Produktionsmanagement II. ERP III - Steuerungsstrategien

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1 Produktionsmanagement II - - Vorlesungsbetreuer: Dipl.-Ing. Till Potente 53 B, Raum 528 Tel.: Seite 0 Lernziele der Vorlesung: Zusammenhang von umzusetzender Strategie und Produktionszielen Übersicht über relevante Produktionssteuerungsmethoden (Push/Pull) IT-Unterstützung zur Produktionsplanung und steuerung Schwächen herkömmlicher PPS-Systeme und neue Ansätze Vorführung: Simulation Auswirkung unterschiedlicher Steuerungsstrategien auf die Leistungsfähigkeit eines Produktionssystems (Push/Pull) Übung: Agententechnologie Logistische Kennlinien V5 Seite I

2 Inhaltsverzeichnis : 1. Kurzinhalt der Vorlesung V5 Seite 1 2. Produktionsziele V5 Seite Rollen in der Produktion von morgen V5 Seite Zielsystem der Produktionsplanung und -steuerung V5 Seite Strategiekonformes Positionieren der Produktion V5 Seite 4 3. Produktionsplanung und -steuerung V5 Seite Der logistische Regelkreis V5 Seite Produktionsplanung V5 Seite Auswahl von Produktionssteuerungsmethoden V5 Seite Fehlerkreis der Produktionssteuerung V5 Seite Grundsätzliche Steuerungsprinzipien V5 Seite Push-Prinzipien V5 Seite Pull-Prinzipien V5 Seite IT-Systeme zur Unterstützung der PPS V5 Seite Leistungsumfang gängiger PPS-Systeme V5 Seite Leitstände V5 Seite Entwicklungsbedarf gängiger PPS-Systeme V5 Seite Neue Ansätze V5 Seite PPS-Regelkreis V5 Seite Advanced Planning and Scheduling V5 Seite Übung V5 Seite II

3 Literaturverzeichnis : Cox, J. Das Ziel, Höchstleistung in der Fertigung, Goldratt, E.M. McGraw-Hill, 1984 Eversheim, W. Betriebshütte, Produktion und Management, Schuh, G. Springer-Verlag, 1996 Eversheim, W. Wettbewerbsfaktor Produktionstechnik, König, W. (AWK 1996) Pfeifer, T. VDI Verlag, Düsseldorf 1996 Weck, M. Kuhn, Axel Wege zur innovativen Fabrikorganisation, Band 1 Verlag Praxiswissen, 1998 Nyhuis, P. Wiendahl, H.-P. Logistische Kennlinien: Grundlagen, Werkzeuge, Anwendungen, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Ortmann, L. Schuh, G. Wiendahl, H.P. DV Produktion - PPS im Überblick: Strategien und Verfahren zur PPS SYMIX Systems GmbH, Dortmund 2000 Komplexität und Agilität, Steckt die Produktion in der Sackgasse, Springer-Verlag, 1997 Günther, H.-O. Produktion und Logistik, Tempelmeier, H. 3. Auflage, Springer-Verlag, 1997 Wiendahl, H.-P. Fertigungsregelung. Logistische Beherrschung von Fertigungsabläufen auf Basis des Trichtermodells Hanser Verlag, München, Wiendahl, H.-P. Zahn, E. Zülch, G. Erfolgsfaktor Logistikqualität, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, 2002 Systematisierung von Strategien der Fertigungssteuerung; In: Organisationsstrategie und Produktion, gmft Verlag, München, 1990 V5 Seite III

