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Verständnis der Fertigung: Definitionen, Prozesse und wirtschaftliche Einblicke

Was ist Fertigung?

Fertigung ist die Umwandlung von Rohmaterialien in fertige Produkte durch den Einsatz von Werkzeugen, menschlicher Arbeit, Maschinen und chemischer Verarbeitung. Das Ausmaß der Fertigung innerhalb eines Landes ist in der Regel ein Zeichen seiner wirtschaftlichen Gesundheit und Stärke.

Fertigung ermöglicht es Unternehmen, fertige Produkte zu einem höheren Preis zu verkaufen als die Kosten der Rohmaterialien. Großserienfertigung unterstützt die Massenproduktion durch Fließbänder und fortschrittliche Technologie. Effiziente Fertigungstechniken helfen Herstellern, Größenvorteile zu nutzen, um mehr Einheiten zu geringeren Kosten zu produzieren.

Wichtige Erkenntnisse

Die Fertigung hat sich seit der Industriellen Revolution erheblich weiterentwickelt, von handgefertigten Waren zur Massenproduktion durch Fließbandprozesse, was eine größere Effizienz und niedrigere Kosten ermöglicht.
Verschiedene Arten der Fertigung, wie additive Fertigung (3D-Druck), fortschrittliche Fertigung und Auftragsfertigung, verdeutlichen die Vielfalt und Spezialisierung innerhalb der Branche und bieten maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Marktbedürfnisse.
Fertigungsprozesse unterscheiden sich von breiteren Produktionsmethoden; während beide aus Input Output erzeugen, wandelt die Fertigung spezifisch Rohmaterialien mit Maschinen und Arbeit in greifbare Fertigwaren um.
Die Rolle der Fertigung in der Wirtschaft kann durch Indikatoren wie die Fertigungs-Wertschöpfung (Manufacturing Value Added, MVA) und den ISM-Fertigungsbericht gemessen werden, die als Frühindikatoren für die wirtschaftliche Gesundheit dienen und die Marktanalyse leiten.
Lean Manufacturing, beispielhaft dargestellt durch Toyota, betont Effizienz und Abfallreduzierung durch den Einsatz von Konzepten wie Jidoka und Just-in-time-Fertigung, um die Produktivität zu steigern und auf Marktnachfragen zu reagieren.
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Die Rolle der Fertigung in der Wirtschaft

Die Fertigung ist ein integraler und großer Teil der Wirtschaft. Sie umfasst die Verarbeitung und Veredelung von Rohmaterialien wie Erz, Holz und Lebensmitteln zu fertigen Produkten wie Metallwaren, Möbeln und verarbeiteten Lebensmitteln.

Die Umwandlung von Rohmaterialien in nützliche Produkte fügt Wert hinzu und erhöht deren Verkaufspreis, was die Fertigung profitabel macht. Einige Menschen spezialisieren sich auf die für die Fertigung erforderlichen Fähigkeiten, während andere die Mittel bereitstellen, die Unternehmen benötigen, um Werkzeuge und Materialien zu kaufen.

Wie oben erwähnt, kann Effizienz in der Fertigung zu höherer Produktivität und Kosteneinsparungen führen. Hersteller können dies erreichen, wenn sie in der Lage sind:

Redundanzen reduzieren

Die Arbeitsqualität verbessern

Ausrüstung und Verfahren aktualisieren

Realistische Ziele setzen

Einlass, Lieferkette und Vertriebskanäle optimieren1

Hinweis

Die Fertigung wird häufig vom Conference Board berichtet und von Ökonomen untersucht.

Verschiedene Formen der Fertigung

Wie Produkte hergestellt werden, hat sich im Laufe der Zeit verändert. Menschen haben historisch gesehen Waren aus Rohmaterialien hergestellt. In bestimmten Fällen tun sie das immer noch. Handfertigung verwendet grundlegende Werkzeuge und traditionelle Verfahren, die häufig mit dekorativer Kunst, Textilien, Lederarbeiten, Tischlerei und Metallarbeiten in Verbindung gebracht werden.

Handgefertigte Waren sind arbeitsintensiv und erfordern viel Zeit. In einigen Fällen können sie einen hohen Preis erzielen, abhängig vom Anbieter und der Art der Waren. Zum Beispiel können handgefertigte Einzelstücke der Modebranche zu einem höheren Preis verkauft werden als massenproduzierte Artikel. Es gibt jedoch Fälle, in denen Menschen, die Waren mit diesen Techniken herstellen, ausgebeutet werden können, insbesondere dort, wo Arbeitsgesetze lax sind und die Nachfrage nach Arbeitsplätzen hoch ist.

