Abstract
A value creating supply chain of physical products involves several actors in the fields of production, logistics and traffic. The diversity of these stakeholders often leads to unplanned disruptions in the chain. Industrial production plants, especially those set up according to the principles of lean production, suffer severely from disturbances. One approach for at least partially absorbing the effects is raising the overall flexibility levels within production itself. The focus of this chapter is thus set to how flexibility can be leveraged in lean production systems to deal with disturbances resulting from fluctuations in logistics and traffic.
The chapter starts with the identification of flexibility requirements using the fault-tree analysis method. Following this, a closer look at the term “flexibility” itself in manufacturing contexts as well as at the different types of flexibility will be taken. Volume and mix flexibility are identified as the types most relevant for industrial companies. Thus, different models for measuring volume and mix flexibility in the literature will be reviewed. The chapter then turns to the actions for increasing flexibility in production systems and presents selected technical, organizational and human approaches. The focus is from then on set to lean production systems and their special conditions and prerequisites. First, selected approaches for addressing volume and mix flexibility in lean assembly systems will be discussed. Afterwards, the innovative concept of Cellular Manufacturing as an approach to transfer the ideas from lean assembly to lean machining will be introduced and volume and mix flexibility advantages due to the Cellular Manufacturing concept will be presented. The chapter concludes with a cost comparison of Cellular Manufacturing versus complete machining.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
References
Abele, E., Bechtloff, S., Cachay, J., & Eichhorn, N. (2010). Schlanke Zerspanung. Qualifizierung zur Optimierung von Zerspanprozessen. Werkstatt + Betrieb wb, 9, 94–98.
Abele, E., Bechtloff, S., & Krause, F. (2011). Flexible Serienfertigung im Kundentakt. Werkstatt + Betrieb, 6, 24–27.
Abele, E., Bechtloff, S., & Seifermann, S. (2012). Sequenzfertigung für flexible und schlanke Zerspanung. Productivity Management, 17(1), 45–48.
Abele, E., Bechtloff, S., Seifermann, S., & Törnig, W. (2013a). Flexibilitätssteigerung durch Lean Production für die Zerspanung. VDI-Z, 155(4), 53–55.
Abele, E., Metternich, J., Bechtloff, S., & Heller, J. (2013b). Sequenzfertigung im Performance-Check. Werkstatt + Betrieb, 4, 32–36.
Abele, E., Kuhn, S., & Hueske, B. (2008a). Overall equipment flexibility. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb ZWF, 103(5), 322–327.
Abele, E., Rumpel, G., & Kuhn, S. M. (2008b). Flexible Produktionskonzepte für die saisonale Produktion. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb ZWF, 103(9), 585–588.
Aberle, G. (2003). Transportwirtschaft. Einzelwirtschaftliche und gesamtwirtschaftliche Grundlagen. München: Oldenbourg.
Askar, G. (2008). Optimierte Flexibilitätsnutzung in Automobilwerken. Dissertation. Shaker, Aachen.
Bateman, N., Stockton, D., & Lawrence, P. (1999). Measuring the mix response flexibility of manufacturing systems. International Journal of Production Research, 37(4), 871–880.
Bellmann, K., Himpel, F., & Böhm, A. (2009). Messung von Flexibilität in der Produktion. In J. Strohhecker & A. Größler (Eds.), Strategisches und operatives Produktionsmanagement. Empirie und Simulation (pp. 221–240). Wiesbaden: Gabler.
Beach, R., Muhlemann, A. P., Price, D. H. R., Paterson, A., & Sharp, J. A. (2000). A review of manufacturing flexibility. Theory and Methodology. European Journal of Operational Research, 122, 41–57.
Beamon, B. (1999). Measuring supply chain performance. International Journal of Operations and Production Management, 19(3), 275–292.
Bechtloff, S. (2013). Identifikation wirtschaftlicher Einsatzgebiete der Sequenzfertigung in der Bohr- und Fräsbearbeitung von Kleinserien. Aachen: Shaker.
Beck, S. (2012). Entwicklung und Validierung einer Systematik zur Flexibilitätsanalyse und -bewertung von Produktionslinien bei einem Befestigungshersteller. Thesis. TU Darmstadt.