4 Kurzinhalt : Eine effiziente und flexible Produktionslogistik sichert zunehmend den langfristigen Erfolg von produzierenden Unternehmen. Abgeleitet aus der Unternehmensumwelt (Marktdynamik, Kundenverhalten, Wettbewerber, Lieferanten, etc.) legt die strategische Ausrichtung des Unternehmens die primär erfolgsrelevanten Produktionsziele fest. Aus den genannten Faktoren ergibt sich das logistische Leitbild des Unternehmens. Generell werden fünf, sich teilweise widerstrebende Produktionsziele (Polylemma der Produktion) verfolgt: niedrige Kosten, hohe Termintreue, geringe Durchlaufzeiten, geringer Bestand und eine hohe Leistung. Die Produktionsplanung und steuerung nimmt dabei die zentrale Rolle zur Gestaltung und Umsetzung einer effizienten Produktionslogistik ein. Ziel dieser Vorlesung ist es einen Überblick über alle praxisrelevanten Steuerungsmethoden zu geben und bestehende softwaretechnische Lösungen darzustellen. Die Aufgaben der Produktionssteuerung sind das Veranlassen, Überwachen und Sichern der Aufgabendurchführung hinsichtlich Menge, Termin, Qualität und Kosten. Grob können zwei Steuerungsprinzipien unterschieden werden: Push- bzw. Pull-Steuerungen. Diese Prinzipien zeigen die zwei möglichen Ausprägungen einer Produktionssteuerung auf: die deterministischen Push-Steuerungen gegenüber den verbrauchsorientierten Pull- Steuerungen. Abhängig von Fertigungsstruktur (Werkstatt, Insel, Linie, Strasse), Materialflusskomplexität und Variantenzahl ist das geeignete Steuerungsprinzip zu wählen. Im Folgenden werden daher alle relevanten Steuerungsverfahren weiter detailliert dargestellt. Zur Unterstützung der oben genannten Aufgaben der Planung und Steuerung werden seit Jahrzehnten PPS-System eingesetzt. Diese IT-Systeme basieren zumeist auf dem in den 50er Jahren entwickelten MRP-Konzept. Die steigenden Forderungen nach Realitätstreue, Genauigkeit und Geschwindigkeit der Auftragsplanung und steuerung haben zu neuen Anforderungen geführt, die die klassischen Systeme nur noch unzureichend leisten können. Mit neuen Ansätzen wie: Advanced Planning and Scheduling (APS), Einsatz von Multiagentensystemen und Unterstützung durch die Materialflusssimulation wird versucht, die aufgezeigten Mängel zu beheben. V5 Seite 1

5 Rollen in der Produktion von morgen Heute Produkt Produktion Die zwei Bereiche sind unmittelbar miteinander verbunden. Ziel Produktanbieter 30% Produktbezogene Produktion (z.b. Montage) Produktion 15% Produktionsspezialisten 55% Volumen- und kapazitätsorientierte Produktion Unterschiedliche Wertschöpfungsaufgaben bedingen unterschiedliche logistische Leitbilder! Seite 4 V5 Seite 2

6 Zielsystem der Produktionsplanung und -steuerung Wirtschaftlichkeit [nach Wiendahl] Seite 5 Die Kernaufgabe der Produktionsplanung und steuerung besteht darin, die logistischen Ziele: hohe Termintreue, kurze Durchlaufzeiten, niedrige Bestände und hohe Auslastung. unter Berücksichtigung ihrer Interdependenzen und insbesondere unter Berücksichtigung des Finalziels einer hohen Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Die Zielgrößen Termintreue, Durchlaufzeiten, Bestände und Auslastung können über die Dimensionen Logistikleistung und Logistikkosten zu einem Zielsystem verknüpft werden. Die Logistikleistung wird durch die vom Kunden wahrgenommene Liefertreue und die Lieferzeit definiert. Erstere hängt von der Termintreue bei der Auftragsabwicklung ab und letztere von den Auftragsdurchlaufzeiten. Die vom Unternehmen beeinflussbaren Logistikkosten setzten sich aus den Kapitalbindungs- und den Herstellungskosten zusammen. Die Kapitalbindungskosten können durch Bestandsveränderungen beeinflusst werden. V5 Seite 3

7 Strategiekonformes Positionieren einer Produktion Strategie Produktionsziele Strategiekonformer Zielkorridor Produktdesign/ Produkttechnologie Technology Leverage Design Innovation Leverage Oligopol Marke/ Image/ Marktzugang Marktführer Auslastung Termintreue Kosten Produktion/ Prozesstechnologie Lateral Prozesskettenbeherschung Strategiekonforme Gewichtung Zielkorridor Seite 6 Konform zur umzusetzenden Unternehmensstrategie, hier in Form von 6 Referenzstrategien dargestellt, werden die relevanten Produktionsziele nach ihrer relativen Wichtigkeit beurteilt. Je nach Strategie treten einzelne Ziele (siehe Zielsystem der Produktion) in den Vordergrund oder werden weitestgehend vernachlässigt. Mit Hilfe dieser Gewichtung lässt sich der unternehmensspezifisch optimale Bereich für die betrachtete Produktion bestimmen. Ergebnis dieses Prozesses ist das Erkennen des Handlungsbedarfs, der notwendig ist um die betrachtete Produktion optimal einzustellen, d.h. die Leistungsfähigkeit des Systems in Richtung des abgeleiteten Punktes bzw. des anvisierten Korridors zu verschieben. V5 Seite 4