Größere Unternehmen verwenden Maschinen, um Artikel in großem Maßstab massenproduzieren zu lassen, wodurch der Bedarf an manueller Arbeit reduziert wird. Es wird nur sehr wenig Humankapital im Produktionsprozess benötigt, obwohl hochqualifizierte Personen erforderlich sein können, um die Maschinen zu bedienen und sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß laufen.

Additive Fertigung

Diese Art der Fertigung wird allgemein als 3D-Druck bezeichnet. Sie umfasst die Verwendung von Schichten, die aufeinander aufgebaut werden, um Formen und Muster in einem dreidimensionalen Prozess mit einem speziellen Gerät wie einem 3D-Drucker zu erstellen.

Fortschrittliche Fertigung

Diese Methode beinhaltet neue Technologieformen zur Verbesserung des Produktionsprozesses. Unternehmen können den von ihnen verwendeten Rohmaterialien noch mehr Wert hinzufügen, um ihre Zielmärkte besser zu bedienen. Neuere Technologien helfen auch dabei, neue Produkte schneller auf den Markt zu bringen und gleichzeitig die Produktion zu steigern.

Auftragsfertigung

Dies ist in der Fertigungsindustrie üblich. Unternehmen gehen Partnerschaften und Geschäftsbeziehungen mit anderen Firmen ein, um bestimmte Fertigungsprozesse auszulagern. Beispielsweise kann ein Automobilunternehmen einen Dritten beauftragen, Teile herzustellen, die es in seinen Fließbändern zur Herstellung von Autos verwendet.

Kurzer Fakt

3D-Druck gibt es seit den 1980er Jahren.

Wichtige Fertigungstechniken

Make to Stock (MTS)

Eine traditionelle Produktionstechnik ist Make-to-Stock, die Herstellung eines Standardprodukts basierend auf der prognostizierten Nachfrage. Ein Unternehmen schätzt, wie viele Einheiten in einem bestimmten Zeitraum verkauft werden, und plant im Voraus, diese Menge an Waren herzustellen. Waren werden oft als Lagerbestand vor der Veröffentlichung und breiten Verteilung der Waren gehalten.

Ein Unternehmen muss vor der Produkteinführung ausreichende Informationen haben, um zu verstehen, wie viele Waren es herstellen muss. Dies umfasst die Nutzung historischer Daten ähnlicher Waren, das Verständnis makroökonomischer Bedingungen und die Berücksichtigung der Kundenerwartungen an bestimmte Produktmerkmale.

Der Vorteil von MTS ist, dass Unternehmen oft die Größenvorteile nutzen können. Da ein Unternehmen ein Zielniveau der Fertigung festlegt, kann es im Voraus planen, wie viel Rohmaterialien, Arbeit oder Ausrüstung es benötigt, und kann oft die robustesten Fertigungspläne erstellen. Auf der anderen Seite führt das Nichterfüllen von Erwartungen zu unverkäuflichen Produkten, überschüssigen Lagerbeständen und gebundenen, aber ungenutzten Fixkosten.

Make to Order (MTO)

Im Gegensatz zu MTS beinhaltet die Make-to-Order-Fertigung die direkte Zusammenarbeit mit einem Kunden, um dessen Bedarf und gewünschte Produktspezifikationen zu verstehen. Die Fertigung beginnt in der Regel erst nach einem unterzeichneten Vertrag oder einer Absichtserklärung. Darüber hinaus können Hersteller leichte Prototypen erstellen, warten aber oft mit dem Start der Fertigung, bis vollständige Produktspezifikationen vorliegen.

MTO ist in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und dem Bauwesen üblich, wo spezialisierte Produkte für bestimmte Zwecke hergestellt werden, oft nach einer Kaufvereinbarung.

Einerseits können MTO-Hersteller oft einen Aufpreis für ihre Produkte verlangen, da die Waren möglicherweise nicht einfach auf dem Markt erhältlich sind. Dies gilt insbesondere für hochspezifizierte Waren. Darüber hinaus stellen MTO-Hersteller oft nur dann ein Produkt her, wenn ein Verkauf ansteht; daher haben sie oft nie Lagerbestände. Als Nachteil kommt es bei der MTO-Fertigung oft zu ungleichmäßiger Produktnachfrage, was zu langsameren Geschäftszeiten führen kann.

Make to Assemble (MTA)

Die dritte Art der Fertigungstechnik ist ein Make-to-Assemble-Prozess. Unternehmen versuchen, einen Vorsprung zu gewinnen, indem sie mit der Produktion von Komponententeilen beginnen. Dann, wenn Kunden Bestellungen aufgeben, montieren die Unternehmen zuvor gefertigte Komponenten.

