Prof. Dr. Klaus-Peter Kistner. Produktions-Management. Deutsches MBA-Programm Moskau. Gliederung

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1 Deutsches MBA-Programm Moskau 200 Gliederung A. Grundlagen der Produktionsplanung B. Teilbereiche der Produktionsplanung I. Lagerhaltung und Losgröße II. Reihenfolgenplanung III. Materialwirtschaft C. Produktionsplanung in der Praxis I. Systeme der Produktionsplanung und Steuerung II. Bereichsweise Verfahren der Produktionsplanung III. Umfassende Konzepte der Produktionsplanung Literaturempfehlungen Corsten, H., Produktionswirtschaft, 6. Aufl. München (Oldenbourg) 996 Hoitsch, H.-J., Produktionswirtschaft, Grundlagen einer industriellen Betriebswirtschaftslehre, 2. Aufl. München (Vahlen) 993 Jahnke, H., Biskup, D., Planung und Steuerung der Produktion, Landsberg/Lech (Moderne Industrie) 999 Kistner, K.-P., Steven, M., Produktionsplanung, 3. Aufl. Heidelberg (Physica) 200 Zäpfel, G., Grundzüge des Produktions- und Logistikmanagement, Berlin (degruyter) 996 S.

2 ) Definitionen A. Grundlagen des Produktionsmanagements 2) Aufgaben und Daten des Produktionsmanagements a) Probleme und Dimensionen des Produktionsmanagements b) Teilbereiche des Produktionsmanagements c) Struktur der Fertigung 3) Der Planungsprozess Definition: Produktion a) Zeitliche Struktur der Planung b) Der Integrationsgrad der Planung c) Die Anpassung der Planung an Datenänderungen Produktion Kombination von Gütern und Dienstleistungen und deren Transformation in andere Güter und Dienstleistungen unter Ausnutzung technischer (physikalischer, chemischer und biologischer) Gesetzmäßigkeiten Sichtweisen der Produktion: () Ingenieurswissenschaften: technische Verfahren (2) Soziologie: Mensch im Produktionsprozess (3) Wirtschaftswissenschaften: Produktionstheorie: Statische Betrachtungsweise Beziehungen zwischen Faktoreinsatz- und Ausbringungsmengen: Produktionsfunktion Produktionsplanung: Dynamische Betrachtungsweise Zeitliche Struktur des Produktionsprozesses Steuerung und Kontrolle des Produktionsprozesses S. 2

3 Probleme des Produktionsmanagements () Planung der Produkte Sortiment Was wird produziert Losgrößen Wie viel wird produziert (2) Planung des Faktoreinsatzes Materialbedarf Personal Kapazitäten (3) Planung des Durchsatzes Reihenfolgenplanung Lagerhaltungsplanung (4) Logistik () Qualitative Aspekte Sortiment: Was wird produziert Verfahren: Wie wird produziert Ressourcen: Womit wird produziert (2) Quantitative Aspekte: Ausbringungsmengen und Losgrößen Bereitstellung der Ressourcen (3) Zeitliche Aspekte Terminplanung Reihenfolgenplanung Dimensionen des Produktionsmanagements Teilbereiche des Produktionsmanagements () Programmplanung: Taktische Planung mit mittelfristigem Horizont Produktentwicklung Sortiment Mengen Termine (2) Prozesssteuerung Operative Produktionsplanung: Umsetzen der Vorgaben der taktischen Planung (a) (b) (c) Einzelfertigung: Auftragsbestimmt Reihenfolgen und Maschinenbelegung Massen- und Großserienfertigung: Marktbestimmt Losgrößen und Produktionsglättung Fließbandabgleich Sorten- und Kleinserienfertigung: Begrenzte Zahl von Produkten wird auf den selben Anlagen hergestellt Seriengröße Seriensequenz S. 3

4 Teilbereiche des Produktionsmanagements (3) Prozesskontrolle: Überwachung der Produktion und Feststellung von Planabweichungen Qualitätskontrolle Terminüberwachung Mengenmäßige Kontrollen (4) Bereitstellungsplanung Betriebsmittel Werkstoffe Personal Struktur der Fertigung () Häufigkeit der Wiederholung Einzelfertigung Sorten- und Serienfertigung Massenfertigung (2) Anordnung der Betriebsmittel Baustellenfertigung Werkstattfertigung Fließfertigung Flexible Fertigungssysteme (3) Materialfluss Einstufige Fertigung Divergierende Fertigung Konvergierende Fertigung bzw. Montagefertigung Versetzte Fertigung: - Mehrfachteile - Mehrfachbearbeitung Die zeitliche Struktur des Planungsprozesses Fristigkeit der Planung: () Langfristige Pläne Planungshorizont von mehreren Jahren Grobes Zeitraster von einem Jahr und mehr (2) Mittelfristige Pläne Ein Jahr bzw. ein Saisonzyklus Zeitraster von einem Monat und mehr (3) Kurzfristige Planung Maximal ein Jahr Zeitraster kleiner als ein Monat Möglichkeit eines variablen Zeitrasters Erstes Quartal: Monatsdaten später Quartalsdaten S. 4

