PPS-Vorlesung WIRTSCHAFTSINFORMATIK. Ausgewählte Folien zur Vorlesung vom Philippe Fuchs. Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster WIRTSCHAFTS WIRTSCHAFTS PPS-Vorlesung Ausgewählte Folien zur Vorlesung vom Philippe Fuchs

2 Gliederung Kapazitätswirtschaft Auftragsfreigabe Fertigungssteuerung 2

3 Kapazitätsabgleich tsabgleich Aufgabe des Kapazitätsabgleichs Verbinde die terminierten Fertigungsaufträge (Kapazitätsnachfrage) mit dem Kapazitätsangebot und führe Anpassungsmaßnahmen durch 3

4 Anpassung des Kapazitätsangebots tsangebots Überstunden, Zusatzschichten Aushilfspersonal (Zeitarbeit) Auswärtsvergabe von Fertigungsaufträgen ( verlängerte Werkbank ) intensitätsmäßige Anpassung Längerfristig: Investitionsmaßnahmen weiteres Personal einstellen 4

5 Anpassung der Kapazitätsnachfrage tsnachfrage Reduktion, Verschiebung, Elimination von Lageraufträgen Wahl von Ausweichmaschinen terminliche Anpassung 5

7 Aufgaben Auswahl der freizugebenden Aufträge Verfügbarkeitsprüfung Druck der Arbeitspapiere Übergang von der Planung in die Steuerung 7

8 Auswahl der freizugebenden Aufträge Gegenwart spätester Starttermin Terminschranke Liefertermin t Vorgriffshorizont Plandurchlaufzeit 8

9 Das Durchlaufzeitensyndrom Feststellung: Aufträge werden verspätet fertiggestellt Annahme: zu späte Auftragsfreigabe Aktion: frühere Auftragsfreigabe Folge: wachsende Warteschlangen ->weitere Zunahme der Durchlaufzeit 9

10 Verfügbarkeitspr gbarkeitsprüfung Materialverfügbarkeit Vorrichtungen, Werkzeuge Fachkräfte, CAD-Zeichnungen, NC-Programme 10

11 Gliederung Kapazitätswirtschaft Auftragsfreigabe Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BoA) Fertigungssteuerung 11

12 Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BoA) in den 70er Jahren am Institut für Fabrikanlagen (Kettner, Bechte, Wiendahl), Uni Hannover, entwickelt in diversen PPS-Systemen integriert 12

13 Trichtermodell der BOA Freigabe der Aufträge Drehvollautomat Revolver- Drehmaschine Bohrmaschine Entgratungseinrichtung Oberflächenbehandlung NC-Fräsmaschine Fräsmaschine Drehhalbautomat Feindrehmaschine Werkstatt Ablieferung der Aufträge 13

14 Prinzip der BoA zweistufige, periodische, zentrale Auftragsfreigabe dezentrale Fertigungssteuerung (FIFO) Basis: Materialwirtschaft und Rückwärtsterminierung 14

15 Terminschranke DISPOSITION Kunde Vorrat Eigenbedarf bekannter Auftragsbestand VH Stellrad Terminschranke (Parameter Vorgriffshorizont) dringender Auftragsbestand 15

16 Belastungsschranke dringender Auftragsbestand Stellrad "Belastungsschranke" (Parameter Einlastungsprozentsatz EP) EP EP = Belastung Plankapazität freigegebener Auftragsbestand Bestandsniveau Plankapazität 16

17 Steuerungsparameter Vorgriffshorizont Einlastungsprozentsatz Freigabezyklus 17

18 Abwertung von Arbeitsgängen Belastung an einer Arbeitsstation direkte Belastung unmittelbar vor dem Aggregat 100 % indirekte Belastung freigegebene Aufträge bei vorgelagerten Aggregaten p ( 100 i = EP ) i 1 18

19 Der Abwertungsprozentsatz p i p = ( 100 i EP ) i 1 Anzahl vorher zu durchlaufender Arbeitsstationen Reihenfolge-Index für die Maschine Einlastungsprozentsatz 19

20 Prämissen der BoA harmonisierte Kapazitäten aufeinander folgender Aggregate kleine Fertigungs- und Rüstzeiten FIFO-Prinzip, d. h. keine Reihenfolgevertauschungen keine Montageprozesse 20

22 Aufgaben der Fertigungssteuerung Feinterminierung Ausgangspunkt: freigegebene Aufträge welche Betriebsmittel? welche Arbeitsgänge? zu welchen Terminen? 22

23 Elektronische Leitstände nicht Ersatz, sondern prozessnähere Ergänzung klassischer PPS-Systeme Aufgabe der kurzfristigen Zuteilung von Arbeitsgängen zu Betriebsmitteln unter Zugrundelegung der frühesten Anfangs- und spätesten Endtermine aus der Produktionsplanung 23