Da das Unternehmen den Fertigungsprozess teilweise abgeschlossen hat, kann die Ware oft schneller an die Kunden geliefert werden als bei MTO-Prozessen. Es besteht jedoch immer noch das Risiko, mit einem Lagerbestand an prognostizierter Nachfrage sitzen zu bleiben, die nicht eintritt. Darüber hinaus riskiert das Unternehmen, die Vorteile von MTO und MTS zu verlieren, indem es versucht, jede Art von Prozess auszugleichen.

Ein Überblick über Fertigungsprozesse

Schließlich kann die Fertigung in verschiedene Produktionsmethoden unterteilt werden. Jede Methode führt zu einem einzigartig anderen Endprodukt.

Diskrete Fertigung

Diskrete Fertigung ist treffend benannt, da jedes hergestellte Produkt spezifisch identifiziert werden kann. Der Fertigungsprozess verwendet eine Stückliste, um die Komponenten in jeder Einheit zu verfolgen. Bei diskreten Fertigungsprozessen werden Einheiten oft auf einer Produktionslinie hergestellt, auf der Fließbandarbeiter einem Produktionsplan folgen und den Materialverbrauch aufzeichnen.

Prozessfertigung

Es gibt zwei Haupttypen der Prozessfertigung. Erstens, die Chargenprozessfertigung beinhaltet die Herstellung eines Produkts basierend auf einem bestimmten Standard, der ein Rezept oder eine Formel verwendet. Chargenprozessfertigung wird oft in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, um leicht reproduzierbare Waren einer bestimmten Menge herzustellen (z.B. ein bestimmtes Gefäß Teriyaki-Sauce).

Alternativ beinhaltet die kontinuierliche Prozessfertigung konsistente, laufende Operationen, die oft ein Gut rund um die Uhr über einen langen Zeitraum fertigen. Dann wird die Fertigung für eine Zeit pausiert, bevor sie wieder aufgenommen wird. Kontinuierliche Prozessfertigung wird stark in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt, wenn nach natürlichen Ressourcen gebohrt wird.

Gemischte Fertigung

Einige Waren können eine Kombination aus diskreter Fertigung und Prozessfertigungsmodi beinhalten. Dies ist oft der Fall bei Waren, die mittels Chargenverarbeitung hergestellt werden, bevor diese standardisierten Waren in spezifischere individuelle Verpackungen umgewandelt werden. Die Anfangsphase zur Erzeugung eines Produkts verwendet Prozessfertigung, während die spezifischen Besonderheiten der Liefermethode (einschließlich etwaiger Kundenanpassungen) in der zweiten Hälfte hinzugefügt werden.

Job-Shop-Fertigung

Eine noch spezifischere Art des Fertigungsprozesses, Waren können mittels Job-Shop-Fertigung hergestellt werden. Dieser Prozess wird am häufigsten verwendet, wenn eine Charge zu verarbeiten ist, die Charge jedoch vom normalen Produkt des Unternehmens abweicht. Für dieses spezialisierte, kundenspezifische Gut muss ein Unternehmen oft einzigartige Einrichtungs- und Prozessschritte durchführen, einschließlich der Umrüstung vorhandener Ausrüstung auf eine besser nutzbare Struktur.

Repetitive Fertigung

Eine mögliche Untergruppe anderer Fertigungsprozesse, die repetitive Fertigung zerlegt oft lange Fertigungsprozesse in kleinere Teile. Jeder Teil, oft als dedizierte Montagelinie oder Fertigungszelle bezeichnet, ist nur für die Fertigung eines bestimmten Teils der Einheit vorgesehen. Dann werden Einheiten kontinuierlich an die nächste nachfolgende dedizierte Montagelinie übergeben. Jegliches Arbeitsmaterial verbleibt innerhalb der Fertigungslinie, da temporäre Lagerbereiche oft nicht genutzt werden.

Wichtig

Stand März 2024 arbeiteten schätzungsweise 12,95 Millionen Amerikaner im Fertigungssektor.

Geschichte der modernen Fertigung

Handgefertigte Produkte dominierten den Markt vor der industriellen Revolution. Diese Periode leitete den industriellen Prozess ein, bei dem Rohstoffe in großen Mengen zu fertigen Produkten verarbeitet wurden. Die Entwicklung von Dampfmaschinen und neueren Technologien ermöglichte es Unternehmen, Maschinen im Herstellungsprozess einzusetzen. Dies verringerte den Bedarf an Humankapital, während die schiere Menge der produzierten Güter zunahm.

