Aufgaben und Funktionen in der Produktionsplanung und -steuerung 4. Produktionsbedarfsplanung (Teil 2: Termin- und Kapazitätsplanung)

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1 Skript PPS Aufgaben und Funktionen in der und -steuerung 4. Produktionsbedarfsplanung (Teil 2: Termin- und Kapazitätsplanung) Folie Teilaufgaben der Produktionsbedarfsplanung im Überblick Produktionsbedarfsplanung o Bruttosekundärbedarfsermittlung o Nettosekundärbedarfsermittlung o Beschaffungsartzuordnung o Beschaffungsauslösung und Beschaffungsmengenrechnung Mengenplanung (Materialwirtschaft) o Durchlaufterminierung o Kapazitätsbedarfsermittlung o Kapazitätsabstimmung o Reihenfolgeplanung Termin- und Kapazitätsplanung (Zeitwirtschaft) Folie - 2 -

2 Gliederung Termin- und Kapazitätsplanung Grundlagen Folie Basisunterlagen der Termin- und Kapazitätsplanung Belastung - Aufträge - Werkstattaufträge Kapazitäten - Maschinen / Anlagen - Personal Abgleich Kapazitätsbedarf Kapazitätsangebot (-bestand) Termine - Liefertermine - Zwischentermine Folie - 4 -

3 Übersicht über die Auftragsarten und ihre Entstehung Bedarf auf dem Absatzmarkt (Primärbedarf) Bedarf an bevorrateten Fertigteilen (Sekundärbedarf) betrieblicher Eigenbedarf Auftragsauslösung Einzelne bestimmte Kunden Anfrage Angebot Bestellung Viele anonyme Kunden Marktforschung Absatzprogramm Mehrfachverwendung von FT in Erzeugnissen Teilebezogene Brutto-/Netto- und Bestellrechnung Einzelne bestimmte Unternehmensbereiche Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Betriebsauftrag Produktionsart Kundenorientierte Produktion Programm- und lagerorientierte Produktion Teile- und lagerorientierte Produktion Auftragsart Kundenauftrag Auftrag durch Kundenbestellung Lagerergänzungsauftrag Auftrag durch Programm auf Verkaufslager Lagerergänzungsauftrag Auftrag durch Bestellrechnung auf Teilelager Innerbetrieblicher Auftrag Auftrag durch eigenen Betrieb Beispiele Einzelfertigung mit geringer Mechanisierung, Zulieferfertigung Serienfertigung mit hoher Mechanisierung, viele Läger, Massenfertigung Ersatzaufträge bei Fehlteilen, Betriebsauftrag für Instandhaltung Folie Zusammenhang verschiedener Auftragsarten Ebene Unternehmen, Werk, Betrieb Kundenauftrag aufgrund einer Bestellung Fertigungsauftrag aufgrund eines Fert.programms Betriebsauftrag aufgrund Eigenbedarf Ebene Bereich Entwicklungsauftrag Fertigungsauftrag Beschaffungs- Auftrag / Bestellung Ebene Teilbereich Teilefertigungsauftrag Montageauftrag Ebene Arbeitsplatz (Arbeitsplatzgruppe) Werkstattauftrag Werkstattauftrag Werkstattauftrag Werkstattauftrag Werkstattauftrag Werkstattauftrag Quelle: REFA 1993 Folie - 6 -

4 Beispiel eines auftragsabhängigen Arbeitsplans Quelle: Eversheim 1996 Folie Arbeitsplan und Werkstattauftrag Wesentliche Informationen aus Arbeitsplan und Werkstattauftrag Auftragsnummer Auftragsmenge / Losgröße Fertigstellungstermin Werkstattauftrag Teilenummer und -bezeichnung Ausgangsmaterial Informationen aus Arbeitsvorgangsfolge (AVO-Folge) dem Arbeitsplan Ausführende Kostenstelle / Maschinengruppe je AVO Rüst- und Stückzeit Fertigungshilfsmittel Folie - 8 -

5 Kapazitäten Definition nach VDI: Unter dem Begriff Kapazität wird das Leistungsvermögen einer Kapazitätseinheit in einer bestimmten Periode verstanden. Einheiten: Stück / Zeitperiode kg / Zeitperiode besser: Stunden / Tag Stunden / Monat Minuten / Tag Industrieminuten / Tag Folie Kapazitäten der Produktion Produktion Konstruktion AV Beschaffung Fertigung Montage Erzeugniskapazität Einzelkapazität Kostenstellenkapazität Produktionskapazität Bereichskapazität Teilbereichskapazität Gruppenkapazität Quelle: Groß-Hardt 2001 Folie

