Diese Arbeit analysiert die Entwicklung von Produktionsmodellen in der Fertigung und erörtert deren Grundlagen und Trends. Sie argumentiert, dass agile Fertigung ein Produktionsmodell ist, das besondere Beachtung finden und genutzt werden sollte. Der Artikel erläutert kurz die Bedeutung und den aktuellen Stand agiler Fertigung und untersucht Implementierungsmethoden zur Steigerung der Agilität und Wettbewerbsfähigkeit der Fertigungsindustrie in China mithilfe agiler Fertigungskonzepte. Schlüsselwörter: Produktionsmodell; Agile Fertigung; Agilität; Virtuelles Unternehmen. Die Fertigung bildet das Fundament der Volkswirtschaft, und ihr Entwicklungsstand spiegelt den Stand der wissenschaftlichen, technologischen und sozialen Produktivität eines Landes wider. Seit der Industriellen Revolution im Vereinigten Königreich des 18. Jahrhunderts hat sich die Fertigung von der Werkstattphase rasant entwickelt und ist in vielen Ländern zu einer führenden Branche geworden. Insbesondere in den 1950er Jahren erreichte die Fertigung mit der Einführung der Massenproduktion einen beispiellosen Höhepunkt. In den letzten zehn Jahren hat sich das Marktumfeld jedoch mit der rasanten Entwicklung der Weltwirtschaft und dem stetigen Anstieg des Lebensstandards grundlegend verändert. Die Verbrauchernachfrage ist zunehmend individueller, personalisierter und vielfältiger geworden. Hersteller sehen sich einem sich rasch verändernden und unvorhersehbaren Käufermarkt gegenüber. Die traditionelle Massenproduktion genügt den Anforderungen des neuen Marktes nicht mehr. Unter diesen Umständen ist die Fähigkeit, schnell auf die Marktnachfrage zu reagieren, zu einem wichtigen Indikator dafür geworden, ob ein Unternehmen im harten Wettbewerb bestehen kann. Die Suche nach einem für die nationalen Gegebenheiten geeigneten Produktionsmodell ist daher von großer Bedeutung für das Erreichen der strategischen Ziele des Landes. Die Entwicklung der Produktionsmodelle in der menschlichen Fertigung kann uns wertvolle Erkenntnisse liefern. [1] Entwicklung der Fertigungsmodelle: Vom 17. Jahrhundert bis 1830 entstand, basierend auf spezialisierter Arbeitsteilung, Dampfkraft und Werkzeugmaschinen, der Prototyp des produzierenden Gewerbes – die Werkstatt. Die Produktivität der Gesellschaft stieg sprunghaft an. Um 1900 hatte sich die Fertigung zu einem wichtigen Wirtschaftszweig entwickelt, dessen Hauptproduktionsmodell die Kleinserienfertigung war. So produzierte beispielsweise P&L, damals ein weltweit führender Automobilhersteller, nur wenige hundert Fahrzeuge pro Jahr, und keines glich dem anderen. Dies lag daran, dass keiner der Auftragnehmer von P&L standardisierte Messinstrumente verwendete; bei der Montage verließ man sich auf das Geschick der Monteure, um die Teile anzupassen und eine gute Passform zu gewährleisten. Bis 1905 produzierten Hunderte solcher Unternehmen in Europa Autos in kleinen Stückzahlen in Einzelteilfertigung. Diese kleinen Fabriken, die den Großteil der Produktion selbstständig abwickelten, besaßen nicht die Kapazität, neue Technologien zu entwickeln, was zu geringer Produktionsleistung, hohen Kosten und Kosten führte, die trotz steigender Produktion nicht sanken. Dieses Produktionsmodell konnte die Marktnachfrage natürlich nicht decken. In den 1920er Jahren, mit E. Whitneys Konzepten der „Austauschbarkeit“ und „Massenproduktion“, Oliver Evons’ Einführung von Förderbändern in die Fertigungssysteme und F. Taylors „wissenschaftlichem Management“, kombiniert mit der Elektrifizierung, Standardisierung und Serialisierung der damaligen Zeit, leistete Henry Ford Pionierarbeit in der automatisierten Fließbandproduktion und führte zum Modell der „Produktion kleiner Varianten in großen Mengen“, auch bekannt als Detroit-Automatisierung. Dies entwickelte sich zu einem Produktionsmodell, das von anderen Ländern vielfach übernommen wurde und die erste Transformation des Produktionsmodells der Fertigungsindustrie markierte. Dieses neue Produktionsmodell – Massenproduktion und ihre technologische Unterstützung – sowie die Austauschbarkeit von Teilen führten zu einem tiefgreifenden Wandel in der Fertigungsindustrie. Es trieb die Industrialisierung und die rasante wirtschaftliche Entwicklung voran, versorgte die Gesellschaft mit einer Vielzahl von Konsumgütern und förderte die Entwicklung der Marktwirtschaft. Seine Hauptmerkmale sind: Produktion mit geringer Variantenvielfalt und hohem Volumen; mehrstufige, pyramidale vertikale Führung; und strenge Produktzykluskontrolle. Seine Marktmerkmale entsprechen denen der Produktion mit geringer Variantenvielfalt, Einzelstücken und Kleinserien – beides sind Verkäufermärkte. Starre Produktionslinien verbesserten die Produktionseffizienz erheblich und senkten dadurch die Produktkosten, jedoch auf Kosten der Produktvielfalt. Die Massenproduktion erreichte ihren Höhepunkt in den 1950er Jahren. Ab den 1950er Jahren wuchs das Verständnis für die Vor- und Nachteile der Produktion mit geringer Variantenvielfalt und hohem Volumen. Der Wettbewerb bei Massenprodukten manifestierte sich als Wettbewerb, der sowohl auf Effizienz als auch auf Qualität basierte. Einerseits haben die durch Massenproduktion erzielten Skaleneffekte Unternehmen erheblich genutzt. In Japan beispielsweise reformierten produzierende Unternehmen aufgrund staatlicher Eingriffe und Regulierungen ihr Management, führten zahlreiche Hightech-Errungenschaften ein und nutzten diese, konzentrierten sich auf die kommerzielle Produktion, setzten auf menschliche Faktoren, entwickelten unternehmensübergreifende Kooperationen und expandierten auf internationale Märkte. In Branchen mit hohem Produktionsvolumen wie der Automobil-, Haushaltsgeräte-, Stahl- und Mikroelektronikindustrie nutzten sie die Prinzipien der Serienfertigung, um ihren Marktanteil international rasch auszubauen und sich zu einer Wirtschaftsmacht zu entwickeln, die mit den Vereinigten Staaten konkurrieren kann. Andererseits wurde auch erkannt, dass starre, automatisierte Produktionslinien viele inhärente Nachteile aufweisen. Marktvolatilität und die Vielfalt der Produktvarianten und -prozesse stellen starre Produktionslinien vor Herausforderungen. Daher wurden aus technologischer Sicht Gruppentechnologie und computer- und systembasierte Fertigungsautomatisierung entwickelt, um die Schwächen dieses Modells zu beheben. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass einfache technologische Verbesserungen keine geeignete Lösung zur Revitalisierung der Fertigungsindustrie darstellen. In den 1980er Jahren waren die Vorteile des Produktionsmodells mit geringer Variantenvielfalt und hohem Volumen ausgeschöpft, und der Widerspruch zwischen diesem Produktionsmodell und den sich wandelnden Marktanforderungen trat immer deutlicher zutage und wurde zu einem wesentlichen Hemmnis für die Entwicklung der Fertigungsindustrie. Die einzige Möglichkeit, diesen Widerspruch aufzulösen, bestand in der Transformation des Produktionsmodells. Wie bereits erwähnt, werden Veränderungen von Produktionsmodellen durch die Marktnachfrage getrieben und durch entsprechende technologische Fortschritte unterstützt. Produktionsmanagementmodelle und diese technologischen Fortschritte sind zwei Aspekte, die den gesellschaftlichen Fortschritt vorantreiben. Wir haben außerdem beobachtet, dass die Informationstechnologie in den letzten 30 Jahren eine immer wichtigere Rolle in der Fertigung gespielt hat. Mit dem Übergang von der Massenproduktion zur Kleinserienfertigung lässt sich ein neues, durch umfassende Informationstechnologie unterstütztes Produktionsmodell vorstellen, sobald der endgültige Übergang zur Einzelstück- und Kleinserienfertigung von Produkten erfolgt ist, die die Kundenbedürfnisse vollständig erfüllen und ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. Seit Ende der 1980er Jahre haben die Vereinigten Staaten, Japan, Kanada, Australien und westeuropäische Länder sukzessive neue Fertigungsstrategien und Forschungs- und Entwicklungspläne vorgelegt. 