Bertsche, B., & Lechner, G. (2004). Zuverlässigkeit im Fahrzeug- und Maschinenbau: Ermittlung von Bauteil- und Systemzuverlässigkeiten. Stuttgart: Springer.
Boysen, N., Fliedner, M., & Scholl, A. (2007). A classification of assembly line balancing problems. European Journal of Operational Research, 183, 674–693.
Browne, J., Dubois, D., Rathmill, K., Sethi, S., & Stecke, K. (1984). Classification of flexible manufacturing systems. Flexible Manufacturing Systems Magazine, 2, 114–117.
Burbidge, J. L. (1975). The introduction of group technology. New York: John Wiley & Sons.
Chryssolouris, G. (2006). Manufacturing systems: Theory and practice. New York: Springer.
Chryssolouris, G., & Lee, M. (1992). An assessment of flexibility in manufacturing systems. Manufacturing Review, 5, 105–116.
Cummings, T., & Blumberg, M. (1987). Advanced manufacturing technology and work design. In T. D. Wall, W. Clegg, & N. J. Kemp (Eds.), The human side of advanced manufacturing technology (pp. 37–60). Chichester, NY: Wiley.
Das, S. (1996). The measurement of flexibility in manufacturing systems. The International Journal of Flexible Manufacturing Systems, 8, 67–93.
De Toni, A., & Tonchia, S. (1998). Manufacturing flexibility: A literature review. International Journal of Production Research, 36(6), 1587–1617.
Drew, J., McCallum, B., & Roggenhofer, S. (2005). Unternehmen Lean. Schritte zu einer neuen Organisation. Frankfurt: Campus.
Ehmer, H. (2009). Arbeitszeitgestaltung zwischen Arbeit auf Abruf und Vertrauensarbeitszeit. Industrie Management, 25(3), 10–12.
ElMaraghy, H. A. (2005). Flexible and reconfigurable manufacturing systems paradigms. International Journal of Flexible Manufacturing Systems (IJFMS), 17(4), 261–276.
Erlach, K. (2010). Wertstromdesign. Der Weg zur schlanken Fabrik. 2., bearbeitete und erweiterte Auflage. Berlin: Springer.
Faißt, J. (1992). Instrumente des Arbeitszeitmanagements. In C. Scheeweiß (Ed.), Kapazitätsorientiertes Arbeitszeitmanagement (pp. 41–60). Heidelberg: Physica.
Gerwin, D. (1989). Manufacturing flexibility in the CAM era. Business Horizons, 32(1), 78–84.
Gudehus, T. (2010). Logistik. Grundlagen – Strategien – Anwendungen. 4., aktualisierte Auflage. Heidelberg: Springer.
Gupta, Y. P., & Goyal, S. (1989). Flexibility of manufacturing systems: Concepts and measurements. European Journal of Operational Research, 43, 119–135.
Hackstein, R. (1989). Produktionsplanung und -steuerung (PPS). Ein Handbuch für die Betriebspraxis. Zweite, überarbeitete Auflage. Düsseldorf: VDI-Verlag.
Halubek, P. (2012). Simulationsbasierte Planungsunterstützung für Variantenfließfertigung. Dissertation. Vulkan, Essen.
Hüttmeir, A., De Treville, S., Van Ackere, A., Monnier, L., & Prenninger, J. (2009). Trading off between heijunka and just-in-sequence. International Journal of Production Economics, 118, 501–507.
Imai, M. (2001). KAIZEN. Der Schlüssel zum Erfolg im Wettbewerb. Munich: Econ.
Irani, S. A. (1999). Handbook of cellular manufacturing systems. New York: John Wiley & Sons.
Jack, E. P., & Raturi, A. (2002). Sources of volume flexibility and their impact on performance. Journal of Operations Management, 20, 519–548.
Jalizi, B., Korff, D., & Rost, R. (2009). Alleskönner oder Teamplayer: Mehrtechnologiemaschinen versus Mehrmaschinenkonzepte. Werkstatt + Betrieb, 10, 12–17.
Jünemann, R., & Schmidt, T. (2000). Materialflußsysteme. Systemtechnische Grundlagen. Berlin: Springer.