6 Ermittlung des nutzbaren Kapazitätsangebotes 24h/Tag Die Berücksichtigung des Leistungsgrades erfolgt in der Praxis beim Kapazitätsbedarf K thv z.b. 8h/Tag K thn K nv K v K pn z.b. 80% 88% LG = 1,1 K eff Theoretisch verfügbare Kapazität Theoretisch nutzbare Kapazität Praktisch nutzbare Kapazität Effektiv nutzbare Kapazität Nutzung einer Schicht Verlustzeiten a) voraussehbar b) nicht voraussehbar Berücksichtigung des Leistungsgrades Quelle: in Anlehnung an VDI Folie Ermittlung des praktisch nutzbaren Kapazitätsangebotes (Normalkapazität) Theoretisch verfügbares Kapazitätsangebotes Basis: 24 h / Tag, 365 AT / Jahr Praktisch nutzbares Kapazitätsangebot - Normalkapazität Basis: 3 Schicht 24 h / Tag 2 Schicht 16 h / Tag 1 Schicht 8 h / Tag zusätzlich: h / Woche Kap = z * D M mit: Kap = Normalkapazität des Arbeitsplatzes z = Schichtzahl D = Schichtdauer (h) M = Kapazitätsminderungen (Verlustzeiten) Folie

7 Typische Kapazitätsminderungen Kapazitätsminderungen Langfristig planbare Minderungen» Betriebsferien» Wartungen während der Arbeitszeit» Regelmäßige Betriebsversammlungen (BVG)» Kurzarbeit» Reinigungen während der normalen Arbeitszeit» Pausenzeiten Kurzfristig auftretende Störungen» Maschinenstörungen» Krankheit des Personals Folie Gliederung Termin- und Kapazitätsplanung Grundlagen Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Folie

8 Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Wann muß ein Auftrag gestartet werden und wann kommt er an den einzelnen Arbeitsplätzen an (Terminplanung)? Wie kann die Machbarkeit sichergestellt werden (Kapazitätsplanung und Kapazitätsabgleich)? Quelle: Eversheim Folie Terminplanungsstufen Prinzip: Planungsaussage dem Planungshorizont anpassen, d.h....» Langfristige Terminplanung: Aussagen auf Monatsbasis» Mittelfristige Terminplanung : Aussagen auf Wochenbasis» Kurzfristige Terminplanung : Aussagen auf Tagesbasis Quelle: Posten Folie

9 Langfristige Terminplanung (Produktions- und Fertigungsprogrammplanung) Planungshorizont: ca. 1 bis 2 Jahre wird bestimmt durch die Durchlaufzeit der Aufträge im Auftragsbestand (>= Durchlaufzeit des zeitlängsten Auftrags) Ergebnisse: 1. Ziel- und Liefertermine der Aufträge 2. Auftragsbezogene Ecktermine für die einzelnen Produktionsbereiche 3. Monatliche Kapazitätsbelastung für die Produktionsbereiche Kernaussagen: Wieviele Stunden belastet ein Auftrag die einzelnen Kapazitätsbereiche? Welche Stundenbelastung hat je Monat ein Produktionsbereich? Folie Auftragsdurchlaufzeit verschiedener Produkte Folie

10 Mittelfristige Terminplanung Planungshorizont: ca. 1 Monat bis 1/2 Jahr Ergebnisse: Ausgehend von den Eckterminen der langfristigen Terminplanung werden für die nähere Zukunft ermittelt Wichtige Zwischentermine der Vorgänge in den Produktionsbereichen für spezielle Kapazitätseinheiten, z.b. Engpaßmaschinen 2. Wöchentliche Kapazität und Kapazitätsbelastung für die Kapazitätsbereiche 3. Kapazitäts- bzw. Belastungsausgleich mit evtl. Entscheidung für die Auswärtsvergabe bei Kapazitätsüberlastung Kernaussagen: Welche Stundenbelastung hat jede Woche die Werkstatt? (Stunden = Belastungseinheit, Woche = Einheit der Planungsperiode, Werkstatt = Kapazitätsbereich) Folie Kurzfristige Terminplanung (Feinterminplanung) Planungshorizont: ca. 1 (bis 2) Woche(n) Ergebnisse: Für die Fertigung und Montage werden als Grundlage für die Arbeitsverteilung bereitgestellt... Auftragsfortschrittsübersicht der Werkstattaufträge Arbeitsvorrat (Arbeitsgänge) je Maschinengruppe für die nächste bzw. übernächste Woche (Maschinenbelegungsliste) Belastungsübersicht der Maschinengruppen pro Tag Kernaussagen: Wieviele Minuten und welche Arbeitsgänge hat je Tag welche Maschinengruppe? (Minuten = Belastungseinheit, Tag = Einheit der Planungsperiode, Maschinengruppe = Kapazitätsbereich) Folie