24 Funktionen automatische, halbautomatische und manuelle Maschinenbelegungsplanung aus einem Arbeitsvorrat Ressourcenprüfung Arbeitsgangfreigabe Betriebsdatenerfassung (BDE) Fertigungsüberwachung 24

25 Beispiel für f r einen elektronischen Leitstand Belegungsplan und Arbeitsvorrat 25

26 Gliederung Kapazitätswirtschaft Auftragsfreigabe Fertigungssteuerung Fortschrittskennzahlen Kanban Optimized Production Technology (OPT) Organisationsformen der Fertigung Retrograde Terminierung 26

27 Fortschrittskennzahlen zentrale Planungsmethode retrograde Durchlaufterminierung auf Basis mittlerer Durchlaufzeiten bzw. mittlerer Übergangszeiten 27

28 Funktionsweise Bedarfe oder Mengenleistungen werden über einen bestimmten Zeitraum als Summe dargestellt Der Betrieb wird in einzelne, nacheinander zu durchlaufende Fortschrittseinheiten (Kontrollblöcke) zergliedert. Vorgabe: Soll-Fortschrittszahl Kontrolle: Ist-Fortschrittszahl 28

29 kumulierte Ist- Produktionsmenge = Ist-Fortschrittszahl Vorlauf in Mengeneinheiten Vorlauf in Tagen Mengeneinheiten Rückstand Vorlauf kumulierte geplante Produktionsmenge = Soll-Fortschrittszahl Gegenwart Tage 29

30 Menge (Forschrittszahlen) Ventilführungen bohren Transferstraße Ventilsitz bearb. Transferstraße Fräsen Endkontrolle Transferstraße Bohren Montage 0, Fertigungsgeschwindigkeit [min/stück] Samstag Sonntag Samstag Sonntag Samstag Sonntag Bestand im Hängeförderer Bestand vor der Endkontrolle Bestand zwischen Endkontrolle und Montage Zeit 30

31 Voraussetzungen Fertigungsorganisation nach hierarchischen Fließprinzip (Reihenfertigung) ohne Zyklen eingeschränktes Produktspektrum gleichmäßiges Nachfrageverhalten leistungsfähiges Transportsystem Großserien- und Massenfertigung 31

33 Kanban Kanban = Karte Dezentrales Steuerungskonzept selbststeuernde Regelkreise In den 50er Jahren in Japan entwickelt Ziele: - geringe Bestandshaltung - hohe Liefertreue 33

34 Produktionssteuerung nach dem KANBAN-Prinzip Rohmaterial Rohbearbeitung Feinbearbeitung Vormontage Endmontage Fertig- waren- Lager Endprüfung Fertigungskontrolle Wareneingangsprüfung Fertigungskontrolle Montagekontrolle Materialfluß Informationsfluß Pufferlager 34

35 Die Kanban-Karte Karte Auf der Karte befinden sich mindestens: Teilebezeichnung Standardfüllmenge pro Behälter Materialquelle Materialsenke 35

36 Das Hol-Prinzip Behälter leer = Bedarf leerer Behälter = Produktion Materialquelle Pufferlager Materialsenke Informationsfluss Materialfluss 36

37 Regeln Die Materialsenke darf niemals: mehr Material anfordern als benötigt vorzeitig Material anfordern aus mehreren Behältern mit gleichen Teilen gleichzeitig Material entnehmen 37

38 Regeln Die Materialquelle darf niemals: mehr Teile als angefordert herstellen Teile vor Eingang der Bestellung herstellen fehlerhafte Teile abliefern 38

39 Voraussetzungen Verstetigung des Materialflusses, d.h.: keine Engpässe keine Schwankungen des Kapazitätsangebotes durch - ausreichende Kapazitätsreserven - vorsorgliche Wartung und Instandhaltung - flexibler Einsatz von Arbeitskräften 39

40 Voraussetzungen Kurze und sichere Wiederauffüllzeit durch: konstantes Kapazitätsangebot kurze Rüstzeiten Standardisierung von Teilen Anordnung der Fertigung nach dem Materialfluss 40

41 Voraussetzungen Qualitätssicherung: überhaupt kein Ausschuss! 100%-ige Qualität durch - Selbstkontrolle, - Qualifizierung und - Motivation der Mitarbeiter 41

43 Optimized Production Technology (OPT) zentrale Planungsmethode Konzentration auf die Betriebsmittelengpässe Unterteilung des Produktnetzes in einen - kritischen Bereich (Engpässe und nachgelagerte Betriebsmittel) - nicht kritischen Bereich (den Engpässen vorgelagerte Betriebsmittel) Ziel: Optimierung des Throughputs 43

44 Beispiel für f r ein Produktnetz Orders Orders Kritischer Bereich Engpaßaggregat Betriebsmittel Goldratt (1988), S

45 Grundregeln 1. Der Materialfluss ist abzugleichen, nicht die Kapazität. 2. Der Nutzungsgrad einer Leistungseinheit, die keinen Engpass darstellt, wird nicht von ihrer eigenen Leistungsfähigkeit, sondern durch eine andere Restriktion im Gesamtablauf bestimmt. 3. Bereitstellung und Nutzung einer Kapazität sind nicht gleichbedeutend. Becker, Rosemann (1993), S