5 Interdependenzen Abhängigkeiten zwischen Teilbereichen der Planung () Zeitlich-vertikale Interdependenzen: Entscheidungsfeld durch Planung der Vergangenheit und daraus resultierenden Vorgaben eingeschränkt Entscheidungen der Gegenwart setzen wiederum Daten für künftige Entscheidungen (2) Horizontale Interdependenzen Zwischen Produkten, die um knappe Kapazitäten konkurrieren Zwischen Programm- und Bereitstellungsplanung Programmplanung: - Kenntnis von Art und Menge der verfügbaren Ressourcen Zuteilung knapper Ressourcen: - Kenntnis des Produktionsprogramms Zwischen Programmplanung und Prozesssteuerung - Programmplanung benötigt Informationen über Kapazitäten - Verfügbare Kapazitäten erst bekannt, wenn Prozessplanung Losgrößen und Reihenfolgen festgelegt hat - Prozessplanung beruht auf Produktionsprogramm Koordination der Planung Simultanplanung: Alle Entscheidungen werden gleichzeitig getroffen Alle wesentlichen Interdependenzen werden berücksichtigt Sukzessivplanung Zerlegung des Planungsproblems in Teilprobleme t {, L,T} Planung der Teilprobleme unabhängig voneinander Feste Reihenfolge, in der Teilprobleme geplant werden Abstimmung der Teilbereiche nur insoweit als Unzulässigkeiten deutlich werden Anpassung von Entscheidungen an Datenänderungen Flexible Planung: () Im Planungszeitpunkt t = 0 wird für jede Teilperiode t {, L, T } und für jede Datenkonstellation y eine optimale Entscheidung x t t bestimmt bedingte Entscheidungen Politik bzw. Strategie o o (2) Bei Realisation der Datenkonstellation y wird entsprechende Entscheidung x t t in t realisiert (3) Bestimmung der optimalen Strategie: Roll-Back-Verfahren Anschlussplanung: () Festlegung einer Entscheidung xt im Zeitpunkt t = 0 für alle Perioden (2) Neuplanung im Zeitpunkt T mit aktuellen Daten für weitere T Perioden S. 5

6 Anpassung von Entscheidungen an Datenänderungen Rollierende Planung: () Planung in t = 0 für Perioden t {, L, T} auf Grundlage der verfügbaren Daten (2) Planung bindend für Periode t= (3) Eventualplanung für Perioden t = 2, L,T (4) Neuaufwurf der Planung in t = 2 für Perioden t = 2, L, T + Gründe für rollierende Planung (a) Planrevision im Lichte neuer Daten (b) Eventualpläne berücksichtigen zeitliche Interdependenzen Auswirkungen gegenwärtiger Entscheidungen auf künftige Entscheidungen auf Basis gegenwärtig verfügbarer Daten S. 6

7 Lagerhaltung I. Lagerhaltung und Losgröße ) Lagerhaltung im Produktionsbereich 2) Das klassische Losgrößenmodell 3) Verallgemeinerungen Definition von Lager Definition: Bestände von Gütern Beispiele: () Produktionsbereich: (a) Eingangs- und Rohstofflager (b) Zwischenlager bei mehrstufiger Fertigung (c) Endproduktlager (2) Handel (3) Transportgewerbe und Lageristen Abstimmung von Lagerzugang und Lagerabgang: () Autonom: Lagerhaltung durch einen Lageristen (2) Zugang endogen, Abgang exogen bestimmt: Eingangslager in Produktion (3) Zu- und Lagerabgang endogen: Zwischenlager zwischen Produktionsstufen S. 7

8 Funktion von Lagern () Ausgleichsfunktion: Zeitlicher Verwerfungen zwischen Bedarf und Produktion (2) Pufferfunktion: Abstimmung der Güterströme innerhalb der Produktion Kumulationslager: Produktionsgeschwindigkeit der Vorstufe höher als die der Folgestufe Zerreißlager: Produktionsgeschwindigkeit der Vorstufe niedriger als die der Folgestufe (3) Sicherheitsfunktion: Reserve zum Ausgleich von Schwankungen in Produktion und Absatz (4) Veredlungsfunktion: Reife von Produkten (5) Sortimentsfunktion: Bereitstellung von Gütern im Handels zur Auswahl durch Kunden (6) Spekulationsfunktion: Lagerhaltung um erwartete Preissteigerungen ausnutzen zu können Kosteneinflüsse: Paradigma der klassischen Lagerhaltungstheorie () Fixe Kosten der Lagerhaltung: Werden als nicht entscheidungsrelevant betrachtet (2) Bestell- bzw. auftragsfixe Kosten: Bestell- oder Rüstkosten Fallen bei jeder Bestellung bzw. jedem Rüstvorgang an und sind unabhängig vom Umfang der Bestellung (3) Variable Lagerhaltungskosten Steigen mit der Menge und der Dauer der Lagerung an Annahme: Proportionalität der Lagerhaltungskosten Verzinsung des gebundenen Kapitals Versicherungsprämien Miete für externe Einlagerung Verderb und Schwund (4) Fehlmengenkosten Verlust-Fall: Entgangene Gewinne Vormerk-Fall: Strafzahlungen und Reputationsverlust Grundidee der Lagerhaltungstheorie: Ausgleich gegenläufiger Kosteneinflüsse () Lagerhaltungskosten steigen proportional mit Losgröße (2) Rüstkosten fallen monoton mit Losgröße Existenz eines Minimums der Gesamtkosten/Zeiteinheit S. 8