11 Integration der Terminplanungsstufen durch Überlagerung Soll-Termine Aufträge (Liefertermine) Soll-Termine (Monat) Soll-Termine (Woche/Tag) Langfristige Terminermittlung (Grobplanung) Änderungsrythmus ca. ½ Jahr Termin- und Kapazitätsplanung Mittelfristige Terminermittlung Änderungsrythmus ca. 1 Monat Ist-Termine Aufträge Ist-Termine (Monat) Ist-Termine (Woche/Tag) Soll-Termine (Tag/Schicht) Kurzfristige Terminermittlung (Feinplanung) Änderungsrythmus ca. 1 Woche Ist-Termine (Tag/Schicht) P R O D U K T I O N Konstruktion Arbeitsvorb. Beschaffung Fertigung Montage Folie Gliederung Termin- und Kapazitätsplanung Grundlagen Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Durchlaufterminierung Folie

12 Durchlaufterminierung Merkmale: Terminliche Einplanung der Aufträge (in der Regel) ohne Berücksichtigung von Kapazitäten Kernparameter Arbeitsplan bzw. Werkstattauftrag» Arbeitsvorgänge» Durchführungszeiten Übergangszeittabelle (fundamentale Kapazitätsrestriktionen) Folie Durchlaufterminierung (Terminierung ohne Kapazitätsbetrachtung) Folie

13 Methoden der Durchlaufterminierung im Vergleich Quelle: REFA Folie Einzelergebnisse der Durchlaufterminierung SAT LT Rückwärtsterminierung Vorwärtsterminierung FET Rückwärtsterminierung => späteste Termine der Vorgänge SAT spätester Anfangstermin SET spätester Endtermin (vorgegebener Liefertermin) Vorwärtsterminierung => früheste Termine der Vorgänge FAT frühester Anfangstermin FET frühester Endtermin Kritischer Weg => Vorgänge mit kritische Vorgänge FAT = SAT FET = SET Folie

14 Beispiel für eine kombinierte Terminermittlung (auftragsorientiert) Quelle: REFA Folie Beispiel für eine kombinierte Terminermittlung (kapazitätsorientiert) Quelle: REFA Folie

15 Strukturelle Vernetzung von Werkstattaufträgen - zeitweise gemeinsame Bearbeitung - Quelle: REFA Folie Strukturelle Vernetzung von Werkstattaufträgen - Zusammenführen in einer Erzeugnisstruktur - Quelle: REFA Folie

16 Möglichkeiten zur Durchlaufzeitverkürzung nach Posten Quelle: Posten Folie Gliederung Termin- und Kapazitätsplanung Grundlagen Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Durchlaufterminierung Belastungsrechnung und Belastungsausgleichsrechnung Folie

17 Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Wann muß ein Auftrag gestartet werden und wann kommt er an den einzelnen Arbeitsplätzen an (Terminplanung)? Wie kann die Machbarkeit sichergestellt werden (Kapazitätsplanung und Kapazitätsabgleich)? Quelle: Eversheim Folie Ziele der Durchlaufterminierung vs. der Belastungsausgleichsrechnung Ziele der Durchlaufterminierung Kurze Durchlaufzeiten Hohe Termintreue Ziele der Belastungsausgleichsrechnung Hohe und gleichmäßige Kapazitätsauslastung Kostengünstige Fertigung Folie

18 Vorgehen bei der Belastungsrechnung Zuordnen der Arbeitsvorgänge zu den Kapazitäten Quelle: Wiendahl Folie Vorgehen bei der Belastungsrechnung Bestimmen der Zeitperiode, in der die Arbeitsvorgänge eingelastet werden Quelle: Wiendahl Folie