1988 schlugen GM und die Lehigh University gemeinsam die Agile Manufacturing Strategy vor, die 1990 der Öffentlichkeit teilweise vorgestellt wurde. Ebenfalls 1990 führten Japan, die USA, Kanada, Australien und weitere Länder sowie westeuropäische Staaten gemeinsam ein zehnjähriges Forschungs- und Entwicklungsprojekt zum Intelligent Manufacturing System (IMS) durch. 1992 entwickelten Deutschland und die USA Lean Production. 1994 schlugen die Deutschen das Fractal-Unternehmen vor, um die industrielle Organisationsstruktur zu verändern. Unter den genannten Modellen ist Agile Manufacturing das repräsentativste und gesellschaftlich wirkungsvollste. Agile Manufacturing hat nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch in der Wirtschaft große Aufmerksamkeit erregt und sich zu einem der wichtigsten Forschungsschwerpunkte entwickelt. [2] Hintergrund der agilen Fertigung: Von den 1970er bis Anfang der 1980er Jahre erlitt die US-amerikanische Fertigungsindustrie aufgrund der einseitigen Fokussierung auf den Dienstleistungssektor und der Vernachlässigung der Rolle des verarbeitenden Gewerbes für eine gesunde Entwicklung der Volkswirtschaft einen schweren Niedergang, verlor allmählich ihre Stellung als Weltmacht und verzeichnete ein enormes Handelsdefizit. 1986 begann das Komitee für industrielle Produktivität am MIT mit Unterstützung der National Science Foundation (NSF) und der Wirtschaft eine eingehende Untersuchung der Ursachen des Niedergangs und von Strategien zur Revitalisierung. Die Studie kam zu dem Schluss, dass „eine Nation gut produzieren muss, um gut leben zu können“, und bekräftigte damit die gesellschaftliche Funktion des verarbeitenden Gewerbes als Grundlage der materiellen Produktion, auf der die menschliche Gesellschaft beruht. Sie schlug Strategien zur Revitalisierung der Fertigungsindustrie vor, indem technologisch fortschrittliche und wettbewerbsfähige inländische Fertigungssektoren entwickelt wurden, um Produktionsvorteile zurückzugewinnen. Unter den vorgeschlagenen Strategien zur Fertigungsentwicklung erregte die 1988 von General Motors und dem Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen der Lehigh University gemeinsam entwickelte Strategie „Agile Fertigung“ die größte Aufmerksamkeit. Dies führte zur Gründung des National Center for Manufacturing Science und des Center for Manufacturing Resources, die von der National Science Foundation (NSF), dem Verteidigungsministerium, dem Handelsministerium und zahlreichen Unternehmen unterstützt wurden. Nach Anhörungen im Kongress wurden Empfehlungen an die Bundesregierung gerichtet. Agile Fertigung hat sich mittlerweile zu einem bedeutenden Forschungs-, Entwicklungs- und Anwendungsgebiet entwickelt, das von Regierungsbehörden unter Beteiligung von Unternehmen und Universitäten vorangetrieben wird und als „Fertigungsstrategie des 21. Jahrhunderts“ gilt. Agile Fertigung ist ein von den Vereinigten Staaten als Antwort auf die rasante Entwicklung und Verbreitung verschiedener Technologien und den zunehmend schärferen internationalen Wettbewerb entwickeltes Produktionsorganisationsmodell und strategischer Plan, um den Status der USA als wirtschaftsstärkste Nation der Welt und den hohen Lebensstandard der Bevölkerung zu sichern. Ausgangspunkt des Konzepts der agilen Fertigung ist die Analyse der Marktentwicklung, zukünftiger Produkte und der eigenen Situation. Einerseits werden sich mit dem stetigen Anstieg des Lebensstandards die Ansprüche und Bewertungskriterien der Verbraucher für Produkte von Qualität und Funktion hin zu maximaler Kundenzufriedenheit, Ressourcenschonung, Umweltschutz usw. verlagern. Der allgemeine Entwicklungstrend des Produktmarktes wird sich von der gegenwärtigen Standardisierung und Massenproduktion hin zu Diversifizierung und Personalisierung verlagern. Andererseits besteht in der Branche ein weit verbreitetes und wichtiges Problem: Die Geschwindigkeit des Wandels im Geschäftsumfeld übersteigt die Anpassungsfähigkeit der Unternehmen. Hinzu kommt, dass das Informationstechnologiesystem in den Vereinigten Staaten vergleichsweise fortschrittlich ist. Daher wird das Konzept der agilen Fertigung vorgeschlagen und