliche Kernaufgabe dar, um vor allem erforderliche Grundstücks- bzw. Gebäudestrukturen hinsichtlich des nötigen Investitionsbedarfs zielgerichtet abbilden zu können.

Als Grundlage für planerische Analysen und Berechnungen zur Ermittlung des Flächenbedarfs dient vielfach eine Flächengliederung, die Gesamtflächen in funktionsbezogene Teilflächen aufgliedert. In der Fachliteratur finden sich dazu weitere vertiefende Erläuterungen. Beispielhaft genannt seien:

•	Flächengliederung nach VDI-Richtlinie 3644 (s. auch Abb. 4)
•	Flächengliederung nach DIN 277

Abb. 4: Gliederung der VDI-Richtlinie 3644

Grundsätzlich empfiehlt es sich bei Flächenermittlungen, von einer einheitlichen und gemeinsam festgelegten Flächengliederung auszugehen, um Planungsfehler auf ein Minimum zu reduzieren. Wichtig dabei ist, dass alle Beteiligten im Planungsteam mit eingebunden sind und schlussendlich auch dasselbe Wissen und Verständnis für die erarbeitete Flächengliederung haben. In Analogie zur VDI 3644 kann eine mögliche Flächengliederung aufgebaut werden:

Entstehung einer Flächeninfrastruktur
Auf der Basis der Grundstücksfläche des Unternehmens oder des Baufelds muss sichergestellt werden, dass die durchzuführende Flächengliederung funktionsbezogen und mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad – je nach Komplexität und nötigen Anforderungen an die Flächen – in einzelne Teilflächen erfolgt. So entsteht nach und nach eine Flächeninfrastruktur der künftigen Fabrik.

Globale Flächenermittlung
In den meisten Fällen erfolgt in der noch recht frühen Planungsphase die Bestimmung des Flächenbedarfs für Grundstücke, Nutz-, Funktions- und Verkehrsflächen, aber auch die Ermittlung der nötigen Hauptnutzflächen (z. B. Produktions- und Lagerflächen) mithilfe von Kennzahlen, Richtwerten, Erfahrungswerten sowie Vergleichs- und Überschlagsrechnungen. Hier spricht man dann auch von einer globalen Flächenermittlung.

Sollten zu diesem Zeitpunkt bereits auch schon Angaben zu den erforderlichen Gebäudeausrüstungen vorliegen, so ist eine ausrüstungsbezogene und wesentlich detailliertere Flächenermittlung auch schon in dieser Phase möglich, sodass bereits Informationen zu erforderlichen Raum- und Gebäudesystemmaßen mit in die Flächenplanung einbezogen werden können.

Bottom-up-Prinzip
Bei der Flächenermittlung kann man prinzipiell nach dem Top-down-Prinzip vorgehen, um so Flächen höherer Ordnung in Flächen mit niederer Ordnung zu zerlegen. Dieser Weg enthält aber gewisse Ungenauigkeiten aufgrund fehlender Informationen über die Flächen. Mithilfe der Flächenermittlungen nach dem Bottom-up-Prinzip hingegen werden Flächen höherer Ordnung mit Flächen niederer Ordnung ermittelt. Dieser Weg führt zu relativ exakten Flächengrößen, da hier konkrete reale Flächenbedarfe vorliegen, die aus erforderlichen Ausrüstungs- bzw. Arbeitsplatzflächen resultieren. Die Ausrüstungs- und Arbeitsplatzflächen sind die kleinsten Flächenelemente in der Betrachtung.

So unterscheidet man grundsätzlich:

•

Globale Flächenbedarfsermittlung unter der Zuhilfenahme von u. a. Flächenkennzahlen und Richtwerten

•

Detaillierte Flächenbedarfsermittlung mit dem Wissen über Ausrüstungsbedarfe: Weiter untergliedert gibt es für diesen Fall verschiedene Ansatzpunkte:

–	Ermittlung des Flächenbedarfs über Flächenfaktoren:In diesem Fall werden die Flächenbedarfe für die Arbeitsplätze je nach Objekt von Maschinengrundflächen bzw. Arbeitsplatzgrundflächen abgeleitet. Wichtig dabei ist, dass bei der Addition von Werkstattflächenbedarfen Überdeckungen der ermittelten Flächenelemente zu beachten sind. Der nötige Platzbedarf um die Maschinen und Arbeitsplätze herum wird durch Multiplikation errechnet, sodass auch die Zugänglichkeit und die Bewegung um die Maschine bzw. den Arbeitsplatz möglich ist. Voraussetzung für die Anwendung dieser Methode sind Kenntnisse über die Maschinen- bzw. Arbeitsplatzgrundflächen.
–	Ermittlung des Flächenbedarfs über Ersatzflächen:Die maßgeblichen Ausgangsgrößen für diese Methoden sind die Maschinen- bzw. Arbeitsplatzgrundflächen in Rechteckformen. Diesen Rechtecken werden an den Objektseiten Flächenstreifen zugerechnet, sodass Arbeitsbereiche definiert und ermittelt werden können.
–	Ermittlung des Flächenbedarfs über Zuschlagsfaktoren:In diesem Fall wird der Arbeitsplatzflächenbedarf aus der Ausrüstungsgrundfläche abgeleitet und um weitere Bedarfe ergänzt, die durch Zuschlagsfaktoren definiert sind. Die Ausrüstungsgrundfläche lässt sich aus Herstellerunterlagen entnehmen. Hingegen müssen die Zuschlagsfaktoren für z. B. Bedienung, Transport, Wartung, Zwischenlagerung und Materialbereitstellung aus speziellen Tabellen und Nomogrammen abgeleitet werden.
–	Ermittlung des Flächenbedarfs mittels Probelayouts:Je nach vorherrschender Planungssituation unterscheidet man globale und detaillierte Planungsinhalte. Diese werden dann in Kombination angewendet. Dazu werden mithilfe von Kennzahlen zunächst nötige Grundstücks-, Gebäude- bzw. Nutzflächen bestimmt. Mithilfe von Maschinen- und Ausrüstungsmodellen werden im Anschluss Anordnungsvarianten konfiguriert, die mithilfe von Vorgaben z. B. auf Materialfluss oder Arbeitsplatzgestaltung optimiert sind. So entsteht ein maßstäbliches Probelayout, aus dem relativ genaue Flächenbedarfe ermittelt werden können.

Praxistipp Flächenbedarfsermittlung
Die jeweiligen Flächen und Bereiche werden in der Grobplanung idealerweise in Rastern geplant. Dies ermöglicht auch eine einfache Ableitung von Varianten mit unterschiedlichen Grundkonzepten des Materialflusses, wie beispielsweise einer Stern- oder U-Form. Auch lassen die Raster eine einfache und übersichtliche Betrachtung der benötigten Flächen zu.

Im Rahmen der Feinlayoutplanung wird das Groblayout in einer detaillierten Planung auf Betriebsmittelebene und sogar bis auf die Ebene einzelner Einrichtungsgegenstände durchgeführt.

Fachexkurs – Methoden der Layoutplanung

Für die Planung von Fabriklayouts existieren eine ganze Reihe von Methoden, Modellen und Analyseinstrumenten, die je nach Anwendungsbereich eingesetzt werden und für sich betrachtet verschiedene Vor- und Nachteile haben. Nachfolgend werden drei Methoden stichpunktartig vorgestellt.