19 Einlastung der Arbeitsvorgänge Arbeitsvorgänge 1280 Belastung (Std.) Planungshorizont (Perioden) Folie Resultierendes Belastungsprofil der Kapazität und Gegenüberstellung mit der Kapazitätsgrenze Überlastung 1280 Minderauslastung Übereinstimmung Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Verplanbare Kapazität für neue Aufträge Planungshorizont (Perioden) Folie

20 Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung im Überblick Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung Belastungsabgleich Aufteilen von Losen Vorziehen von Aufträgen Aufschieben von Aufträgen Ausweichen auf andere Betriebsmittel Fremdvergabe / Annahme von (Fremd-)Aufträgen Quelle: in Anlehnung an Wiendahl Folie Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge 1280 Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie

21 Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge 1280 Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie

22 Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie

23 Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie

24 Möglichkeiten zum Belastungsabgleich Quelle: Wiendahl Folie Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung im Überblick Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung Belastungsabgleich Kapazitätsanpassung Aufteilen von Losen Vorziehen von Aufträgen Aufschieben von Aufträgen Ausweichen auf andere Betriebsmittel Fremdvergabe / Annahme von (Fremd-)Aufträgen Überstunden Zusätzliche Schicht innerbetrieblicher Austausch von Arbeitskräften Einstellen / Entlassen von Personal Beschaffen / Stillegen von Anlagen Quelle: in Anlehnung an Wiendahl Folie

25 Anpassung des Kapazitätsangebotes Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie Anpassung des Kapazitätsangebotes z.b. Anordung von Überstunden Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie

26 Maßnahmen zur Kapazitätsanpassung Interne / externe Ausweichkapazität Kurzarbeit / Überstunden Zusätzliche Schichten Investitionen interne Einflußgrößen externe Einflußgrößen Auswahl und Durchführung geeigneter Maßnahmen zur Kapazitätsanpassung Quelle: Eversheim Folie Gliederung Termin- und Kapazitätsplanung Grundlagen Prinzipielle Vorgehensweise bei der Termin- und Kapazitätsplanung Durchlaufterminierung Belastungsrechnung und Belastungsausgleichsrechnung Reihenfolgeplanung Folie

27 Belastungsabgleich der Arbeitsvorgänge 1280 Welche Arbeitsvorgänge sollen vorgezogen? bzw. verschoben werden Belastung (Std.) Kapazitätsgrenze ( Normalkapazität ) Planungshorizont (Perioden) Folie Aufgaben der Reihenfolgeplanung (auch Maschinenbelegungsplanung) Aufgabenstellung der Reihenfolgeplanung Festlegung der Bearbeitungsreihenfolge der Arbeitsvorgänge an einem Arbeitssystem, so dass bestimmte Ziele erfüllt werden, z.b....» minimale Gesamtdurchlaufzeit» minimale Umrüstkosten Zuordnung der konkret zu belastenden Einzelmaschine, soweit dies noch nicht in der Termin- und Kapazitätsplanung erfolgt ist Festlegung der konkreten Start- und Endtermine je Arbeitsvorgang und Arbeitssystem Folie

28 Merkmale der Reihenfolgeplanung Merkmale Planung unter Konkurrenzsituation, da mehrere Arbeitsgänge um die Abfertigung konkurrieren Entscheidung über die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge = Festlegung der Prioritäten (=Vorrangigkeit)» Externe Priorität (Auftragspriorität) Verantwortlich: Vertrieb, Geschäftsleitung Kriterien z.b.:» Bedeutung des Kunden» Wert des Auftrags» Bedeutung des Liefertermins» Interne Priorität (Arbeitsgangpriorität) wird jeweils nach Prioritätsregeln neu ermittelt Folie Arten von Prioritätsregeln im Überblick Prioritätsregeln Eindimensionale Prioritätsregeln z.b. Kürzeste Operationszeit (KOZ) Kürzeste Restbearbeitungszeit (ROPZ) Schlupfzeitregel (SLACK) First In First out (FIFO) Dynamische Wertregel Verlustzeitregel Rüstzeitregel Endterminregel Leistungsgradregel Quelle: in Anlehnung an Wiendahl Folie