Kaluza, B., & Blecker, T. (2005). Flexibilität. State of the Art und Entwicklungstrends. In B. Kaluza & T. Blecker (Eds.), Erfolgsfaktor Flexibilität (pp. 1–28). Berlin: Erich Schmidt.
Koste, L. L., Malhotra, M. K., & Sharma, S. (2004). Measuring dimensions of manufacturing flexibility. Journal of Operations Management, 22, 171–196.
Krafcyk, J. (1988). Triumph of the lean production system. Sloan Management Review, 30(1), 41–52.
Krüger, A. (2004). Planung und Kapazitätsabstimmung stückzahlflexibler Montagesysteme. München: Utz.
Lane, G. (2007). Made-to-order. Excelling in a high-mix, low-volume environment. New York: Productivity Press.
Lanza, G., Rühl, J., & Peters, S. (2009). Bewertung von Stückzahl- und Variantenflexibilität in der Produktion. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb ZWF, 104(11), 1039–1044.
Leavitt, H. J. (1965). Applied organizational change in industry: Structural, technological and humanistic approaches. In J. G. March (Ed.), Handbook of organizations (pp. 1144–1170). Chicago, IL: Rand McNally.
Liker, J. K. (2013). Der Toyota-Weg. 14 Management-Prinzipien des weltweit erfolgreichsten Automobilkonzerns. Munich: Finanzbuchverlag.
Lotter, B., Hartel, M., & Menges, R. (1995). Manuelle Montage – wirtschaftlich gestalten. Neuzeitliche Analysen und Planungsmethoden zur Montagerationalisierung. Renningen-Malmsheim: expert.
Martin, H. (2014). Transport- und Lagerlogistik. Planung, Struktur, Steuerung und Kosten von Systemen der Intralogistik. 9., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Wiesbaden: Springer.
Matzka, J., Di Mascolo, M., & Furmans, K. (2009). Buffer sizing of a Heijunka Kanban system. Journal of Intelligent Manufacturing. doi:10.1007/s10845-009-0317-3 (Published online Sept 2009).
Metternich, J., Bechtloff, S., & Seifermann, S. (2013). Efficiency and economic evaluation of cellular manufacturing to enable lean machining. In 46th CIRP Conference on Manufacturing Systems 2013. Procedia CIRP (Vol. 7, pp. 592–597).
Metternich, J., Böllhoff, J., Seifermann, S., & Beck, S. (2013). Volume and mix flexibility evaluation of lean production systems. In Procedia CIRP 9 (2013), 2nd CIRP Global Web Conference (pp. 79–84).
Milling, P., & Thun, J.-H. (2005). Steigerung der Flexibilität in Produktionsprozessen durch intergrative Fertigung. In B. Kaluza & T. Blecker (Eds.), Erfolgsfaktor Flexibilität – Strategien und Konzepte für wandlungsfähige Unternehmen (pp. 191–208). Berlin: Schmidt.
Mitrofanov, S. P. (1966). The scientific principles of group technology (Vol. I, II & III). Yorkshire: National Lending Library for Science and Technology.
Nyhuis, P., Reinhart, G., & Abele, E. (2008). Wandlungsfähige Produktionssysteme. Berlin: PZH Produktionstechnisches Zentrum.
Ohno, T. (1993). Das Toyota-Produktionssystem. Frankfurt: Campus.
Parker, R., & Wirth, A. (1999). Manufacturing flexibility: Measures and relationships. European Journal of Operations Research, 118, 435–438.
Pfeiffer, W., & Weiß, E. (1994). Lean Management. Grundlagen der Führung und Organisation lernender Unternehmen. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Berlin: Erich Schmidt.
Pfohl, H.-C. (2010). Logistiksysteme. Betriebswirtschaftliche Grundlagen. 8., neu bearbeitete und aktualisierte Auflage. Heidelberg: Springer.
Richter, M. (2006). Gestaltung der Montageorganisation. In B. Lotter & H.-P. Wiendahl (Eds.), Montage in der industriellen Produktion. Ein Handbuch für die Praxis (pp. 95–126). Berlin: Springer.
Schlick, C., Bruder, R., & Luczak, H. (2010). Arbeitswissenschaft. 3., vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Heidelberg: Springer.
Schmeißer, T. R. (2012). Maßnahmen zur Erweiterung der Mengenflexibilität und ihre Auswirkungen in der industriellen Produktion. Thesis. TU Darmstadt.