8 Einstellen des Betriebspunktes: Logistischer Regelkreis a) technischer Regelkreis Führungsgrößen Regler Unterlagerter Regler Stellgrößen Regelstrecke Regelgrößen b) logistischer Regelkreis Führungsgrößen Stellgrößen Produktionsplanung Produktionssteuerung Materialfluss Regelgrößen [nach Wiendahl/Pritschow/Milberg] Seite 7 Das Bild zeigt das typische, hierarchische Regelkonzept für einen technischen Regelkreis. In Analogie dazu ist ein logistischer Regelkreis entwickelt worden. Erster Realisierungsschritt einer Produktionsregelung ist die Analyse einer Produktion im Hinblick auf ihr zeitdynamisches Verhalten. Dies erlaubt das Abbilden der Regelstrecke, hier des Materialflusses. Das Identifizieren von Stell- und Regelgrößen bildet den Folgeschritt. Darauf aufbauend ist das Stell- und Störverhalten im Hinblick auf Stabilität zu analysieren, um schließlich einen Regler zu entwerfen. V5 Seite 5

9 Einflussgrößen bei der Gestaltung von Produktionsplanung und -steuerung Mensch Qualifikation Arbeitszeitflexibilität Schichtmodus Anzahl Springer Technik Automatisierungsgrad Anteil manueller Tätigkeiten Anzahl der Arbeitsstationen Ersetzungs-/Ergänzungsgrad Anzahl Paletten, Vorrichtungen Anzahl Transporteinheiten Produkt Anzahl Teile/Varianten geometrische Ähnlichkeit der Produkte Anzahl Arbeitsgänge Zeit/Steuerung der Arbeitsgänge Vernetzung der Arbeitsgänge Stückzahl/Jahr Fertigungsliste Einflussgrößen bei der Gestaltung von Produktionsplanung und -steuerung Organisation Fertigungsorganisation (Gruppenfertigung, Werkstattfertigung, Fließfertigung, etc.) Materialflussstruktur Störungsaufkommen Organisation der Instandhaltung Seite 8 Je nach Komplexität und Technisierung unterscheiden sich der Aufwand, Planungshorizonte, notwendige Reaktionszeiten, Methoden, Hilfsmittel, etc. zur Durchführung der Produktionsplanung und -steuerung in einem Unternehmen. Bei stabilen Prozessen mit wenigen Störungen (z.b. Serienfertigung) lohnt sich der Aufwand für eine hohe Planungsgenauigkeit. Deutlich gröber dagegen wird die Planung bei stochastischen Prozessen mit großem Störaufkommen vorgenommen (z.b. Einzel-und Kleinserienfertigung). Die aktuelle Situation muss bei der Planung berücksichtigt werden. V5 Seite 6

10 Gegensätzliche Ansätze zur Produktionsplanung und -steuerung zentrale Planung dezentrale Planung Planung Wissen Planung Wissen [nach Reinhart] Seite 9 Die zunehmende Variantenvielfalt und die steigende Komplexität der Bearbeitung zwingen die Produktionsunternehmen heutzutage, neue Lösungen zur Sicherung ihres Produktivitäts-fortschritts zu suchen. Ausgehend von den Defiziten derzeitiger Ansätze müssen deshalb neue Konzepte entwickelt werden, welche sich durch ein intelligentes Zusammenspiel von Automatisierung und Humanorientierung auszeichnen. Demgemäss ergeben sich folgende Anforderungen an zukünftige Konzepte zur Produktionssteuerung: eine verbesserte Transparenz über die Vorgänge in allen Bereichen der Produktion, die Nutzung der Kompetenz des Maschinenbenutzers, die effektive Behandlung von Störungen und eine vergrößerte Flexibilität für Umstrukturierungen. V5 Seite 7

11 Produktionsplanung 1. Durchlaufterminierung B A6 D A5 C F B A4 D F A2 A3 C F A1 B C 2. Kapazitätseinlastung auf Arbeitsplatz A A1 A2 A3 A4 A5 A6 3. Kapazitätsabgleich, Reihenfolgebildung (nach Rüstkriterien) A1 A2 A3 A6 A4 A5 Beginn Planperiode Zeit Ende Planperiode Theoretisches Ergebnis: Terminlich und kapazitätsmäßig abgestimmte Wochen-, Tages-, Schichtpläne pro Kapazitätsstelle Seite 10 V5 Seite 8