9 Zielsetzung der Losgrößenmodelle Zielsetzung der Losgrößenmodelle: () Bestimmung des unbeschränkten Minimums der Gesamtkosten (2) Beschränkte Optima: (a) Kapazitätsbeschränkungen (b) Servicegrad Annahmen: Klassisches Losgrößenmodell () Ein Produkt, ein Lager (2) Unbeschränkte Lagerkapazität (3) Keine Fehlmengen (4) Bekannte Nachfrage mit konstanter Rate d (5) Lagerzugang (a) Unverzüglich in Höhe der Losgröße q (b) Konstante Lieferfrist τ : Bestellung τ Zeiteinheiten vor dem Zeitpunkt, in dem Lager leer wird Zeitpunkt, in dem Lagerbestand auf d τ abgesunken ist (Meldemenge) (6) Konstante Bestell- oder Rüstkosten c R je Los (7) Konstante Lagerhaltungskosten je Stück und Zeiteinheit c L Definitionen: q - Losgröße T - Reichweite eines Loses bzw. Zyklenlänge K - Kosten/Zyklus C - Kosten je Zeiteinheit Beziehung zwischen Losgröße und Zyklusdauer: Befriedigung der Nachfrage aus Los q = d T Lagerentwicklung S. 9

10 Optimale Losgröße Durchschnittsbestand des Lagers: (Anfangsbestand + Endbestand)/2 q T 2 Kosten/Zyklus: K = q T c + c 2 L R Kosten/Zeiteinheit: K c d C = = q c + = q c + c T T q Optimale Losgröße R 2 L 2 L R dc d = 2 cl c 0 2 R = dq q q o o 2 d cr o q 2 c = T = = c d d c L R L Beispiel: d=0 c R =5 c L =0,5 q T o o 2 d cr = = = 400 = 20 c 0,5 L o q 20 = = = 2 d 0 Optimale Losgröße Verallgemeinerungen ) Dynamische Losgrößenmodelle: Bekannte, aber schwankende Nachfrage 2) Mehrere Produkte und beschränke Kapazitäten 3) Zufällige Schwankungen der Nachfrage S. 0

11 Maschinenbelegungs-Planung II. Maschinenbelegungs-Planung ) Problemstellung 2) Kriterien 3) Lösungsansätze a) GANTT-Technik b) Prioritätsregel Problemstellung Produktionstechnischer Hintergrund: Auftragsfertigung Aufgabe: Aufträge zur Herstellung eines oder weniger Einheiten eines Produkts werden in mehreren Produktionsstellen bearbeitet. Reihenfolge der Produktionsstellen für Aufträge fest vorgegeben, aber möglicherweise von Auftrag zu Auftrag verschieden () Maschinenkapazitäten nicht eindeutig Produkten zugewiesen Einzelfertigung Sorten- und Serienfertigung Konkurrenz von Produkten um Maschinen (2) Gegebene Reihenfolge, in der Aufträge bzw. Lose auf Maschinen eingelastet werden: Auftragsfolgen (3) Zu bestimmen: Startzeitpunkte der Bearbeitungsvorgänge der Aufträge auf einzelnen Maschinen: Terminplanung Daten: () Menge der Aufträge i =, L, n (2) Menge der Maschinen j =, L, m (3) Maschinenfolgen: Technisch vorgegebene Reihenfolge, in der Auftrag Maschinen durchlaufen muss Werkstattfertigung: Unterschiedliche Reihenfolgen der Aufträge Reihenfertigung: Gleiche Maschinenfolgen für alle Aufträge (4) Bearbeitungszeiten der Aufträge i auf Maschine j : t ij (5) Fertigstellungstermine H i der Aufträge Nebenbedingungen () Einhaltung der Maschinenfolgen (2) Zuordnungsbedingungen In jeden Zeitpunkt kann jede Maschine immer nur einen Auftrag bearbeiten In jedem Zeitpunkt kann jeder Auftrag nur von höchstens einer Maschine bearbeitet werden (3) Terminbedingen: Auslieferungstermine S.