29 Bedeutende eindimensionale Prioritätsregeln KOZ (kürzeste Operationszeit): Der Auftrag mit dem geringsten Arbeitsinhalt des einzuplanenden Arbeitsganges wird zuerst bearbeitet. ROPZ (kürzeste Restbearbeitungszeit): Der Auftrag mit der kürzesten Bearbeitungszeit für alle noch durchzuführenden Arbeitsgänge wird zuerst bearbeitet. SLACK (Schlupfzeit): Der Auftrag mit der geringsten Schlupfzeit (verbleibende Übergangszeiten bis zum planmäßigen Fertigstellungstermin) wird zuerst bearbeitet. FIFO (First in, first out) oder FCFS (First come, first served): Die Aufträge werden in der Reihenfolge ihrer Ankunft am Arbeitsplatz abgearbeitet. Folie Bedeutende eindimensionale Prioritätsregeln Dynamische Wertregel: Der Auftrag mit dem höchsten jeweiligen Erzeugniswert vor dem nächsten Arbeitsgang wird zuerst bearbeitet. Verlustzeitregel: Der Auftrag mit dem größten Verzug wird zuerst bearbeitet. Ist kein Auftrag in Verzug, wird der zuerst bearbeitet, der am schnellsten in Verzug geraten kann. Rüstzeitregel: Der Auftrag mit der geringsten Rüstzeit auf der einzuplanenden Maschine wird zuerst bearbeitet. Endterminregel: Der Auftrag mit der geringsten Dauer bis zum Endtermin wird zuerst bearbeitet. Leistungsgradregel: Wird am Arbeitsplatz keine Regel vorgegeben, wird der Werker den Auftrag zuerst erledigen, der den höchsten Leistungsgrad (und damit den höchsten Lohn) erwarten läßt. Folie

30 Arten von Prioritätsregeln im Überblick Prioritätsregeln Eindimensionale Prioritätsregeln z.b. Kürzeste Operationszeit (KOZ) Kürzeste Restbearbeitungszeit (ROPZ) Schlupfzeitregel (SLACK) First In First out (FIFO) Dynamische Wertregel Verlustzeitregel Rüstzeitregel Endterminregel Leistungsgradregel Mehrdimensionale Prioritätsregeln z.b. Additive Verknüpfung R = K1 + K2 Multiplikative Verknüpfung R = K1 * K2 Alternative Verknüpfung R = K1 ^ K2 mit R = Prioritätswert K i = Kennwert i Quelle: in Anlehnung an Wiendahl Folie Typische mehrdimensionale Prioritätsregeln Zweidimensionale Prioritätsregeln Kürzeste Operationszeit, wenn die Schlupfzeit ausreicht; sonst Anwendung der Schlupfzeitregel Kombination von dynamischer Wertregel mit kürzester Operationszeit Mehrdimensionale Prioritätsregeln Berechnung der Priorität mit Hilfe der Multifaktorentechnik G = 2 * E + V P 2 2 Mit: G= Gesamtpriorität E= Externe Priorität R= Reduktionsquotient V= Verzug in Tagen P= Pufferzeit in Tagen R 10 + Folie

31 Reduktionsquotient R Definition: Der Reduktionsquotient bemisst das Verhältnis zwischen erforderlicher Durchlaufzeitreduzierung zur maximal möglichen Durchlaufzeitreduzierung erforderliche Durchlaufzeitreduzierung R = 100% maximal mögliche Durchlaufzeitreduzierung Folie Beispiel zur Ermittlung der Priorität von Aufträgen mittels mehrdimensionaler Prioritätsregeln nach dem Verfahren Auftragsübersicht und Prioritätsermittlung Folie

32 Beispiel zur Ermittlung der Priorität von Aufträgen mittels mehrdimensionaler Prioritätsregeln Reihenfolgefestlegung Folie Ergebnisse der Termin- und Kapazitätsplanung Ergebnisse: 1. Werkstattauftragsübersicht bezogen auf die nächsten Perioden 2. Realistische Belastungsübersicht je Kapazitätsgruppe und Zeitperiode 3. Übersicht über die in der nächsten und übernächsten Periode durchzuführenden Arbeitsgänge je Kapazitätsgruppe (Arbeitsvorrat) Voraussetzungen für eine realistische Belastungsausgleichsrechnung: Meldung des Auftragsfortschritts am Ende einer vergangenen Periode, d.h. Meldung der erledigten Arbeitsgänge durch Lohnschein durch separate Arbeitsgangfertigmeldung (Duplikat des Lohnscheins) Meldung der verfügbaren Kapazitäten für die nächste und ggf. übernächste Periode Folie