12 Auswahl von Steuerungsmethoden beinhaltet ein bestimmtes kann gesteuert werden durch Fertigungsstruktur Ablaufprinzip Beispiele: Einmalfertigung Serienfertigung Verfahrenstechnische Fertigung Verrichtungsprinzip Gruppenfertigung Reihenfertigung Fließfertigung Steuerungsprinzip ermöglicht bestimmte Steuerungsstrategie werden verwirklicht in Steuerungsmethode Betriebsauftragssteuerung Durchsatzsteuerung Zwangssteuerung Veranlassungslogik Auftragsgröße Reihenfolge Auftragsterminierung Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Leistungsraten-Vereinbarung Kanban, Prozesssteuerung [nach Zülch] Seite 11 Das Bild zeigt einen Vorschlag zur Auswahl der geeigneten Steuerungsmethode als Beispiel für ein heute anerkanntes Vorgehen. Basierend auf den Überlegungen der Siemens AG ergibt sich folgendes Vorgehen: Fertigungsstruktur und Ablaufprinzip erfordern ein bestimmtes Steuerungsprinzip. Sie legen damit Steuerungsstrategie und -methode fest. Die Einflussgrößen sind mittlerweile allgemein anerkannt, und fokussieren auf "statische Merkmale zur Eignungsbeschreibung. Insbesondere werden Produktvarianz und Wiederholhäufigkeit (Erzeugnisspektrum mit Art und Anzahl unterschiedlicher Produkte und deren Varianten, Stückzahlen je Variante, Streuung der Arbeitsinhalte), Ablaufprinzip (z.b. Fließ- oder Werkstattfertigung), Streuung der Durchlaufzeiten sowie ihr Verhältnis zur Lieferzeit genannt. V5 Seite 9

13 Anwendungsfelder von Produktionssteuerungsmethoden Materialflusskomplexität hoch niedrig MRP I Variantenzahl niedrig hoch Engpasssteuerung (OPT) BOA CONWIP KANBAN Fortschrittszahlen Seite 12 Bild 9 V5 Seite 10

14 Fehlerkreis der Produktionssteuerung Die Durchlaufzeiten werden länger und streuen stärker Die Warteschlangen werden länger Schlechte Termintreue Die Belastungen an den Arbeitsplätzen wachsen Aufträge werden früher freigegeben Die Plandurchlaufzeiten werden erhöht Seite 13 In der Praxis reagieren viele Unternehmen meist einseitig auf das jeweils dringendste Problem. So kann man bei einem Überquellen der Läger und der Produktion Aktionen zur Bestandssenkung beobachten, die nach einiger Zeit zu der angestrebten Verringerung der Vorräte führen. Allerdings stellen sich auch fast zwangsläufig Lieferprobleme für bestimmte Teile oder Erzeugnisse ein. Daraufhin schließen die Firmen meist auf zu kurze Plandurchlaufzeiten. Nun werden die entsprechenden Werte erhöht mit der Folge, dass die Aufträge früher gestartet werden. Dies führt aber wiederum zu einem Anstieg der Bestände in der Fertigung und Montage. Wegen der daraus resultierenden längeren Liegezeiten erhöht sich die Durchlaufzeit der Aufträge, verbunden mit einer größeren Streuung. Im Ergebnis wird die Termineinhaltung schlechter statt besser, und nur noch Eilaufträge und Sonderaktionen bringen die jeweils wichtigsten Aufträge rechtzeitig in die Montage bzw. zum Kunden. V5 Seite 11

15 Grundsätzliche Steuerungsprinzipien (Push/Pull) a) Push-Steuerung PPS-System AS 1 AS 2 AS 3 Kunde/ Lager b) Pull-Steuerung AS 1 AS 2 AS 3 Kunde/ Lager Varianten Materialfluss Informationsfluss AS - Arbeitssystem [nach Wiendahl] Seite 14 Es können zwei Grundprinzipien der Auftragssteuerung unterschieden werden. Beim Schiebeprinzip auch Push-Prinzip genannt werden in einer übergeordneten Planungsebene im Rahmen der Disposition Fertigungsmengen und -termine vorgegeben, die dann in der Produktion von der Rohmaterialbereitstellung bis zur Auslieferung an den Kunden durchzusetzen sind. Es werden also Aufträge mit einer Auftragsnummer und einem Endtermin erzeugt und gestartet. Ziel der Fertigungssteuerung ist es, den Auftrag so durch die Fertigung zu steuern (drücken), dass er zum vereinbarten Endtermin fertig ist. Beim Ziehprinzip auch Pull-Prinzip genannt hingegen löst ein Kundenauftrag einen Bedarf an der im Materialfluss jeweils vorgelagerten Station aus. Die Endmontage bestellt also bei der Vormontage, die Vormontage bestellt bei der Fertigung und die Fertigung bei der Materialbeschaffung. Ziel der Pull-Steuerung ist es demnach, die Verfügbarkeit einer vereinbarten Menge innerhalb einer vereinbarten Zeitspanne sicherzustellen. Die durchlaufenden Aufträge haben daher keine Auftragsnummer und keinen Endtermin. V5 Seite 12