in der Fertigungsindustrie angewendet, um sich an den Wandel anzupassen. [3] Agilität bezeichnet die Fähigkeit von Unternehmen, sich an das sich ständig verändernde und unvorhersehbare Geschäftsumfeld anzupassen. Sie ist ein umfassender Ausdruck der Fähigkeit von Unternehmen, im Markt zu überleben und eine führende Rolle einzunehmen. Agile Fertigung bedeutet, dass Fertigungsunternehmen mithilfe moderner Kommunikationsmittel effektiv und koordiniert auf Kundenbedürfnisse reagieren, indem sie verschiedene Ressourcen (einschließlich Technologie, Management und Personal) schnell konfigurieren. Agile Fertigung basiert auf verschiedenen modernen Technologien und Methoden. Besonders hervorzuheben sind die Organisationsstruktur agiler virtueller Unternehmen (virtuelle Unternehmen) und die Entwicklungsmethoden der simulierten Fertigung. Virtuelle Unternehmen (auch dynamische Allianzen genannt): Das Wettbewerbsumfeld verändert sich rasant und erfordert schnelle Reaktionen. Mit zunehmender Produktkomplexität ist es für ein einzelnes Unternehmen nicht mehr möglich, ein Produkt schnell und wirtschaftlich eigenständig zu entwickeln und herzustellen. Daher können bestimmte Abteilungen innerhalb eines Unternehmens oder auch verschiedene Unternehmen aufgabenbezogen temporäre Unternehmen – virtuelle Unternehmen – bilden, indem sie die Zuteilung von Ressourcen, Technologien und Personal optimieren, um vorgegebene Ziele zu erreichen. Diese auf dynamischen Allianzen basierende Organisationsform virtueller Unternehmen kann das Unternehmensrisiko reduzieren, die Produktionskapazität auf ein beispielloses Niveau steigern und dadurch die Markteinführungszeit verkürzen, den Entwicklungsaufwand verringern und die Produktionskosten senken. Die Bildung virtueller Unternehmen und die Nutzung der Ressourcenvorteile aller Beteiligten, um schnell auf Kundenbedürfnisse zu reagieren, ist ein konkretes Beispiel für Produktionsmethoden des 21. Jahrhunderts – die Integration auf gesellschaftlicher Ebene. Agile virtuelle Unternehmen beschränken sich zwar nicht auf die Fertigung, doch stellt diese den interessantesten und anspruchsvollsten Bereich dar. Es verkörpert deutlicher die Prozessintegration, und das Kontrollkonzept spielt eine entscheidende Rolle in der Betriebsstruktur, was die Bildung virtueller Unternehmen noch anspruchsvoller macht. Simulierte Fertigung: Auch bekannt als simulierte Produktentwicklung. Sie nutzt umfassend Simulations-, Modellierungs- und Virtual-Reality-Technologien, um eine dreidimensionale, visuelle, interaktive Umgebung bereitzustellen und den gesamten Prozess von der Produktkonzeption und dem Design bis zur Fertigung zu simulieren. Ziel ist es, die Produktfunktionalität und Herstellbarkeit vor der eigentlichen Fertigung vorherzusagen und Implementierungsmethoden zu gewinnen, wodurch die Markteinführungszeit deutlich verkürzt und die Produktentwicklungs- und Fertigungskosten gesenkt werden. Die Organisationsstruktur umfasst „virtuelle“ Produktentwicklungsteams, die sich aus Mitarbeitern zusammensetzen, die in den Bereichen Produktdesign, Analyse, Simulation, Fertigung und Support tätig sind und parallel über ein Netzwerk zusammenarbeiten. Der Anwendungsprozess beinhaltet die „virtuelle“ Erstellung von Produkten in digitaler Form, d. h. die Erstellung eines digitalen Modells des Produkts vollständig am Computer und die Überprüfung und Anpassung von Form, Passform und Funktion dieses Modells am Computer. Dies erfordert oft nur einen finalen physischen Prototyp und kann bereits beim ersten Versuch zu einer erfolgreichen Produktentwicklung führen. Diese beiden Methoden und Technologien sind wohl die wichtigsten Merkmale, die agile Fertigung von anderen Produktionsmethoden unterscheiden. Der Kern agiler Fertigung liegt jedoch in der Verbesserung der Reaktionsfähigkeit eines Unternehmens. Daher ist es für eine konkrete Anwendung nicht zwingend erforderlich, diese beiden Aspekte zu besitzen, um als agile Fertigung zu gelten; vielmehr sollte man verstehen, dass die Verbesserung der Reaktionsfähigkeit eines Unternehmens durch verschiedene Maßnahmen ein Schritt in Richtung agiler Fertigung ist. [4] Forschungsstand: Seit 1991 haben Industrieländer, allen voran die Vereinigten Staaten, umfangreiche Forschungen zur agilen Fertigung durchgeführt. 1992 wurde die American Association for Agile Manufacturing (AMEF) an der Lehigh University vom US-Kongress und der Industrie gegründet. Die Vereinigung veranstaltet jährlich eine internationale Konferenz zu diesem Thema. 1993 gründeten die US-amerikanische National Science Foundation und das Verteidigungsministerium gemeinsam drei nationale Forschungszentren für agile Fertigung in New York, Illinois und Texas, um Fragestellungen der agilen Fertigung in der Elektronikindustrie, der Werkzeugmaschinenindustrie bzw. der Luft- und Raumfahrtindustrie zu untersuchen. Darüber hinaus wurden sieben agile Geschäftspraktiken, vier Studien zur agilen Entscheidungsunterstützung in Unternehmen, acht agile intelligente Design- und Fertigungssysteme sowie zehn agile Lieferkettenmanagementsysteme von der Industrie unterstützt. Seit 1994 haben unter der Leitung von AMEF fast 100 Unternehmen und universitäre Forschungseinrichtungen in sechs Bereichen der agilen Fertigung (integrierte Produkt- und Prozessentwicklung/parallele Prozesse, menschliche Aspekte, virtuelles Unternehmen, Information und Steuerung, Prozesse und Ausrüstung sowie rechtliche Hürden) vertiefte Forschung und praktische Arbeit geleistet. Auch in anderen Ländern wurde umfangreiche Forschung zur agilen Fertigung durchgeführt, beispielsweise im japanischen MATIC-Projekt, das sich auf die Forschung zur agilen Fertigung typischer Produkte in der Automobil-, Elektronik- und Bekleidungsindustrie konzentriert. Bisher wurde die Forschung zur agilen Fertigung auf zwei Ebenen durchgeführt: Die erste Ebene konzentriert sich auf die Implementierung agiler Fertigung aus der Perspektive von Unternehmensorganisation, -struktur, -management und Marketingstrategien; die zweite Ebene konzentriert sich auf die Implementierungsmethoden und Schlüsseltechnologien der agilen Fertigung aus technologischer Sicht. Anfänglich konzentrierte sich die Forschung zur agilen Fertigung hauptsächlich auf die erste Ebene. Mitte der 1990er-Jahre lagen bereits einige ausgereifte Forschungsergebnisse vor, die eine Reihe neuer Fertigungskonzepte und -modelle wie Unternehmensumstrukturierungen, dynamische Allianzen und virtuelle Organisationen vorschlugen. Gleichzeitig bot die rasante Entwicklung der Informationstechnologie in den 1990er-Jahren (z. B. verteiltes Rechnen, Netzwerkkommunikation und das World Wide Web) effektivere Mittel zur Umsetzung dieser neuen Fertigungskonzepte und -modelle. Einige Technologien hatten das Potenzial, die Grenzen der ursprünglichen Grundlagenforschung zu überwinden und Raum für die Entwicklung einer neuen Generation von Fertigungsideen und -modellen zu schaffen. In den letzten Jahren hat in den Vereinigten Staaten eine weiterführende Forschung begonnen. Ein Beispiel hierfür ist die Forschung zu virtuellen Unternehmen im Rahmen der National Industrial Information Infrastructure Protocols (NIIIP). Diese untersucht Kooperationsmodelle zwischen Unternehmen, um Barrieren zu überwinden, die durch unterschiedliche Datenstrukturen, Prozesse und IT-Umgebungen entstehen. Die Forschung geht davon aus, dass die Bestandteile eines virtuellen Unternehmens wie eine Organisation funktionieren, zusammenarbeiten, Ressourcen teilen und Aufgaben erledigen. In der Realität handelt es sich bei diesen Bestandteilen um unabhängige Unternehmen, die über die gesamten Vereinigten Staaten verteilt sind. Ein Demonstrationssystem für diese Forschung ist ein Anwendungsbeispiel, das auf dem Internet, CORBA, STEP und WORKFLOW basiert. Die Forschung zur agilen Fertigung in der heimischen Wissenschaftsgemeinschaft begann Anfang der 1990er Jahre, hauptsächlich auf der Ebene der Unternehmensorganisation und -struktur, und es wurden bereits einige Ergebnisse erzielt, jedoch liegen noch keine Berichte über Forschung auf technischer Ebene vor.