46 Grundregeln 4. Eine Stunde an Kapazität oder Durchlaufzeit an einem Engpass zu verlieren, bedeutet den Verlust einer Stunde für das ganze System. 5. Eine Stunde an einem Nicht-Engpass zu gewinnen ist bedeutungslos. 6. Engpässe bestimmen sowohl den den Durchlauf als auch die Bestände. 7. Das Transportlos sollte in vielen Fällen nicht mit dem Produktionslos identisch sein. Becker, Rosemann (1993), S

47 Grundregeln 8. Die Produktionslosgröße sollte variabel und nicht fixiert sein. 9. Die Kapazitätsbelegung und Auftragsreihenfolge sollten gleichzeitig und nicht nacheinander betrachtet werden. Durchlaufzeiten sind das Ergebnis der Planung und können nicht im voraus festgelegt werden. Die Summe der Einzeloptima ist nicht identisch mit dem Gesamtoptimum Becker, Rosemann (1993), S

49 Werkstattfertigung funktionsorientiert (Verrichtungsprinzip) hohe Degressionseffekte in der Funktionsausführung hohe Flexibilität klass. Stellenbeschreibungen hohes Transportaufkommen geringe Möglichkeiten zur Ablaufstandardisierung Fertigungssteuerung und kurzfristige Produktionslogistik sind extrem komplex die (langfristige) Festlegung der logistischen Infrastruktur ist wenig aufwendig 55

50 Fließfertigung Objektprinzip (s.a. Gruppenprinzip) hohe Degressionseffekte in der Werkstückbearbeitung geringe Flexibilität optimierte Transportwege gute Möglichkeiten zur Ablaufstandardisierung Fertigungssteuerung und kurzfristige Produktionslogistik sind wenig komplex die (langfristige) Festlegung der logistischen Infrastruktur ist aufwendig (hohe Anlagenintensität) 56

51 Fertigungsinseln Merkmale: Drittes Organisationsprinzip neben Werkstatt- und Fließfertigung Verbindung der - räumlichen Modularität der Werkstattfertigung und der - Objektorientierung der Fließfertigung 57

52 Fertigungsinseln Prinzipien: Zusammenfassung ähnlicher Teile zu Teilefamilien objektorientierte Betriebsmittelanordnung Arbeitserweiterung durch Bildung einer Arbeitsgruppe Aufgabendelegation in die Arbeitsgruppe 58

54 Retrograde Terminierung Konzept zur Fertigungssteuerung bei Produktion mit: stark diskontinuierlichem Materialfluss stark streuenden Durchlaufzeiten wenigen, aber unterschiedlich großen Aufträgen, d.h. Einzel- und Variantenfertigung Konzipiert für Werkstattfertigung 60

55 Grundidee zentrale, rollierende Grobplanung, um eine gute terminlichen Abstimmung des Auftragsflusses über die Reihenfolgeplanung sicherzustellen, und dezentrale Fertigungssteuerung in sog. Steuereinheiten innerhalb der Ecktermine. 61

56 Vorgehen Dreistufige Planung, bei der die beiden letzten Stufen ggf. mehrmals durchlaufen werden. Die Steuerungsparameter sind dabei - die Auftragsreihenfolge - das Freigabeverhalten - die innerbetriebliche Auftragsgröße - die Kapazität der Werkstätten 62

57 1. Stufe - Wunschterminierung Die Arbeitsgänge der Aufträge werden retrograd vom Liefertermin ausgehend für die einzelnen Steuereinheiten durchlaufterminiert. Dabei wird vom Kapazitätsangebot abstrahiert. Kapazitätsnachfrage D A B C E t 63

58 2. Stufe - zulässiger Maschinenbelegungsplan Das Kapazitätsangebot wird nun berücksichtigt und jeweils frei werdende Steuereinheiten werden nach dem frühesten Wunschtermin der ersten Stufe mit Arbeitsgängen belegt. Kapazitätsnachfrage (verspätet) A B C D E t 64

59 2. Stufe - zulässiger Maschinenbelegungsplan Durch die maschinenorientierte Planungsstrategie ergeben sich: eine hohe Verdichtung des Belegungsplans, d.h. geringe Stillstandszeiten und geringe Übereinstimmungen zwischen Fertigungsend- und Lieferterminen, d.h. Aufträge können verspätet sein. 65

60 3. Stufe - Lieferterminanpassung Verfrüht fertig gewordene Aufträge werden an ihre Liefertermine angepasst, d.h. nach rechts in die Zukunft verschoben. Die dadurch freigewordene Kapazität wird beim mehrfachen Durchlaufen der zweiten und dritten Stufe mit den bisher verspäteten Aufträgen belegt. Kapazitätsnachfrage D AA BD BC CD E E t 66