12 Qualitative Kriterien: Kriterien der Maschinenbelegungsplanung () Zulässige Maschinenbelegungspläne Genügen den Maschinenfolgebedingungen Genügen den Zuordnungsbedingungen Genügen den Terminbedingungen (2) Aktive Maschinenbelegungspläne Zulässigkeit Keine Operation kann vorgezogen werden, ohne dass eine andere zurückgestellt wird Effizienz bezüglich der Aufträge In vielen Fällen reicht Berücksichtigung von aktiven Maschinenbelegungspläne aus (3) Unverzögerte Maschinenbelegungspläne Zulässigkeit Enthalten keine vermeidbaren Leerzeiten von Maschinen Effizienz bezüglich Maschinen Quantitative Zielsetzungen () Kostenkriterien: Rüstkosten: abhängig von Reihenfolgen der Aufträge Verzugskosten Kosten der Kapitalbindung Kostengrößen schwer zu erfassen und zuzurechnen () Zeitkriterien Durchlaufzeit: Zeit von Bereitstellung eines Auftrags bis zur Fertigstellung - Aufträge so schnell wie möglich abzuwickeln - Reduktion der Kapitalbindung - Verfügbarkeit der Maschinen für andere Aufträge Zykluszeit: Zeit bis zum Abschluss der Bearbeitung des letzten Auftrags Fertigstellungszeit: Zeit vom Planungszeitpunkt bis zur Fertigstellung eines Auftrags: Durchlaufzeit abzüglich Freigabezeit: Wartezeiten der Aufträge: Von Bereitstellung Beginn der Bearbeitung auf Maschine Leerzeiten: Hohe Kapazitätsauslastung Terminabweichungen: Differenz zwischen vorgegebenen Auslieferungsterminen und Fertigstellungstermin Verspätung: Positive Differenz zwischen Fertigstellungs- und Liefertermin S. 2

13 Gantt-Diagramme Visuelles Hilfsmittel zur Erzeugung und Darstellung zulässiger Maschinenbelegungspläne Steckbrett: horizontale Achse: Zeit vertikale Achse Maschinen Steckkarte: Für jede Operation Anordnung der Steckkarten auf Steckbrett so, dass sich keine Steckkarten in einer Zeile überlappen: Keine gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Aufträge auf einer Maschine des selben Auftrags übereinander angeordnet: keine gleichzeitige Bearbeitung eines Auftrags auf mehreren Maschinen Beurteilung: () Einfachheit und Flexibilität, leicht einsichtig (2) Mittel zur Darstellung von Maschinenbelegungsplänen (3) Hinweise für Änderungen des Maschinenbelegungsplans bei Datenänderungen S. 3

14 Prioritätsregeln Lokale Kriterien zur Steuerung der Reihenfolge, in der verfügbare Operationen vor einer Maschine eingelastet werden Kürzeste Operationszeit: KOZ Kürzeste Restbearbeitungsdauer: KRZ Schlupfzeitregel: Differenz von Auslieferungstermin und Kalenderzeit: SZ First come, first served: FIFO Wertregel: Höchster Endproduktwert Kombination von Prioritätsregeln KOZ falls kein Auftrag verspätet, sonst SZ Beispiel: Aufträge Maschinenfolgen und Bearbeitungszeiten A B C D B A C D D A C B Zeitpunkt 0: Maschine A: Auftrag, Ende in 2, Weitergabe an B Maschine B: Auftrag 2, Ende in 3, Weitergabe an A Maschine C: kein Auftrag verfügbar Maschine D: Auftrag 3, Ende in 3, Weitergabe an A Zeitpunkt : A und B arbeiten; für C kein Auftrag verfügbar; Maschine D arbeitet Zeitpunkt 2: B arbeitet; für A, C und D kein Auftrag verfügbar Zeitpunkt 3: Maschine A: Auftrag 2 mit Bearbeitungszeit 4 Auftrag 3 mit Bearbeitungszeit : Ende in 4, Weitergabe an C Maschine B: Auftrag mit Bearbeitungszeit 3: Ende in 6, Weitergabe an C Maschine C: kein Auftrag verfügbar Maschine D: kein Auftrag verfügbar A 3 B 2 C D S. 4

15 Prioritätsregeln Zeitpunkt 4: Maschine A: Auftrag 2 mit Bearbeitungszeit 4; Ende 8, Weitergabe an C Maschine B: besetzt Maschine C: Auftrag 3 mit Bearbeitungszeit 4; Ende 8, Weitergabe an B Maschine D: kein Auftrag Zeitpunkte 5-7: Maschinen A und C besetzt; für Maschinen B und D kein Auftrag verfügbar Zeitpunkt 8: Maschinen A und D kein Auftrag Maschine B: Auftrag 3 mit Bearbeitungszeit 3; Ende, Auftrag abschlossen Maschine C: Auftrag 2 mit Bearbeitungszeit ; Ende 9, Weitergabe an D Zeitpunkt 9: Für Maschine A kein Auftrag; Maschine B kein besetzt Maschine C: Auftrag mit Bearbeitungszeit 5; Ende 4, Weitergabe an D Maschine D: Auftrag 2 mit Bearbeitungszeit 3; Ende 2, Auftrag abgeschlossen Zeitpunkte 0 und 3: Keine verfügbaren Operationen Zeitpunkt 4: Maschinen A-C haben Arbeit abgeschlossen Maschine D: Auftrag mit Bearbeitungszeit 2: Ende 6, Auftrag abgeschlossen A 3 2 B 2 3 C 3 2 D S. 5

16 III. Materialwirtschaft ) Stücklistenauflösung 2) Vorlaufterminierung 3) Material Requirements Planning Materialwirtschaft Stücklistenauflösung Voraussetzung: Lineare Produktionsstruktur Es ist möglich, die Artikel so zu nummerieren, dass kein Artikel in einen anderen eingebaut wird, der eine niedrigere Nummer hat Grund für Anwendung sukzessiver Verfahren: () Große Zahl von Artikeln und wechselnde Menge von Artikeln mit positivem Endbedarf (2) Getrennte Erfassung der Bauteile für jeden einzelnen Artikel: Stücklisten Erzeugnisbaum: Graphische Darstellung der Erzeugnisstruktur Bewerteter, gerichteter Graph mit Baumstruktur: Knoten: Artikel Pfeile: Verwendung von Artikeln Pfeilbewertungen: Einbau-Mengen bzw. Einbau-Stückzahlen Erzeugnisbaum S. 6

17 Bestimmung des Gesamtbedarfs Vorgehensweise: Rekursive Bestimmung aus Bedarf der Endprodukte Beispiel: Bauteil 7: Benötigt für Endprodukt 9 = Bauteil 6: Benötigt für Endprodukt 9 = Bauteil 5: Benötigt für Artikel 7 2 = 2 2 Bauteil 4: Benötigt für Artikel 6 = Benötigt für Artikel 5 2 = 2 Gesamtbedarf 3 Bauteil 3: Benötigt für Artikel 7 3 = 3 Benötigt für Artikel 5 2 = 2 Gesamtbedarf 5 Bauteil 2: Benötigt für Artikel = 4 Benötigt für Artikel 4 3 = 3 Gesamtbedarf 7 Bauteil : Benötigt für Artikel = 6 Benötigt für Artikel 6 = Gesamtbedarf 7 Mengenstücklisten Zusammenstellung aller für ein Produkt benötigten Artikel ohne Berücksichtigung von strukturellen Beziehungen zwischen Artikeln Artikel S. 7

18 Baukastenstücklisten Liste von Bauteilen und Mengen, die unmittelbar in einen Artikel eingehen: Verweis auf Stücklisten dieser Bauteile Artikel Bauteile Mengen Stückliste j j j j n j n j 6 4 n j n n j Vorlaufterminierung Problem: () Bearbeitung der Bauteile ist mit Zeit verbunden (2) Bauteil muss beim Einbau in anderes Bauteil verfügbar sein (3) Bauteil, das von mehreren Nachfolgern benötigt wird, muss im Bereitstellungszeitpunkt des ersten Nachfolgers verfügbar sein Berechnung: Sukzessive Bestimmung der Bereitstellungstermine über alle Auflösungswege n n Beispiel zur Vorlaufterminierung S. 8

19 Beispiel zur Vorlaufterminierung Liefertermin für Artikel 9: 65: Starttermin gleich 60 Starttermin für Bauteil 7: 60 = Starttermin für Bauteil 6: 60 3 = Starttermin für Bauteil 5: Benötigt für Bauteil 7 in 59: 59 = Startermin für Bauteil 4: Benötigt für Bauteil 6 in 57: 57 2 = 55 Benötigt für Bauteil 5 in 58: 58 2 = Starttermin für Bauteil 3: Benötigt für Bauteil 7 in = 49 Benötigt für Bauteil 5 in = Starttermin für Bauteil 2: Benötigt für Bauteil 5 in = 50 Benötigt für Bauteil 4 in = Starttermintermin für Bauteil : Benötigt für Bauteil 6 in = 56 Benötigt für Bauteil 4 in = Material Requirements Planning (MRP) Materialbereitstellungsplanung Definition: Computergestütztes Verfahren zur Materialbedarfsplanung, das in der betrieblichen Praxis als Heuristik zur Lagerbestands- und Teiledisposition, Bedarfsermittlung und zeitpunktgenauer Produktionsplanung eingesetzt wird Aufgaben: () Stücklistenauflösung (2) Vorlauf-Terminierung (3) Lagerbestandsführung (4) Kapazitätsabgleich Daten: () Stücklisten (2) Verfügbare Bestände aller Artikel (3) Produktionsplan für Endprodukte: Endbedarfsmengen Fertigstellungstermine Vorgehen: () Stücklistenauflösung (2) Nettobedarfs-Ermittlung: Korrektur um Lagerbestandsveränderungen (3) Losbildung Für jeden Artikel und jede Stufe getrennt keine Berücksichtigung von Kapazitätsbeschränkungen (4) Vorlaufterminierung (5) Kapazitätsabgleich (MRP II: Manufacturing Resource Planning) S. 9

20 Manufacturing Resource Planning Material- und Kapazitäts-Bereitstellungsplanung S. 20

21 Produktionsplanung in der Praxis I. Systeme der Produktionsplanung und Steuerung ) Traditionelle PPS-Systeme 2) Kritik II. Bereichsweise Verfahren der Produktionssteuerung ) Bestandsorientierte Ansätze III. 2) Ressourcenorientierte Ansätze 3) Materialflussorientierte Ansätze Umfassende Konzepte der Produktionsplanung ) Just-in Time 2) Lean Production Definition: PPS-System Traditionelle PPS-Systeme Informationssystem zur Unterstützung der Produktionsplanung Speicherung von Daten und Entscheidungen der betrieblichen Teilbereiche Modularer Aufbau: weitgehend unabhängige Teilbereiche: - Kundenauftragsverwaltung - Lagerbestandsverwaltung - Produktionsprogramm-Planung - Materialbedarfsplanung - Auftragsfreigabe - Ablaufplanung Unterstützung einer rein sukzessiven Planung Pläne vorgelagerter Planungsbereiche sind Daten nachgelagerter Bereiche verwandt vorgelagerte Stellen benutzen lediglich Strukturdaten nachgelagerter Bereiche Entscheidungsmodelle in traditionellen PPS-Systemen von untergeordneter Bedeutung () Stücklistenauflösung: Verwaltung von Teilebestandsdateien Entwicklung der PPS-Systeme Stücklisten-Prozessoren (2) Material Requirements Planning (MRP) und Manufacturing Resource Planning (MRP II) (3) Integration der Produktions-Programm-Planung Grobterminierung von Aufträgen (4) Integration der Auftragsverwaltung (5) Einbeziehung der Fertigungssteuerung S. 2

22 Standard-Systeme der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) () Individuelle Systemen, die Bedürfnissen einzelner Betriebe entspre-chen (2) Standard-Modelle mit folgenden Eigenschaften Modulare Struktur mit alternativen Bausteinen Kombination der Module entsprechend Anwenderbedürfnissen Grundstruktur: Zentrale Datenbank, die allen Teilbereichen zugänglich ist () Strukturdaten der Produktion Stücklisten Bearbeitungsdauern Maschinenfolgen Maschinenkapazitäten Bestands- und Bewegungsdaten der Produktion Auftragsbestände Bedarfsmengen Lagerbestände Maschinenzustände (3) Auftragsdaten Auftragsspezifikationen Liefertermine Auftragszustände (4) Kalkulationsdaten Bausteine von Standard-PPS-Systemen () Produktionsprogramm-Planung (2) Auftragsverwaltung (3) Lagerbestandsführung (4) Materialbedarfsplanung (5) Termin- und Kapazitätsgrobplanung (6) Einkauf (7) Ablaufplanung (8) Fertigungssteuerung und -kontrolle Beurteilung () Dominanz von Datenaspekten Datenintegration Datenerfassung und -verwaltung haben höheren Stellenwert als eigentliche Planung Mangelhafter Einsatz von Entscheidungsmodellen Notwendigkeit, anspruchsvollere Partialmodelle in PPS-Systeme zu integrieren (2) Sukzessives Planungskonzept Rückkopplungen lediglich über Datenbasis (3) Inflexibilität von PPS-Systemen Hoher Aufwand für Hardware, Software, Installation und Pflege Abwärtskompatibilität der Standard-Systeme Beibehaltung veralteter Strukturen, lediglich Austausch von Modulen S. 22

23 Unzulänglichkeit von PPS-Systemen () Durchlaufzeit-Syndrom: Terminierung der Fertigungsaufträge benötigt Durchlaufzeiten Durchlaufzeiten erst nach Abschluss der Reihenfolgenplanung bekannt Notwendigkeit von Schätzungen Starken Schwankungen der Durchlaufzeiten: Sicherheitszuschläge Frühzeitige Einlastung ohne Rücksicht auf Engpass-Situation Stauungen im Engpassbereich (2) Übergroße Lose Auftragsbedingte Leerzeiten Tannenbaum-Effekt: Wartezeiten bei Zusammenfassung von Losen: (3) Überbetonung der Kapazitätsauslastung bei Auftragsfreigabe Auftragsfreigabe erhöht Kapazitätsauslastung, verringert Leerzeiten Lokale Prioritätsregeln: Sog freier Kapazitäten auf unteren Fertigungsstufen, Stauungen in Engpassbereichen S. 23