16 Push-Prinzipien (I/III): MRP II Geschäftsplanung Absatzplanung Produktionsprogrammplanung Terminierter Produktionsplan für Endprodukte MRP II MRP I MRP Mengenplanung Kapazitätsterminierung Primärbedarf (Erzeugnisse) Brutto-Sekundärbedarf Netto-Sekundärbedarf Periodische Zusammenfassung Fertigungs- u. Montagelose Kapazitätsterminierung Stücklistenauflösung Lagerbestände Losgrößenberechnung Kapazitätsangebot Auftragsveranlassung und -überwachung Feinterminierung der Fertigungsaufträge & Reihenfolgebildung Feinterminierung der Fertigungsaufträge & Reihenfolgebildung Auftragsveranlassung Fertigungsfortschrittsüberwachung [nach Scheer] Seite 15. MRP (Material Requirement Planning) = Mengenplanung 50er Jahre: Wandel von der verbrauchs- zur bedarfsorientierten Materialdisposition; MRP I (Manufacturing Resource Planning) = Produktionsfaktorenplanung Mitte der 60er Jahre: gestiegene Leistungsfähigkeit der EDV erlaubt auch die Einbeziehung der Produktionskapazitäten; MRP II (Management Resource Planning) 80er Jahre: Berücksichtigung von wirtschaftlichen und strategischen Gesichtspunkten; Mit MRP II wird mit zunehmendem Detaillierungsgrad bei abnehmenden Planungshorizont geplant. Untergeordnete Planungsstufen können die Vorgaben höherer Planungsstufen revidieren. Dem MRP I -Konzept liegt, wie schon die hinter dem Kürzel stehende Bezeichnung Manufacturing Resource Planning angedeutet, eine stark materialseitig orientierte Betrachtungsweise mit einer strikten Trennung von Mengen- und Terminplanung zugrunde. Trotz einiger Schwachpunkte wird die MRP I -Logik häufig bei der streng bedarfsorientierten Produktion (z.b. Einzel- und Kleinserienfertigung) eingesetzt. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die komplexen Abläufe, wie sie in einer Werkstattsteuerung anzutreffen sind, meist keine längerfristige detaillierte Vorabplanung des Produktionsablaufs zulassen. MRP II ist die sinnvolle Erweiterung des MRP I -Konzepts sowohl im strategischen Bereich als auch im Bereich der Planungsdurchsetzung im Sinne der Steuerung. Das MRP II -Konzept (im Gegensatz zu MRP I steht MRP II für Management Resources Planning ) bettet die Planungs- und Steuerungsproblematik in den Gesamtzusammenhang einer Logistikkette ein. Hierbei ist zum Beispiel die Produktionsprogrammplanung eine strategische Planungsebene. V5 Seite 13

17 Push-Prinzipien (II/III): Optimized Production Technology Stücklisten Arbeitspläne Primärbedarf Betriebsmittel Lagerbestände BUILD NET Netzwerk Belastungsanalyse Analyse der Kapazitätsbelastungen Splitten des Netzes in einen kritischen" und einen nichtkritischen" Teil SPLIT Kritische Kapazitäten Vorwärtsterminierung der Arbeitsgänge, die Engpässe belasten Losbildung für Fertigung und Transport Rückwärtsterminierung Vorwärtsterminierung Kriterium Rückwärtsterminierung der Arbeitsgänge, die keine Engpässe belasten Losbildung für Fertigung und Transport OPT SERVE Werkstattsteuerung Seite 16 Das Optimized Production Technology - System (OPT) ist ein netzwerkbasiertes Softwareprodukt für die Werkstattsteuerung. Das System dient der Führung und Lenkung der Produktion, wobei nicht Teil- und Einzelmassnahmen im Vordergrund stehen, sondern die Betriebsleistung insgesamt. Das ganze Auftragsnetz ist deshalb in zwei Teile aufgeteilt, von denen der eine Teil kritische, der andere nichtkritische Kapazitäten enthält. Kritische Kapazitäten sind zumeist Engpässe. Die OPT-Regeln legen einerseits allgemeine Strategien zur Steuerung der Produktion fest und beschäftigen sich andererseits insbesondere mit der Bedeutung von Engpässen im gesamten Fertigungsfluss und für die Zielerreichung einer Produktion. Die neun OPT-Regeln: Den Fertigungsfluss, nicht die Kapazität abgleichen. Der Nutzungsgrad einer Nicht-Engpasskapazität wird nicht durch diese Kapazität bestimmt, sondern durch irgendeine andere Begrenzung im Gesamtablauf. Bereitstellung und Nutzung einer Kapazität sind nicht gleichbedeutend. Eine in einem Engpass verlorene Stunde ist eine für das ganze System verlorene Stunde. Eine an einem Nicht-Engpass gewonnene Stunde ist nichts weiter als ein Wunder. Engpässe bestimmen sowohl den Durchlauf als auch die Bestände. Das Transportlos muss nicht gleich dem Bearbeitungslos sein und darf das in vielen Fällen auch gar nicht. Das Bearbeitungslos muss variabel und nicht fest sein. Wenn Pläne aufgestellt werden, sind alle dafür notwendigen Voraussetzungen gleichzeitig zu überprüfen. Durchlaufzeiten sind das Ergebnis eines Plans und können nicht im voraus festgelegt werden. Die Summe der Einzel-Optima ist nicht gleich dem Gesamt-Optimum. V5 Seite 14