Massenproduktion und Fließbandfertigung ermöglichten es Unternehmen, Teile herzustellen, die austauschbar verwendet werden konnten, und erleichterten die Herstellung fertiger Produkte, da die Notwendigkeit der Teilanpassung reduziert wurde. Ford popularisierte Massenproduktionstechniken im frühen 20. Jahrhundert.78

Computer und Präzisionselektronik haben es Unternehmen seitdem ermöglicht, hochmoderne Fertigungsmethoden zu entwickeln. Unternehmen, die diese Methoden anwenden, haben in der Regel einen höheren Preis, benötigen aber auch spezialisiertere Arbeitskräfte und höhere Kapitalinvestitionen.

Die Fähigkeiten, die zum Bedienen von Maschinen und zur Entwicklung von Fertigungsprozessen erforderlich sind, haben sich im Laufe der Zeit drastisch verändert. Viele gering qualifizierte Fertigungsarbeitsplätze sind von entwickelten in Entwicklungsländer verlagert worden, da Arbeitskräfte in Entwicklungsländern tendenziell günstiger sind. Daher werden hochwertige Produkte, die Präzision und qualifizierte Fertigung erfordern, typischerweise in entwickelten Volkswirtschaften hergestellt.

Bewertung der wirtschaftlichen Auswirkungen der Fertigung

Ökonomen und Regierungsstatistiker verwenden verschiedene Kennzahlen, um die Rolle der Fertigung in der Wirtschaft zu bewerten. Zum Beispiel ist die Fertigungsbruttowertschöpfung (MVA) ein Indikator, der die Fertigungsleistung einer Volkswirtschaft mit ihrer Gesamtgröße vergleicht. Diese Kennzahl wird als Prozentsatz des Bruttoinlandsprodukts (BIP) ausgedrückt.

Das Institute for Supply Management (ISM) befragt Fertigungsunternehmen, um Beschäftigung, Lagerbestände und neue Aufträge zu schätzen. Das ISM veröffentlicht jeden Monat den ISM Manufacturing Report, um seine Ergebnisse zusammenzufassen.9

Finanzanalysten und Forscher erwarten diesen Bericht gespannt, da sie ihn als möglichen Frühindikator für die Gesundheit der Wirtschaft und als Zeichen für die Entwicklung des Aktienmarktes betrachten.

Kurzer Fakt

Die Fertigung war schon immer ein wichtiger Beitrag zur Wirtschaft der Vereinigten Staaten. Der Beitrag der Branche zum BIP betrug für das dritte Quartal 2023 etwas mehr als 2,85 Billionen US-Dollar, etwa 10,3 % der Gesamtproduktion.10

Wichtige Schritte im Fertigungsprozess

Diese sieben Schritte, die in sequenzieller Reihenfolge ablaufen, umfassen nicht nur die physische Fertigung eines Gutes, sondern auch die Phasen davor und danach.

Idee entwickeln: Konzeptentwicklung und Definition der Produktvision.

Marktforschung betreiben: Mögliche Materialien und Produktionsmethoden erkunden.

Produkt entwerfen: Erstellen von Designplänen unter Berücksichtigung von Einschränkungen und Kosten.

Finalisieren und Prototyp: Endgültige Entscheidungen treffen und ein Testprodukt erstellen.

Prototyptest: Analyse des Prototyps auf Kosteneffizienz und Wirtschaftlichkeit.

Fertigung des Gutes: Übergang zur Serienproduktion und Prozessoptimierung.

Prozess überwachen: Bewertung der Fertigungsleistung und Anpassung bei Bedarf.

Vergleich von Fertigung und Produktion

Obwohl manchmal als dasselbe bezeichnet, gibt es subtile Unterschiede zwischen Fertigungs- und Produktionsprozessen. Bei der Fertigung muss ein Unternehmen oft Rohstoffe von Drittanbietern oder externen Lieferanten beschaffen, um sie zu fertigen Waren zu verarbeiten. Bei der Produktion besitzt das Unternehmen diese Rohstoffe oft selbst.

Die Definition der einzelnen Begriffe umfasst unterschiedliche Prozesse. Produktion ist weiter gefasst und umfasst die Fertigung, da Produktion einfach die Aufnahme von Input und die Erzeugung eines Outputs ist. Fertigung, eine spezifischere Art der Produktion, ist die Umwandlung eines Rohstoffs in ein greifbares Endprodukt.