Schulze, T. (2012). Erstellen eines Modells der Produktion, inklusive zugehöriger Supply Chain und Untersuchung der flexiblen Reaktionsmöglichkeiten auf mögliche Störgrößen. Thesis. TU Darmstadt.
Seifermann, S., Böllhoff, J., Metternich, J., & Bellaghnach, A. (2014). Evaluation of work measurement concepts for a cellular manufacturing reference line to enable low cost automation for lean machining. In Proceedings of the 47th CIRP Conference on Manufacturing Systems. Procedia CIRP (Vol. 17, pp. 588–593).
Sekine, K. (1995). Produzieren ohne Verschwendung. Der japanische Weg zur Schlanken Produktion. Landsberg: Moderne Industrie.
Sende, C., Galais, N., Moser, K., & Hasenau, K. (2011). Flexibler Mitarbeitereinsatz. Ergebnisse einer deutschlandweiten Unternehmensbefragung. Industrie Management, 27(4), 52–56.
Sethi, A., & Sethi, S. (1990). Flexibility in manufacturing: A survey. The International Journal of Flexible Manufacturing Systems, 2, 289–328.
Shazly, S. (2011). Development and process optimization of existing SAP-tools for inventory control and inventory reduction with particular consideration of traffic-related aspects. Thesis. TU Darmstadt.
Shingo, S. (1989). A study of the Toyota production system from an industrial engineering viewpoint (Revised Edition). Cambridge, Norwalk: Productivity Press.
Spengler, T., Volling, T., & Rehkopf, S. (2005). Chaku Chaku Systeme in der Montage konsumtennaher Erzeugnisse. Eine Fallstudie bei Rahmenauftragsfertigung. In H.-O. Günther, D. C. Mattfeld, & L. Suhl (Eds.), Supply Chain Management und Logistik. Optimierung, Simulation, Decision Support (pp. 249–276). Heidelberg: Physica.
Stölzle, W., Heuser, K. F., & Karrer, M. (2004). Erfolgsfaktor Bestandsmanagement. Konzept – Anwendung – Perspektiven. Zürich: Versus.
Suarez, F., & Cusumano, M. (1996). An empirical study of manufacturing flexibility in printed circuit board assembly. Operations Research, 44, 223–240.
Takeda, H. (1996). Das System der mixed production. Flexibel – rationell – kundenorientiert. Landsberg: Moderne Industrie.
Takeda, H. (2009). Das synchrone Produktionssystem. Just-in-time für das ganze Unternehmen. 6., aktualisierte Auflage. Munich: Finanzbuch Verlag.
Thums, A. (2004). Formale Fehlerbaumanalyse. Dissertation. Augsburg.
Trist, E. L., & Bamforth, K. W. (1951). Some social and psychological consequences of the longwall method of coal-getting. Human Relations, 4, 3–38.
Ulich, E. (2011). Arbeitspsychologie. 7., neu überarb. und erw. Aufl. Zürich: vdf-Hochschulverlag.
Van Hop, N. (2004). Approach to measure the mix response flexibility of manufacturing systems. International Journal of Production Research, 42(7), 1407–1418.
Wahab, M. (2005). Measuring machine and product mix flexibilities of a manufacturing system. International Journal of Production Research, 43(18), 3773–3786.
Zelenovic, D. (1982). Flexibility—A condition for effective production systems. International Journal of Production Research, 20(3), 319–337.
Zelinski, P. (2006). Why Boeing is big on right-size machine tools. Modern Machine Shop, 78(10), 72–79.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2017 Springer International Publishing Switzerland
About this chapter
Cite this chapter
Seifermann, S., Böllhoff, J., Adolph, S., Abele, E., Metternich, J. (2017). Flexible Design of Lean Production Systems in Response to Fluctuations Due to Logistics and Traffic. In: Abele, E., Boltze, M., Pfohl, HC. (eds) Dynamic and Seamless Integration of Production, Logistics and Traffic. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-41097-5_4
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-41097-5_4
Published:
Publisher Name: Springer, Cham
Print ISBN: 978-3-319-41095-1
Online ISBN: 978-3-319-41097-5
eBook Packages: Business and ManagementBusiness and Management (R0)