18 Push-Prinzipien (III/III): Fortschrittszahlen Vorlauf in Mengeneinheiten Mengeneinheiten Vorlauf in Tagen kumulierte erreichte Produktionsmenge = Ist-Fortschrittszahl Vorlauf Rückstand kumulierte geplante Produktionsmenge = Soll-Fortschrittszahl Gegenwart Tage Seite 17 Das Fortschrittszahlenkonzept findet vor allem in der montageorientierten Serien- und Massenfertigung Anwendung, wie sie z.b. für die Automobilindustrie typisch ist. Als Fortschrittszahl wird dabei ein kumulierter Wert bezeichnet, der sich auf unterschiedliche Kenngrössen beziehen kann. Wird die Fortschrittszahl auf Plangrössen bezogen, so ist sie eine Soll-Fortschrittszahl. Entsprechend werden kumulierte Werte, die sich auf realisierte (Ist-) Werte beziehen, als Ist-Fortschrittszahlen bezeichnet. Aus der Gegenüberstellung von Soll- und Ist-Fortschrittszahlen können unterschiedliche Erkenntnisse abgeleitet werden. Liegt z.b. die Kurve der Ist-Fortschrittszahl oberhalb der Kurve der Soll- Fortschrittszahl, so ist die Fertigung in einer Vorlaufsituation. Der Vorlauf kann einmal in Mengeneinheiten durch den senkrechten Abstand der Kurven ausgedrückt werden oder in Zeiteinheiten durch den waagerechten Abstand. Lagerbestandszahlen ergeben sich durch die Differenz der Fortschrittszahlen aus Lagerzugang und Lagerabgang. Das Fortschrittszahlensystem verschafft somit einen raschen Überblick über den Zuliefer-Fertigungsfortschritt eines Materialflussbereiches. Aufwendige Bestandsführungs- und -reservierungssysteme erübrigen sich. Durch den Vergleich des Ist-Verlaufs mit dem Soll-Verlauf der Fortschrittszahlen lassen sich detaillierte Massnahmen für die Produktionssteuerung (Auftragsüberwachung und -freigabe) als auch -planung (Termin, Mengen, Bedarf,...) ableiten. Durch bspw. das Ablesen eines Vorlaufs bzw. Rückstandes in den Dimensionen Zeit und Menge lässt sich sowohl der technische als auch der zeitliche Kapazitätsabgleich vorbereiten. Darüber hinaus können Auftragsfreigabestrategien nach dem Holprinzip über den Termin (nicht nur Bestand wie KANBAN) durchgeführt werden. V5 Seite 15

19 Pull-Prinzipien (I/III): KANBAN Puffer Auftrag Rohmateriallager Rohbearbeitung Feinbearbeitung Vormontage Endmontage Fertigwarenlager Karte Karte Karte Karte Informationsfluss Materialfluss Steuerung über bestimmte Anzahl ausgegebener Bestellkarten (jap. KANBAN) Anzahl Karten so lange verringern, bis die Fertigung gerade noch läuft Holprinzip (Pull) geringe Kapitalbindung in Zwischen- und Endlagern geeignet für Groß- und Massenfertigung nach dem Fließprinzip (Automobilindustrie) Seite 18 KANBAN ist im Sinne einer schlanken Produktion nicht nur eine Technik der Materialbereitstellung sondern auch Philosophie. Das Prinzip KANBAN, oder auch Just-in-time, integriert in seiner Vollendung alle relevanten Zulieferer und Teilfabriken und führt zur vollständigen Beseitigung aller Lagerbestände. Damit werden aber auch alle Sicherheitsnetze systematisch beseitigt. Hierdurch wird jedes Mitglied des umfangreichen Produktionsprozesses aber automatisch gezwungen, Probleme vorausschauend zu erkennen, bevor ernsthafte Störungen entstehen. Die Anfänge des Kanban-Systems gehen in die fünfziger Jahre dieses Jahrhunderts zurück. Zu dieser Zeit war die japanische Wirtschaft gezeichnet durch die in Japan bestehende Raumknappheit und durch den um sich greifenden Kapitalmangel. Diese Gründe zwangen die Unternehmer zu besonderen Anstrengungen, um ihre Lagerbestände zu reduzieren und den Materialfluss innerhalb des Fertigungsbereiches und auch zwischen Betrieben zu rationalisieren. Aus diesem Umdenken in den Betrieben entwickelte sich das Just-in-time-Prinzip (JIT) und als eine besondere Form der Realisierung von JIT das Kanban-System. Das Kanban-System zeichnet sich in erster Linie durch einen geringen Steuerungsaufwand aus und verfolgt darüber hinaus folgende logistischen Ziele: Reduzierung der Materialbestände, Verkürzung der Durchlaufzeiten, Erhöhung der Transparenz des betrieblichen Ablaufs, Steigerung der Arbeitsproduktivität, Zunahme der Flexibilität bezüglich der kurzfristigen Lieferbereitschaft und Erhöhung der Qualitätssicherheit. V5 Seite 16

20 Pull-Prinzipien (II/III): Conwip Puffer Auftrag Rohmateriallager Rohbearbeitung Feinbearbeitung Vormontage Endmontage Fertigwarenlager Karte Informationsfluss Materialfluss Conwip Steuerung ist eine Erweiterung des Pull-Prinzips durch Push-Komponenten Einsatz bei größerer Variantenzahl und der Fertigung teurerer Produkte Conwip-Regelkreis umfasst mehrere verkettete Arbeitssysteme Seite 19 CONWIP steht für Constant Work in Progress, also einen konstanten Umlaufbestand in der Fertigung. Die Fertigungssteuerung nach CONWIP ist eine Erweiterung des Pull-Prinzips durch Push-Komponenten, um einer größeren Variantenzahl und der Fertigung teurer Produkte gerecht zu werden. Im Gegensatz zum klassischen Kanban umfasst der CONWIP-Regelkreis mehrere verkettete Arbeitssysteme. Weiter geht die CONWIP-Karte erst dann an das Systemstart zurück, nachdem sie die ganze Kette von Arbeitssystemen zusammen mit dem Auftrag durchlaufen hat und das gefertigte Produkt aus dem Fertigteilpuffer entnommen wurde. V5 Seite 17

21 Pull-Prinzipien (III/III): BOA (Belastungsorientierte Auftragsfreigabe) Disposition Kunde Vorrat Eigenbedarf bekannter Auftragsbestand VH dringender Auftragsbestand Stellrad "Terminschranke" (Parameter Vorgriffshorizont VH) Stellrad "Belastungsschranke" (Parameter Einlastungsprozentsatz EPS) EPS Bestandsniveau freigegebener Auftragsbestand Plankapazität Lager [nach Wiendahl] Seite 20 Die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA) ist ein in der Durchsetzung stochastisch orientiertes Verfahren. Es wird periodenbezogen angewendet und benutzt den laufend errechneten Auftragsbestand (Zu- und Abgangsfunktion) vor den Arbeitsstationen als zentrale Steuergrösse. Aus dem gesamten Auftragsbestand werden jeweils nur solche Aufträge in den sog. dringenden Auftragsbestand übernommen, die innerhalb eines definierten Vorgriffshorizontes fertig gestellt werden müssen. Für einen in den dringenden Auftragsbestand übernommenen Auftrag wird überprüft, ob die durch diesen Auftrag ausgelösten Belastungsanteile (z.b. Arbeitsgänge auf unterschiedlichen Maschinen) unter einer definierten Belastungsschranke Platz finden. Indirekte Belastungsanteile - sie belasten die betrachtete Arbeitsstation erst nach vorheriger Abarbeitung eines oder mehrerer anderer Arbeitsgänge - werden entsprechend ihrer reduzierten Ankunftswahrscheinlichkeit mit einem ebenfalls reduzierten Belastungsanteil berücksichtigt. Findet auf diese Weise ein beliebiger Arbeitsgang des Auftrags keine freie Kapazität, so wird die Freigabe des gesamten Auftrages zurückgehalten. Vorteil dieses Verfahrens ist die hohe Flexibilität gegenüber Schwankungen auf der Verbrauchsseite. Allerdings führt gerade die Steuerung von Aufträgen mit vielen Arbeitsgängen bei diesem Verfahren häufig zu Problemen. V5 Seite 18