Der Fertigungsprozess endet mit einem greifbaren Gut. Alternativ kann die Produktion mit einem greifbaren oder immateriellen Gut enden. Denken Sie an das treffend benannte Theaterbeispiel. Eine Show oder Theaterproduktion endet buchstäblich mit öffentlicher Unterhaltung, die von der Allgemeinheit konsumiert wird.

Da der Fertigungsprozess stark von Rohstoffen abhängt, ist er oft auf schwere Maschinen oder Geräte angewiesen. Er erfordert auch Einrichtungszeit und Arbeit, um den Prozess zu etablieren. Während der Produktion können je nach Output Maschinen erforderlich sein oder auch nicht.

Erfordert oft die Beschaffung eines Rohstoffs

Output sind physische, greifbare Güter

Maschinen und Arbeit sind für den Prozess unerlässlich

Ist eine spezifischere Art des Prozesses

Beinhaltet oft den vorherigen Besitz der Inputs für den Prozess

Output kann greifbar oder immateriell sein

Maschinen können erforderlich sein oder auch nicht

Ist eine weniger spezifische Art des Prozesses

Praxisbeispiel Fertigung: Toyota

Bekannt für seinen effizienten Fertigungsprozess, ist die Toyota Motor Corporation ein historisch bekannter und erfolgreicher Hersteller. Das Unternehmen verwendet ein schlankes Fertigungssystem (Lean Manufacturing), um Kundenfahrzeugbestellungen auf dem schnellsten und effizientesten Weg zu produzieren.11

Der Fertigungsprozess des Unternehmens basiert auf zwei Kernkonzepten:

Jidoka: Bei einem Produktionsproblem stoppt die Ausrüstung sofort, um zukünftige fehlerhafte Produkte zu verhindern.

Just-in-Time: Jeder Prozess fertigt nur das, was für den aktuellen Prozess wesentlich ist. Dies beinhaltet die Beschaffung von genau genug Material, ohne übermäßige Reserven zu führen.11

Unter Jidoka entwickeln und bauen Ingenieure Systeme von Hand, um den Fertigungsprozess genau zu verstehen. Dann vereinfachen sie sorgfältig die Abläufe und gehen zum Einsatz von Maschinen über. Ziel ist es, dass der Fertigungsprozess sich wiederholende Abläufe nutzt, die den Fertigungsprozess einfacher und kostengünstiger machen.

Unter Just-in-Time bemüht sich Toyota, "Verschwendung, Unstimmigkeiten und unangemessene Anforderungen an die Produktionslinie" zu beseitigen.11

Wenn ein Auftrag eingeht, müssen die Produktionsanweisungen sofort zur Fertigungslinie gelangen. Die Fertigungslinie muss die erforderlichen Materialien und Teile verfügbar haben. Eventuelle Mängel werden durch den Austausch ähnlicher Teile schnell behoben.11

Was ist Lean Manufacturing?

Lean Manufacturing ist ein Produktionsansatz, der die Systemzeit reduziert, um die Effizienz zu steigern. Die Implementierung eines Lean-Manufacturing-Ansatzes bedeutet, dass ein Unternehmen die Produktivität steigern und gleichzeitig so viel Verschwendung wie möglich beseitigen möchte.

Wie berechnet man Fertigungsgemeinkosten?

Fertigungsgemeinkosten sind die gesamten indirekten Kosten, die mit der Fertigung verbunden sind. Dazu gehören Ausgaben wie Mitarbeiterlöhne, Abschreibungen auf Anlagevermögen, Mieten, Leasing und Nebenkosten. Kosten wie Materialien sind nicht enthalten. Um Ihre Fertigungsgemeinkosten zu berechnen, nehmen Sie Ihre monatlichen Gemeinkosten und teilen Sie diese Summe durch Ihren monatlichen Umsatz. Sie können das Ergebnis mit 100 multiplizieren, um den Gesamtprozentsatz der monatlichen Gemeinkosten zu erhalten.

Was ist der Zweck der Fertigung?

Fertigung ist der Prozess der Umwandlung eines Rohstoffs in ein fertiges, greifbares Produkt. Fertigung beinhaltet, einen Prozess effizient zu gestalten, während spezifische Ressourcen in eine andere Ressource umgewandelt werden, die oft an einen Kunden verkauft wird.

Was sind die Schritte der Fertigung?

Der Fertigungsprozess beginnt oft mit einer Phase der Informationssammlung, in der Ingenieure und das Management etwas über einen Prozess lernen. Prototypen werden oft erstellt und bewertet. Dann werden spezifische Designs implementiert, und die kommerzielle Produktion beginnt. Während die Waren hergestellt werden, werden sie inspiziert, versandt und an den nächsten Nutzer des fertigen Gutes geliefert.