Leistungssteigerung der Produktionssteuerung durch die Einbeziehung von Systemeffekten

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1 Leistungssteigerung der Produktionssteuerung durch die Einbeziehung von Systemeffekten Forum Junge Spitzenforscher und Mittelstand 9. November 2011 auf dem Petersberg Dipl.-Wirt. Ing. Christina Thomas M. Sc. WZL der RWTH Aachen

2 In der Werkstattfertigung führen Dynamik und Komplexität zu Störungen, die durch die Produktionssteuerung kompensiert werden müssen wenige Schlüsselmaschinen, über die alle Aufträge laufen große Lose, um Rüstzeit zu sparen Eilaufträge Montage verspätete Rohmateriallieferungen häufige Umpriorisierungen Rückflüsse schwankende Kundenbedarfe Quelle: WZL Die Herausforderung der Produktionssteuerung liegt darin, trotz der Störungen die Lieferfähigkeit gegenüber dem nachfolgenden Produktionsbereich zu gewährleisten. Seite 2

3 Gliederung 1 Der Ansatz der wertorientierten Produktionssteuerung 2 Praxisbeispiel 3 Notwendige Einbeziehung von sozio-technischen Einflüssen 4 Zusammenfassung Seite 4

4 Gliederung 1 Der Ansatz der wertorientierten Produktionssteuerung 2 Praxisbeispiel 3 Notwendige Einbeziehung von sozio-technischen Einflüssen 4 Zusammenfassung Seite 5

5 Die Produktionssteuerung umfasst die Konfiguration von vier Steuerungsaufgaben Freiheitsgrade der Produktionssteuerung Auftragserzeugung Bestandssteuerung und Auftragsterminierung. Produktionssteuerung Auftragsfreigabe Kapazitätssteuerung Begrenzung des Umlaufbestandes. Reaktion auf Schwankungen aufgrund von Prozessinstabilitäten. Reihenfolgebildung Erreichung einer hohen Termintreue. Die richtige und vollständige Gestaltung der Steuerungsaufgaben hat signifikanten Einfluss auf die Erreichung der produktionslogistischen Zielgrößen. Quelle: Lödding (2008) Seite 6

6 Die drei Ebenen der Wertstromorientierten Produktionssteuerung Stamm- und Auftragsdaten Arbeitspläne Stücklisten Produktionsprogramm Reihenfolgebildung Auftragserzeugung Auftragspuffer Auftragsabruf Produktionssteuerung Auftragsfreigabe WIP Bestand Kundenauftrag Operat. Kapazitätpl. Wertstrom Puffer Puffer Puffer Quelle: WZL Seite 7

7 Gestaltungselemente der Produktionssteuerung Wertstrom Steuerungssegmente Steuerungsaufgaben Wertstrom Entkopplung Auftragserzeugung Kundenkopplungspunkt Auftragsfreigabe Engpässe Reihenfolgebildung Push vs. Pull Operative Kapazitätsplanung Quelle: WZL Seite 8

8 Gliederung 1 Der Ansatz der wertorientierten Produktionssteuerung 2 Praxisbeispiel 3 Notwendige Einbeziehung von sozio-technischen Einflüssen 4 Zusammenfassung Seite 9

9 Die Produktion eines Kupplungsherstellers ist geprägt durch chaotische Abläufe in der Fertigung Arbeitspläne der Fertigungsaufträge Von ca Fertigungsaufträgen werden in etwa durch unterschiedliche Maschinenfolgen produziert # Arbeitsgänge Durchlaufzeit Rohmaterial- Lager Fertigteil- Lager Die Komplexität im Materialfluss führt zu einer unvorhersehbaren Ressourcenbelastung. Quelle: Projektbeispiel 2010 Seite 10

10 Eine Segmentierung der Fertigung ermöglicht ein vereinfachtes Steuerungskonzept durch übersichtliche Abschnitte Produktion von Halbfertigteilen in geringer Varianz Kanban steuert die Produktion konfigurierbarer Teile Kurze Prozesskette zum Einbringen der KDS Konfigurierbares Teil KDS Verwendung von Standardarbeitsplänen durch geringe Varianz in der Prozesskette Kundenspezifisches Teil Komplettbearbeitung ohne Zwischenlagerung für eine direkte Kundenbelieferung Konfigurierbares Teil KDS KDS Werkstatt Legende: KDS = Kundenschnittstelle Seite 11

11 1. Schritt: Umsetzung von FIFO als Plantafel auf dem Hallenboden Umsetzung FIFO in der Fertigung Aufträge Rohteillager Dreherei Verzahnen Entgraten BAZ/ Bohrerei QS Quelle: Projektbeispiel 2010 Seite 13