22 IT-Systeme zur Unterstützung der Produktionsplanung und -steuerung Planung: Planungsfunktionen von ERP-Systemen (MRP-Basis) Vielzahl von Eigenentwicklungen (zumeist auf MRP-Basis) Push-Steuerungen: Steuerungsfunktionen von gängigen ERP-Systemen Leitstände Advanced Planning and Scheduling (APS) Pull-Steuerungen : z.b.: Electronic- oder Web-Kanban (selbststeuernde Regelkreise) Optimierung: Simulation Losgrößenbildung Algorithmen Constraint Programming Metaheuristiken Seite 21 V5 Seite 19

23 Leistungsumfang gängiger ERP-Systeme (Praxis) 1. Durchlaufterminierung B A6 D A5 C F B A4 D F A2 A3 C F A1 B C 2. Kapazitätseinlastung auf Arbeitsplatz A A1 A2 A3 A4 A5 A6 3. Kapazitätsabgleich, Reihenfolgebildung (nach Rüstkriterien) A1 A2 A3 A6 A4 A5 Beginn Planperiode Zeit Ende Planperiode nicht mit ERP-Systemen auf Basis von MRP möglich Seite 22 V5 Seite 20

24 Leitstand (I/II): Dezentrale Arbeitssteuerung Bohrmaschine A Bohrmaschine B Bohrmaschine C Bohrmaschine D Gegenwart Rüstzeit Produktionszeit Störzeit Arbeitsfreie Zeit Verspätungszeit Auftrags-Nr. Arbeitsgang Beginn-Termin End-Termin Gegenwart Datum Uhrzeit (11.00 Uhr) (15.00 Uhr) Uhr Seite 23 Bild 20 Zentrales Element eines Leitstandes ist ein graphischer Farbbildschirm, der eine Reihe von Balkendiagrammen (Gantt-Charts) zeigt, beispielsweise in jeder Zeile die Belegung einer Kapazitätseinheit über der Zeitachse und in jeder Spalte die Zusammensetzung der Kapazitätsbelegung an einem Arbeitsplatz aus verschiedenen Betriebs- oder Kundenaufträgen. Mit Farben oder Rastern kann man weitere Informationen einbringen, wie etwa den Status eines Betriebsauftrags (geplant, in Arbeit, wartend, gestört). Auf diese Weise lassen sich z.b. die Kapazitätsauslastung, die Länge von Warteschlangen, aktive Transportmittel und der Füllungsgrad von Pufferlagern abbilden ( elektronische Plantafel ) oder die Vielzahl der Meldungen der Betriebsdatenerfassung zu wenigen aussagekräftigen Signalen bzw. Kennzahlen verdichten. Die Planungsarbeit am elektronischen Leitstand umfasst beispielsweise die Prüfung, ob die für den Start eines Auftrages benötigten Ressourcen bereitstehen (Verfügbarkeitsprüfung in einem sehr engen Zeitraster), die Zuordnung eines Auftrags zu einem Arbeitsplatz und zu einem bestimmten Starttermin, die Eingabe von Prioritätsregeln, nach denen ein Belegungsplan automatisch generiert wird, die Auswahl aus Umdispositionsmaßnahmen,die das IT-System anbietet, und die Simulation alternativer Maschinenbelegungen ( Welche Aufträge werden in welchem Maß verspätet, wenn auf Maschine XYZ ein Eilauftrag von zwei Tagen Dauer eingeschoben wird? ). V5 Seite 21

25 Leitstand (II/II): Zentrale Koordination ERP- System ERP-Plandaten Koordinations- Leitstand ERP- und Leitstanddaten Leitstand-Eckdaten ERP- bzw. Leitstand-Eckdaten Leitstand A Plandaten von Leitstand A Leitstand B Plandaten von Leitstand B Seite 24 Bild 21 Setzt man Leitstände stärker dezentral ein und integriert sie in einem Netzwerk, so benötigt man darüber hinaus in der Regel sog. Koordinationsleitstände für die Abstimmung zwischen den verschiedenen Leitstandbereichen. Konfliktsituationen werden so mit Hilfe zentraler Koordinationsregeln gelöst. Gemäß Bild fungiert ein Koordinationsleitstand als Bindeglied zwischen ERP-System und den übrigen Leitständen. Er verwaltet in erster Linie sowohl geplante ERP- als auch geplante und tatsächliche Leitstand-Eckdaten. V5 Seite 22

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