24 Entwicklungslinien in der Produktionsplanung () Bereichsweise Verfahren Bestandsorientierte Verfahren Ressourcenorientierte Verfahren Materialflussorientierte Verfahren (2) Umfassende Konzepte Just-in-Time Starke Betonung der termingerechten Produktion Lean Production Abstimmung des betrieblichen Gesamtgeschehens Vermeidung unnötigen Aufwands Input-Output-Control Zielsetzung: Weiterentwicklung von Stücklistenauflösung und Vorlaufterminierung Reduktion der Durchlaufzeiten der Aufträge Stabilisierung der Produktion Aufzeigen von Kapazitätsengpässen Anwendungsbereich: Massenfertigung Instrumente: () Messung der Kapazitätsauslastung der Stellen anhand des Arbeitsinhalts: Bearbeitungszeiten der vor einer Stelle auf Bearbeitung wartenden Aufträge Restbearbeitungszeit des aktuellen Auftrags: Fortschreibung Anfangsbestand in t+ = Anfangsbestand in t + geplante Zugänge in t./. geplante Abgänge in t (2) Vorgabe von Sollbeständen für jede Periode Hergeleitet aus Stücklistenauflösung und Vorlaufterminierung Ober- und Untergrenzen, um gleichmäßige Kapazitätsauslastung zu erreichen (3) Maßnahmen zur Korrektur bei Abweichungen zwischen Sollbeständen und Grenzen: Rückstellung oder Vorziehen von Aufträgen in Auftragsfreigabe Annahme zusätzlicher Aufträge, falls benötigtes Material verfügbar Fremdvergabe: Verlängerte Werkbank Überstunden bzw. Kurzarbeit Andere Maßnahmen Beurteilung der Input-Output Control Konzeption der Input-Output Control für Reihenfertigung, prinzipiell auf Montagefertigung übertragbar () Geschickte Darstellung der Auswirkungen der Auftragsfreigabe und der Einlastung von Aufträgen auf Kapazitäten Aufzeigen der Notwendigkeiten von Anpassungsmaßnahmen (2) Keine Hinweise darauf, wie Produktionsplan zu erstellen ist welche Aufträge wann freizugeben sind in welcher Reihenfolge Aufträge vor einzelnen Maschinen abzubauen sind S. 24

25 (3) Kein Anhaltspunkt dafür, wie Ober- und Untergrenzen für den Arbeitsinhalt zu ermitteln welche Maßnahmen bei Verletzung der Schranken zu ergreifen S. 25

26 Anwendungsbereich: Das Fortschrittszahlen-Konzept () Großserienfertigung mit hoher Teilevielfalt: Automobil-Industrie (2) Einfach-zusammenhängende Produktion: Montage-Strukturen Ansatzpunkt: Verfeinerung der Vorgehensweise der Input-Output Control Gegenüberstellung von Soll- und Ist-Belastung Kontrollblöcke: Organisatorische Einheiten im Fertigungsbereich Begrenzte Entscheidungskompetenz und Verantwortung Feinplanung und Steuerung der Fertigung von Bauteilen und Endprodukten Möglicherweise hierarchische Struktur von Kontrollblöcken - Arbeitsplätze - Kostenstellen - Abteilungen - Bereiche Teilsysteme mit genau einem Eingang und genau einem Ausgang: Kontrollpunkte: Mess-Stellen für Input- und Output des Blocks Netzwerk von Stellen: Arbeitsplätze und Maschinen Fortschrittszahlen: Kumulierte, auf die Zeit bezogene Mengengrößen: Bis zu einem Zeitpunkt herzustellende bzw. hergestellte Mengen eines Teils bzw. eines Produkts Umlauf = Anfangsbestand + Eingangs-Fortschrittszahl Formen: (a)./. Ausgangs-Fortschrittszahl = Bestand Nach Kontrollpunkt: Eingangsfortschrittszahlen: Messpunkt: Eingangskontrollpunkt Ausgangsfortschrittszahlen: Messpunkt: Ausgangskontrollpunkt (b) Nach Zeitbezug: Plan-Fortschrittszahlen (PFZ): Geplante Werte S. 26

27 Soll-Fortschrittszahlen (SFZ): Vorgaben für Lieferungen Ist-Fortschrittszahlen (IFZ): Tatsächliche Lieferungen S. 27

28 Das Fortschrittszahlenkonzept Materialfluss in einem aggregierten System von Kontrollblöcken: S. 28

29 Das Fortschrittszahlenkonzept Beziehungen zwischen Fortschrittszahlen Soll- und Ist-Fortschrittszahlen Es muss in jedem Zeitpunkt gelten: IFZt SFZt ( t = tol th ) Anstoß der Produktion: Spätestens in dem Zeitpunk, in dem IFZt = SFZ t + d wobei d die Durchlaufzeit des aktuellen Auftrags ist S. 29

30 Soll-Fortschrittszahlen und Plankapazität: Beziehungen zwischen Fortschrittszahlen Sinn: Aufzeigen von Kapazitätsengpässen, die durch geeignete Maßnahmen zu beseitigen sind Ermittlung der Soll-Fortschrittszahlen Herleitung aus Primärbedarfsmengen von Endprodukten Auf zentraler Ebene keine Nettobedarfsermittlung keine Losgrößenplanung Einstufige Stücklistenauflösung Berechnung der Produktionskoeffizienten und der Vorlaufterminierung auf allen Auflösungswegen Bedarfsermittlung: () Vertriebs- und Endmontageplänen Soll-Fortschrittszahlen für Fertigprodukte Vorlaufterminierung um Blockverschiebezeit des Endprodukt-Blocks (2) Untergeordnete Teile und Fremdbezug: (a) Einfachteile: Werden nur von einem Kontrollblock benötigt Haben nur einen Auflösungsweg (b) Bedarf: Vorlaufverschiebung: Soll-Fortschrittszahlen: Mehrfachteile: Mehrere Auflösungswege Bedarfsbestimmung und Vorlaufterminierung für jeden Auflösungsweg S. 30

31 Beurteilung () Erhöhung der Akzeptanz durch Verdeutlichung der Ergebnisse (2) Durchsichtige Kontrolle: Engpässe werden frühzeitig erkannt Korrekturmaßnahmen (3) Dezentralisation der operativen Planung und Kontrolle: Delegation operativer Entscheidungen an Kontrollblöcke Vorgabe von Soll-Fortschrittszahlen, keine genaue Terminplanung (4) Plan-Fortschrittszahlen als Instrument einer interaktiven Planung Planfortschrittszahlen und Kapazitätslinie Anwendbarkeit auf allen Planungsebenen: (5) Zusammenfassung von Kontrollblöcken: Aggregierte Größen für übergeordnete Planung und Kontrolle (6) Kumulation verdeutlicht Wirkungen der zeitliche Anordnung Ausreichend wenn kumulierte Produktion immer größer als kumulierter Bedarf S. 3

32 Ablauforientierte Produktionssteuerung Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Einsatzbereich: Werkstattfertigung, Einzel- und Kleinserienfertigung Ausgangspunkt: Negative Aspekte in der Auftragsfertigung Hohe Bestände Lange Durchlaufzeiten Terminüberschreitungen Häufige Planrevisionen Nervosität des Systems Wechsel der Prioritäten Gründe: Durchlaufzeitsyndrom Überbetonung der Kapazitätsauslastung in Produktionsplanung Fertigungsaufträge werden zu früh eingelastet: Hohe Kapazitätsauslastung Dilemma der Ablaufplanung Betriebskennlinie () Abhängigkeit der Leistung (Maschinenstunden/Planperiode) von Auftragsbestand (Arbeitsinhalt) Ergebnis: Bei geringem Auftragsbestand steigt Leistung überproportional, mit steigendem Auftragsbestand nimmt der Anstieg ab: Konkaver, nach oben begrenzter Verlauf Begründung: Umfangreiche Simulationsstudien Logische Notwendigkeit: S. 32

33 Leistung monoton wachsende Funktion des Auftragsbestandes: Fortfall von Leerzeiten Leistung nach oben beschränkt: Vollauslastung der Kapazität (2) Abhängigkeit der Durchlaufzeit von Arbeitsinhalt: Konvexe, monoton steigende Funktion Konsequenzen: Betriebskennlinie Es gibt einen optimalen Arbeitsinhalt, bei dem Kosten von Leerzeiten, Wartezeiten bzw. Durchlaufzeiten ausgeglichen werden Bei niedrigem Auftragsbestand: Geringer Anstieg der Durchlaufzeiten bei Erhöhung der Auslastung Bei hohem Auftragsbestand: Starker Anstieg der Durchlaufzeiten schon bei geringem Anstieg der Auslastung Herkömmliche PPS-Systeme Aufträge werden so terminiert, dass sie sich auf Maschinen lückenlos aneinander anschließen: Eliminierung von Pufferzeiten zum Ausgleich von Störungen und zufälligen Schwankungen Hoher Auftragsbestand vor Maschinen Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Näherungsverfahren zur Bestimmung eines Kompromisses zwischen Auslastung und Durchlaufzeiten Terminschranke Vorauswahl der als dringlich anzusehenden Aufträge Nur die Aufträge, deren Planbeginntermin vor einem Vorgriffshorizont VH liegen, dürfen eingelastet werden Planbeginntermin = Fälligkeitstermin./. Plandurchlaufzeit PBT(i) = FT(i) - PDZ(i) PDZ( i) = D( m) M(i) - D(m) - m M ( i) Menge der Maschinen in der Maschinenfolge von i Mittlere Durchlaufzeit der Aufträge auf Maschine m Unabhängig von Auftragszusammensetzung Unabhängig von Bearbeitungszeit des speziellen Auftrags Belastungsschranke BS(m) - Obergrenze für den Arbeitsinhalt vor Maschine m KAP(m) - Periodenkapazität in Maschinenstunden EG(m) - Einlastungsgrad der Maschine: Reichweite der Aufträge vor Maschine m in Tagen BS( m) EG( m) = KAP( m) S. 33

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