12 2. Schritt: Verbesserung der Fertigungsprozesse Umsetzung FIFO in der Fertigung Aufträge Aufbau einer Kapazitätsvorschau zur Personaleinsatzplanung Plantafel: Transparenz über Belastung Identifikation der zu steuernden Maschinen! Verbesserung der Transportlogistik Bahnhöfe für den Umgang mit großen Teilen Verringerung der Rüstzeiten und Losgrößen Umsetzung FiFo im Bereich QS Rohteillager Dreherei Verzahnen Entgraten BAZ/ Bohrerei QS Durch den FiFo-Pilot erzeugt die Produktion viele Ideen zur Verbesserung der Produktionsprozesse. Quelle: Projektbeispiel 2010 Seite 14

13 Die am WZL entwickelten Softwaretools ermöglichen eine schnelle Analyse der Produktionsleistung Tools zur Auswertung der Rückmeldedaten aus dem ERP-/MES-System Quelle: WZL Seite 15

14 Das Ergebnis des Projekts zeigt deutliche Reduzierungen der Durchlaufzeit und deren Streuung Entwicklung der Durchlaufzeiten Durchlaufzeit in der Fertigung mit APS System Anzahl Arbeitsgänge je Auftrag Durchlaufzeit in Tagen Quelle: Projektbeispiel 2010 Durchlaufzeit nach der Umstellung auf FIFO Anzahl Arbeitsgänge je Auftrag Durchlaufzeit in Tagen Seite 16

15 Durchlaufzeiten und Termintreue konnten durch eine neue Auftragsfreigabe und ein verändertes Layoutkonzept verbessert werden Leistung 3. Verbesserung 2. Übergangsphase Quelle: Projektbeispiel Ausgangsstadium Work in Process Die Ausgangssituation war charakterisiert durch hohe Umlaufbestände, lange Durchlaufzeiten, starke Streuung der Durchlaufzeiten, niedrigen Durchsatz. Innerhalb der Übergangsphase wurde von einer APS-Steuerung auf die Steuerung mit Plantafel und FiFo umgestellt im verbesserten Stadium konnten die folgenden Ergebnisse erzielt werden konstanter Umlaufbestand vor den Maschinen, Reduzierung der Durchlaufzeiten um 50%, geringere Verteilung der Durchlaufzeiten und einen höheren durchschnittlichen Durchsatz Seite 17

16 Gliederung 1 Der Ansatz der wertorientierten Produktionssteuerung 2 Praxisbeispiel 3 Notwendige Einbeziehung von sozio-technischen Einflüssen 4 Zusammenfassung Seite 18

17 Zur Verbesserung der Produktionssteuerung gibt es theoretische Modelle, die jedoch nicht reichen um die Realität vollständig abzubilden Problemstellung Sozio-technische Effekte werden nicht berücksichtigt Theoretische Modelle können die Realität nicht vollständig abbilden Verständlichkeit der Steuerungsmechanismen Autonomie der Mitarbeiter Lerneffekte innerhalb der Aufgaben zur Produktionssteuerung Abstimmungsaufwand mit anderen Mitarbeitern Häufigkeit Reale Rückmeldedaten aus der Produktion Simulierte Produktion Anzahl der Restriktionen bei Entscheidungen Durchlaufzeit Die reale Streuung der Durchlaufzeit ist viel geringer als simuliert Quelle: WZL Es besteht die Notwendigkeit, vorhandene Modelle um soziotechnische Einflüsse zu erweitern. Seite 19

18 Leistungsverhalten der Mitarbeiter lässt sich in Zusammenhang mit den Steuerungsmechanismen bringen Lösungshypothese Leistung 1 Verfahren der Produktionssteuerung** 0, Anzahl der Aufgaben Modell der Produktionssteuerung* Eine Leistungssteigerung der Produktionssteuerung durch die Einbeziehung von Systemeffekten ist möglich! Quelle: WZL; * Lödding (2008), **Krause (2002) Seite 20

19 Gliederung 1 Der Ansatz der wertorientierten Produktionssteuerung 2 Praxisbeispiel 3 Notwendige Einbeziehung von sozio-technischen Einflüssen 4 Zusammenfassung Seite 21

20 Zusammenfassung Häufige Ursache für eine schlechte Produktionseffizienz ist eine Produktionssteuerung nach Bauchgefühl! Eine Segmentierung der Fertigung ermöglicht ein vereinfachtes Steuerungskonzept durch übersichtliche Abschnitte! Gerade einfache Steuerungsmethoden ermöglichen eine Verbesserung der Produktionsleistung! Eine schnelle und verständliche Visualisierung hilft, den Einfluss der veränderten Produktionssteuerung zu verstehen! Um Produktionssysteme abzubilden reicht es nicht nur die technischen Elemente zu berücksichtigen, auch soziotechnische Effekte sind zu beachten! Seite 22

21 Herzlichen Dank! Dipl.-Wirt. Ing. Christina Thomas M. Sc. WZL - Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen Tel: / C.Thomas@wzl.rwth-aachen.de Web: