Produktionsmanagement II

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1 Werkzeugmaschinenlabor der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen Lehrstuhl für Produktionssystematik Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. G. Schuh Lehrstuhl für Produktionsmanagement Prof. Dr.-Ing. A. Kampker Produktionsmanagement II Enterprise Resource Planning I (ERP) Vorlesungsverantwortlicher: Dipl.-Ing. Sascha Fuchs Steinbachstr. 53B Raum 514 Tel.: S.Fuchs@wzl.rwth-aachen.de Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 0

2 Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis Seite 1 Terminübersicht Seite 2 Vorlesungslandschaft Seite 3 Glossar Seite 4 Kurzinhalt der Vorlesung Seite 5 Einordnung des Vorlesungsabschnitts im Gesamtkontext Seite 6 Vorlesung ERP-Systeme in der Produktionsplanung und -steuerung Seite 7 Historische Entwicklung von IT-Systemen der PPS Seite 13 Unternehmensspezifische Aufgabenschwerpunkte von ERP-Systemen Seite 21 Literatur Seite 31 Bilanz der Vorlesung Seite 32 Fragen zur Vorlesung Seite 33 Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 1

3 Terminübersicht: lfd. Nr. Vorlesungsthema Datum Verantwortlich V1 IT im Produktionsmanagement V2 Customer Relations Management V3 Enterprise Ressource Planning I V4 Enterprise Ressource Planning II V5 Enterprise Ressource Planning III V6 Supply Chain Management I V7 Supply Chain Management II V10 Erfolgreiche Unternehmensführung - Fallbeispiele (Gastvorlesung durch Prof. Noppen) V8 Product Lifecycle Management I V9 Product Lifecycle Management II V11 Digitale Fabrikplanung und Simulation V12 Business Engineering - Methodik zur Systemauswahl (Trovarit) Hr. Rittstieg Tel Hr. Bartoschek Tel Hr. Fuchs Tel Hr. Reil Tel Hr. Potente Tel Hr. Bauhoff (fir) Tel Hr. Hoeschen Tel Hr. Rauhut Tel Hr. Jung Tel Hr. Rauhut Tel Hr. Koch Tel Hr. Cuber (fir) Tel Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 2

4 Vorlesungslandschaft des Lehrstuhls für Produktionssystematik (SS 2008) Produktionsmanagement I Einführung in das Produktionsmanagement F&E, Produktplanung und Konstruktion Materialwirtschaft, Arbeitsplanung & -steuerung Unternehmens- & Prozessmodellierung Produktionsstrategien, Komplexitätsmanagement Fertigungs- und montagegerechte Konstruktion Konstruktionsaufgabe in Kleingruppe Konstruktionsbeispiele Konstruktionsrichtlinien Fabrikplanung Standortplanung Production Systems Logistik Produktionsmanagement II V1 IT im Produktionsmanagement V2 Customer Relations Management V3 Enterprise Ressource Planning I V4 Enterprise Ressource Planning II V5 Enterprise Ressource Planning III V6 Supply Chain Management I V7 Supply Chain Management II V8 Product Lifecycle Management I V9 Product Lifecycle Management II V10 Product Lifecycle Management III V11 Digitale Fabrikplanung und Simulation V12 Methodik zur Systemauswahl Kostenmanagement in Produktionsbetrieben Kostenrechnung Investitionsrechnung & -bewertung Bilanzen Technische Investitions- Planung Fertigungsmittelplanung Technologieplanung Kostenrechnung Innovationsmanagement mit Dr. Wiedeking Integrierte Managementaufgabe Produkt- und Produktprogrammplanung Organisation und Mitarbeiterverhalten Seite 3 Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 3

5 Glossar: Auslastung Die Auslastung bzw. der Nutzungsgrad stellen ein Verhältnis aus einer maximalen und der realen Faktorausnutzung dar. BDE = Betriebsdatenerfassung Die Betriebsdatenerfassung ist ein Überbegriff über die Erfassung verschiedener Ist-Daten aus dem Betriebsablauf (z.b.: Prozess-, Auftrags- und Maschinendaten). Disposition In der Disposition werden Aufträge mengenmäßig eingeteilt und den notwendigen Ressourcen zugeordnet. EAI = Enterprise Application Integration EAI stellt ein Konzept dar, mit dem unternehmensweit verschiedene Softwarestrukturen integriert werden sollen. ERP = Enterprise Ressource Planning ERP ist eine ganzheitliche, prozessorientierte Softwarelösung, die die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung erfüllt. MES = Manufacturing Execution System MES ist ein Produktionsleitsystem zum Fertigungsmanagement. Durch die direkte Anbindung an die Produktion ermöglicht es die Kontrolle der Fertigung in Echtzeit. MDE = Maschinendatenerfassung Die Maschinendatenerfassung beschreibt die Schnittstelle Produktionstechnik und der Informationsverarbeitung. zwischen Maschinen der MRP = Material Requirement Planning MRP befasst sich mit der Bedarfsermittlung, Beschaffung, Lagerung und Bereitstellung der zur Fertigung erforderlichen Rohstoffe, Teile und Komponenten. MRPI = Material Requirement Planning I MRP I wurde als Erweiterung zu MRP entwickelt um die Produktionskapazität in die Planung mit einzubeziehen. MRP II = Management Resource Planning II MRP II soll als Erweiterung zu MRP I noch strategische und wirtschaftliche Aspekte der Produktionsplanung berücksichtigen. Primärbedarf Der Primärbedarf Planungszeitraum. definiert die benötigte Menge an Fertigerzeugnissen in einem Sekundärbedarf Der Sekundärbedarf definiert die benötigte Menge an Rohteilen, Bau- und Unterbaugruppen zur Erfüllung des Primärbedarfs. Stücklistenauflösung Die Stücklistenauflösung stellt einen Bestandteil des Material Requirement Planning dar, bei dem ein Fertigungsauftrag in die verschiedenen Bedarfslisten wie z.b. Einzelteilen, Bau- und Unterbaugruppen aufgelöst wird. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 4

6 Kurzinhalt Vorlesung 3: ERP-Systeme (ERP = Enterprise Resource Planning) werden unter anderem genutzt, um die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) zu unterstützen. Im Laufe der Entwicklung von IT-Systemen wurde die Funktionalität dabei ausgehend von der reinen Mengenplanung hin zur unternehmensweiten Informationsintegration erweitert. Abhängig vom Auftragabwicklungstyp und den Unternehmenszielen müssen die Elemente der PPS unternehmensindividuell abgestimmt werden. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 5

7 Einordnung des Vorlesungsabschnitts ERP in den Gesamtkontext Produkte Lieferanten PLM Kunden SCM Unternehmen CRM ERP Ressourcen Quelle: WZL Seite 6 Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 6

8 Gliederung 1 ERP-Systeme in der Produktionsplanung und -steuerung 2 Historische Entwicklung von IT-Systemen der Produktionsplanung und -steuerung 3 Unternehmensspezifische Aufgabenschwerpunkte von ERP-Systemen Seite 7 Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 7

9 Enterprise Resource Planning für die Produktionsplanung und -steuerung Quelle: Luczak: Skript zur Vorlesung Arbeitswissenschaft I und Betriebsorganisation, Auftragsplanung und steuerung in modernen Unternehmensstrukturen Seite 8 Nach der klassischen Definition umfasst die technische Auftragsabwicklung alle Unternehmensbereiche, die ausgehend von der Erteilung des Konstruktionsauftrages bis zur Fertigmontage an der Herstellung eines Erzeugnisses beteiligt sind (grauer Bereich). Nach der erweiterten Definition (blauer Bereich) kommen noch die Unternehmensbereiche, die eine unmittelbare Schnittstelle zwischen Kunden und Unternehmen bilden (z.b. Vertrieb, Versand, Einkauf) hinzu. Somit unterstützt die PPS die gesamte technische Auftragsabwicklung vom Eingang einer Kundenanfrage bis zur Auslieferung des gewünschten Erzeugnisses. Die Produktionsplanung plant die Abläufe bei der Produkterstellung für eine bestimmte Zeit im Voraus unter Einhaltung gegebener Rahmenbedingungen und Verwirklichung vorgegebener Ziele. Die Produktionssteuerung veranlasst die Durchführung der Fertigungsaufträge und überwacht diese und realisiert somit die Planung trotz unvermeidlicher Änderungen hinsichtlich Auftragsmenge und -termin sowie trotz Störungen durch Personal- und Maschinenausfälle, Lieferverzögerungen und Ausschuss möglichst weitgehend. Das ERP ist eine ganzheitliche, prozessorientierte Softwarelösung, die die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung erfüllt und für alle angrenzenden Unternehmensbereiche die erforderlichen Informationen bereitstellt. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 8

10 PPS: Verortung der Produktion im vereinfachten Unternehmensmodell Verwaltung & Personal Vertrieb Entwicklung Einkauf Produkterstellung Fertigung Montage Kunde Lieferanten Logistik Distribution Materialfluss Informationsfluss Seite 9 Die Produkterstellung als Zentrum der Wertschöpfungskette kann im Herzen des Unternehmens gesehen werden. Weitere unterstützende Bereiche sind der Vertrieb sowie Verwaltung und Personalwesen. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 9

11 Aufgabenstruktur der PPS: Aachener PPS/ERP-Modell Kernaufgaben Querschnittsaufgaben Produktionsprogrammplanung Produktionsbedarfsplanung Fremdbezugsplanung und -steuerung Eigenfertigungsplanung und -steuerung Auftragskoordination Lagerwesen ERP - Controlling Datenverwaltung Quelle: Eversheim BH Seite 10 Aus der Erkenntnis vieler Unternehmen, dass die Liefertreue und die Lieferzeit zu wesentlichen Wettbewerbsfaktoren geworden sind, ergibt sich für die PPS eine, im Aachener PPS-Modell abgebildete, vernetzte Aufgabenstruktur. Die Kernaufgaben strukturieren die PPS-Funktionen mit dem Ziel, die Abwicklung eines Auftrags voranzutreiben. Dies umfasst die langfristige Produktionsprogrammplanung, die mittelfristige Produktionsbedarfsplanung, die kurzfristige Eigenfertigungsplanung und - steuerung sowie die ebenfalls kurzfristige Fremdbezugsplanung und -steuerung. Die Querschnittsaufgaben dienen einer bereichsübergreifenden Integration und Optimierung der PPS. Die Datenverwaltung wird beiden Aufgabenarten zugerechnet, da alle Aufgaben bei der Ausführung auf die Datenverwaltung zurückgreifen. Während bei der Serienfertigung die Erfüllung der Kernaufgaben im Vordergrund steht, liegt der Fokus in der Einzel- und Kleinserienfertigung auf der Auftragskoordination und der Projektsteuerung. [Quelle: Eversheim BH 14.10; Luczak, Eversheim 1997 S. 17ff] Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 10

12 Aufgabengliederung der PPS/ERP (1) Kernaufgaben Produktionsprogrammplanung Produktionsbedarfsplanung Fremdbezugsplanung und -steuerung Eigenfertigungsplanung und -steuerung Absatzplanung Bestandsplanung Primärbedarfsplanung Ressourcengrobplanung (auftragsanonym) Bruttosekundärbedarfsermittlung Nettosekundärbedarfsermittlung Beschaffungsartzuordnung Durchlaufterminierung Kapazitätsbedarfsermittlung Kapazitätsabstimmung Bestellrechnung Angebotseinholung/ -bewertung Lieferantenauswahl Bestellfreigabe Bestellüberwachung Losgrößenrechnung Feinterminierung Ressourcenfeinplanung Reihenfolgeplanung Verfügbarkeitsprüfung Auftragsfreigabe Auftragsüberwachung Ressourcenüberwachung Quelle: Luczak, Eversheim, 1997 Seite 11 In der Produktionsprogrammplanung werden die herzustellenden Erzeugnisse nach Art, Menge und Termin für einen definierten Planungszeitraum festegelegt. Ziel ist es, den Absatzplan auf seine Durchführbarkeit zu prüfen sowie die kundenanonyme Vorplanung und die kundenspezifische Auftragsplanung in einem Planungsraster abzustimmen. Die mittelfristige Produktionsbedarfsplanung hat die Aufgabe, ausgehend vom zu realisierenden Produktionsplan, welcher Ergebnis der Produktionsprogrammplanung ist, die hierzu erforderlichen Ressourcen zu planen. Dies umfasst die Materialbedarfsplanung sowie die Durchlaufterminierung und die Kapazitätsabstimmung. Als Ergebnis erhält man Eigenfertigungs- und Bestellaufträge nach Art, Menge und Bereitstellungstermin. [Quelle: Eversheim BH 14.10; Luczak, Eversheim 1997 S. 29ff] Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 11

13 Aufgabengliederung der PPS/ERP (2) Querschnittsaufgaben Quelle: Luczak, Eversheim, 1997 Auftragskoordination Lagerwesen ERP-Controlling Datenverwaltung Angebotsbearbeitung Auftragsklärung Auftragsgrobterminierung Ressourcengrobplanung (auftragsbezogen) Auftragsführung Lagerbewegungsführung Bestandssteuerung Lagerort - und Lagerplatzverwaltung Chargenverwaltung Lagerkontrolle Inventur Informationsaufbereitung Informationsbewertung Konfiguration Teileverwaltung Stücklistenverwaltung Arbeitsplanverwaltung Produktionsmittelverwaltung Plandatenverwaltung Auftragsverwaltung Kundenverwaltung Lieferantenverwaltung Seite 12 Die Querschnittsaufgaben haben eher zentralen Charakter und dienen dazu, die Effizienz der gesamten Wertschöpfungskette sicherzustellen. Die Auftragskoordination dient der Abstimmung der an einem Kundenauftrag beteiligten Bereiche und gewinnt mit abnehmender Eigenfertigung und zunehmender Unternehmenskooperation als so genanntes Auftragszentrum an Bedeutung. Das Lagerwesen hat die Führung, Bewertung und Beurteilung des Bestandes sowie das Bestandsmanagement zur Aufgabe. Dem ERP-Controlling obliegt im Rahmen der wirtschaftlichen Lenkung des Produktionsbereich die Aufgabe der Unterstützung der Produktionsleitung, indem es transparente und verständlich interpretierbare Informationen erarbeitet und der Produktionsleitung zur Verfügung stellt. [Quelle: Eversheim BH 14.10; Luczak, Eversheim 1997 S. 57] Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 12

15 MRP: Material Requirement Planning Das ursprüngliche MRP-Konzept, d.h. die Mengenbedarfsermittlung, wurde in den 50er Jahren entwickelt und bedeutet den Wandel von der verbrauchszur bedarfsorientierten Materialdisposition. MRP Mengenplanung Terminierter Produktionsplan für Endprodukte Primärbedarf (Erzeugnisse) Stücklistenauflösung Brutto-Sekundärbedarf Lagerbestände Netto-Sekundärbedarf Quelle: Scheer 1990 Seite 14 MRP befasst sich mit der Bedarfsermittlung, Beschaffung, Lagerung und Bereitstellung der zur Fertigung erforderlichen Rohstoffe, Teile und Komponenten. Ausgehend von einem terminierten Produktionsplan für Endprodukte werden beim MRP durch Stücklistenauflösung und Vorlaufverschiebung die Losgrößen der Vor- und Zwischenprodukte auf allen vorgelagerten Produktionsstufen so bestimmt und terminiert, dass ein zulässiger Gesamtplan entsteht. Es werden sämtliche benötigten Materialien in ausreichender Menge und zu einem solchen Zeitpunkt bereitgestellt, dass eine liefertermingerechte Produktion der Endprodukte möglich ist. Da MRP lediglich die materialwirtschaftlichen Aspekte des Planungsproblems behandelt, ist nicht sichergestellt, dass die vorhandenen Kapazitäten in jeder Periode ausreichen, um alle eingelasteten Aufträge auszuführen. Da keine Termin- und Kapazitätsplanung erfolgt, ist MRP lediglich für eine getaktete Serienfertigung geeignet. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 14

16 MRP I: Material Resource Planning I Mitte der 60er Jahre entstand das MRP I- Konzept als Erweite-rung von MRP, das erstmals auch die Produktionskapazität mit in die Planung einbezog. Da bei Einplanung der Aufträge nicht immer alle Informa-tionen über den genauen Produktionsablauf vorhanden sind, ist die Rückkopplung von Planungsergebnissen eines Planungsschrit-tes auf die vorangegangenen üblich. MRP I Produktionsprogrammplanung MRP Mengenplanung Termin- und Kapazitätsplanung Auftragsveranlassung und -überwachung Terminierter Produktionsplan für Endprodukte Primärbedarf (Erzeugnisse) Brutto-Sekundärbedarf Netto-Sekundärbedarf Stücklistenauflösung Lagerbestände Periodische Zusammenfassung Losgrößenberechnung Fertigungs- u. Montagelose Kapazitätsangebot Kapazitätsterminierung Feinterminierung der Fertigungsaufträge & Reihenfolgebildung Auftragsveranlassung Fertigungsfortschrittsüberwachung Quelle: Scheer 1990 Seite 15 Während sich MRP lediglich auf die Materialplanung bezieht, erweitert MRP I den Planungsumfang dahingehend, dass erstmals auch die Produktionskapazitäten Berücksichtigung finden. Es erfolgt eine detaillierte Feinplanung der einzelne Fertigungsaufträge auf den Kapazitäten. Ausgehend von den zusammengefassten Nettobedarfen werden mittels verschiedener Verfahren der Losgrößenberechnung Fertigungs- und Montagelose gebildet und anschließend unter Berücksichtigung des Angebots von Kapazitäten im Rahmen der Kapazitätsterminierung eingelastet. Die Durchsetzung dieser Planungsvorgaben ist Aufgabe der Steuerung. Diese umfasst die Feinterminierung der Fertigungsaufträge, die Veranlassung der arbeitsgangbezogenen Werkstattaufträge sowie die Überwachung des Fertigungsfortschritts. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 15

17 MRP II: Management Resource Planning II Quelle: Scheer 1990 In den 80er Jahren entstand dann das MRP II-Konzept, das zusätzlich wirtschaftliche und strategische Gesichtspunkte der Produktionsplanung berücksichtigte. Das MRP II-Konzept findet auch heute noch vielfältige Anwendung in der Produktionsplanung und -steuerung, da es die Basis für den größten Teil der existierenden IT- Systemen in diesem Bereich, die PPS- Systeme, ist. MRP II Geschäftsplanung Absatzplanung MRP I Produktionsprogrammplanung MRP Mengenplanung Termin- und Kapazitätsplanung Auftragsveranlassung und -überwachung Terminierter Produktionsplan für Endprodukte Primärbedarf (Erzeugnisse) Brutto-Sekundärbedarf Netto-Sekundärbedarf Stücklistenauflösung Lagerbestände Periodische Zusammenfassung Losgrößenberechnung Fertigungs- u. Montagelose Kapazitätsangebot Kapazitätsterminierung Feinterminierung der Fertigungsaufträge & Reihenfolgebildung Auftragsveranlassung Fertigungsfortschrittsüberwachung Seite 16 MRP II ist eine Methode für die Planung aller Ressourcen innerhalb eines Produktionsunternehmens. Es integriert die monetäre Geschäftsplanung, die marketingorientierte Produktionsprogrammplanung mit der fertigungsnahen Kapazitäts- und Materialbedarfsplanung sowie mit der Produktionssteuerung, Betriebsdatenerfassung (BDE) und der Maschinendatenerfassung (MDE). Die Planung erfolgt sequentiell mit einer Reihe von Feedback-Schleifen. MRP II ist aus MRP entstanden. MRP II liegt vor, wenn die Ergebnisse von MRP-Planungsvorgängen durch Rückkopplung für die Produktionsprogramm-planung weiterverwendet werden. Mit MRP II wird eine höhere Integrationsstufe von Planungen bezeichnet, deren Ergebnisse in weitere betriebliche Bereiche eingehen. MRP II ist geeignet für gut prognostizierbare Produktionsprozesse mit regelmäßigen Auftragseingängen. [Quelle: Competence Site / Gabler Wirtschaftslexikon] Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 16

18 Aufgabenerweiterung über ERP zu ERP II Quintessenz aus MRP II: Mit der Maximierung der Ressourcennutzung geht die Maximierung des Ertrages einher. ERP / ERP II: Integrierte Informationsbereitstellung und Steuerung, Überwachung und Koordinierung aller Prozesse und Aktivitäten innerhalb des Unternehmens BDE: Betriebsdatenerfassung PZE: Prozesszeiterfassung MDE: Maschinendatenerfassung CRM: Custom Relationship MIS: Management Information System SCM: Supply Chain Management MRPII ERP ERP II Fertigungssteuerung BDE/PZE/MDE Disposition Vertrieb Einkauf Logistik Finanzbuchhaltung Anlagenbuchhaltung Kostenrechnung Personalwesen Controlling/MIS Projektmanagement Dokumentenmanagement e-procurement SCM CRM Quelle: Infor business solutions AG Seite 17 Die Rolle des traditionellen ERP liegt in der internen Optimierung eines Unternehmens. ERP II-Systeme hingegen optimieren die gesamte Wertschöpfungskette durch Kollaboration mit allen Geschäftspartnern. Traditionelle ERP-Systeme konzentrierten sich auf die Produktion und die Logistik. ERP II- Syteme werden von Unternehmen aller Sektoren und Bereiche genutzt, einschließlich Service-Unternehmen, Regierungen und Schwerindustrie. Während ERP-Systeme nur innerhalb eines Unternehmens wirkten, verbinden ERP II- Systeme alle Handelspartner und erweitern ihre Grenzen damit über die des Unternehmens hinaus. Während alte ERP-Systeme monolithisch und geschlossen gestaltet waren, sind ERP II- Systeme Internet-basiert und offen zur Integration mit anderen Systemen. Der modulare Aufbau erlaubt den Nutzern, passende Module je nach Bedarf auszuwählen. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 17

19 MES als Bindeglied zwischen ERP und Prozessebene Koordinierungsebene ERP Operative Ebene Manufacturing Execution System (MES) Fertigungsleitstand Transportsteuerung Werkzeugverwaltung Ablaufsteuerung Qualitätsmanagement Betriebsdatenerfassung Prozessebene Materialverwaltung Maschinentreiber Zellenauftragsmanagement Robotermanager Zellenauftragskoordination Robotertreiber Werkzeugverwaltung Zelle Quelle: Infor business solutions AG Seite 18 ERP-Systeme unterstützen vor allem die grobe Produktionsplanung und -steuerung. Auf darunter liegenden Unternehmensebenen sind weitere detailliertere Aufgaben zu erfüllen, die insbesondere im Bereich der autonomen Ressourcenverwaltung und Steuerung liegen. MES liegen in einer Softwarearchitektur typischerweise unterhalb der ERP-Ebene. Dies bedeutet, dass häufig auf der ERP-Ebene die Planung für die Produktion erstellt wird, und dann an die MES-Ebene der Produktionsplan übergeben wird. Die MES- Ebene meldet hingegen an die ERP-Ebene den Abarbeitungsstatus der einzelnen Aufträge zurück, so dass dieser dort für die logistische Steuerung wie bspw. die Planung der nächsten Perioden verwendet werden kann. Gründe für die Trennung zwischen ERP und MES sind die technisch und betriebswirtschaftlich verschiedenen Anforderungen: Während ein ERP das gesamte Unternehmen im Fokus hat und dort über Werke und Linien hinweg eine logistische Optimierung auf aggregiertem Niveau ermöglichen soll, die zumeist keine Onlineaktualität erfordert, verwaltet ein MES meist nur eine Produktionslinie und muss dort neben den erforderlichen logistischen Steuerdaten auch beispielsweise technische Parameter online verwalten, die für ein ERP nicht von Interesse sind. MES sind in diesem Sinne der ausführende Arm von ERP. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 18

20 Als Teil von EAI umfasst ERP alle produktionsrelevanten Bereiche EAI ERP II Verwaltung & Personal Entwicklung ERP MRP II MRP I Einkauf MRP Lieferanten Vertrieb Produkterstellung Fertigung Montage Kunde MES Logistik Distribution EAI: Enterprise Application Integration ERP II: Enterprise Resource Planning II ERP: Enterprise Resource Planning MRP II: Management Resource Planning MES: Manufacturing Execution System CAD: Computer Aided Design MRP I: Material Resource Planning MRP: Material Requirement Planning Quelle: WZL Seite 19 Auf oberster Ebene integrieren Enterprise Application Integration-Systeme (EAI) alle verwendeten Subsysteme. Dies umfasst neben IT-Systemen zur Produkterstellung auch solche zur Produktentwicklung u.v.m.. Im Gegensatz zu anderen Integrationstechniken, wie der Funktionsintegration oder der Datenintegration, werden beim EAI-Ansatz die Implementationen der einzelnen Geschäftsfunktionen nicht verändert. Alle funktionalen Schnittstellen werden mittels Adaptoren (Schnittstellenumsetzer) abstrahiert. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 19

21 SAP R/3 Beispiel für ein etabliertes ERP-System Integrierte Gesamtlösungen Offene Systeme Client / Server- Architektur MM SD Vertrieb PP QM Produktionsplanung Qualitäts- Management PM Instandhaltung SAP R/3 FI Client / Server ABAP/4 HR Branchenlösungen Materialwirtschaft Personalwirt schaft IS Projektsystem CO Controlling WF Workflow TR Treasury PS Finanzwesen Umfassende Funktionalität Multinationalität Branchenneutralität Unternehmens- Datenmodell Seite 20 SAP R/3 zählt zu einem der etabliertesten ERP-Systeme. Die offene und modulare Struktur ermöglicht die bedarfsgerechte Auswahl aller benötigten Komponenten. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 20

23 Polylemma der Produktion L,DLZ,K,TT Leistung L hohe Auslastung Maximum Maximum Durchlaufzeit DLZ hohe Termintreue Minimum Gesamtkosten K geringe Kosten je Leistungseinheit Minimum Termintreue TT niedrige Durchlaufzeit Bestand 0 B DLZmin B Kmin B Plan B Lmax Wahl des optimalen Betriebspunktes Positionierungsbereich niedriger Umlaufbestand Seite 22 Die charakteristischen Eigenschaften von Produktionssystemen können durch einige Betriebskennzahlen eindeutig beschrieben können. Der Verlauf der Kennlinien ist dabei typisch. Wie aus der Abbildung zu erkennen ist, können nicht alle Ziele gleichzeitig optimal erfüllt werden, es gibt folglich nicht einen optimalen Betriebspunkt. Vielmehr kann sich ein Unternehmen, je nach Priorisierung der strategischen Ziele und seiner Interaktionsweise mit dem Kunden, auf unterschiedlichen Betriebspunkten positionieren. Da sich strategische Ziele im Laufe der Zeit verändern, ist der einmal gewählte Betriebspunkt nicht stationär, sondern kann während der Entwicklung eines Unternehmens variieren. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 22

24 Kundenentkopplungspunkt Einfluss auf die PPS und das ERP- System Programmfertiger Lieferant Kunde Variantenfertiger Auftragsfertiger Logistische Ziele vor dem hinter dem Kundenentkopplungspunkt Auslastung Bestände Durchlaufzeiten Termintreue Quelle: Eversheim Betriebshütte 14.4 Seite 23 Es ist anzustreben, die Produkte nach dem Auftragseingang zu fertigen. Falls dies aufgrund des Produktaufbaus, der Fertigungszeiten oder der Produktionsstruktur nicht möglich ist, müssen die Produkte weitgehend vorgefertigt werden. Dies ist jedoch bei Produkten mit hoher Variantenzahl oder gar bei kundenspezifischen Lösungen nicht möglich. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 23

25 Gliederung der relevanten Merkmale zur Beschreibung von Unternehmenstypen Initialmerkmale Erzeugnismerkmale Dispositionsmerkmale Fertigungsmerkmale Auftragsauslösungsart Erzeugnisspektrum Erzeugnisstruktur Ermittlung des Erzeugnis-/Komponentenbedarfs Auslösung des Sekundärbedarfs Beschaffungsart Bevorratung Fertigungsart Ablaufart in der Teilefertigung Ablaufart in der Montage Fertigungsstruktur Kundenänderungseinflüsse während der Fertigung Quelle: Luczak, Eversheim, 1997 Seite 24 Mit Hilfe des abgebildeten morphologischen Schemas werden Auftragsabwicklungsfamilien gebildet. Darunter werden Gruppen von Produktionsunternehmen verstanden, die sich in ihrer Auftragsabwicklung gemäß der Merkmale und Ausprägungen des hier angesprochenen Schemas gleichen. Die Erzeugnisse einer Auftragsabwicklungsfamilie können dabei durchaus auf technisch und physikalisch unterschiedlichen Prinzipien beruhen. (Eine genauere Beschreibung der einzelnen Merkmale und ihrer Ausprägungen findet sich in Luczak, Eversheim 1997 S. 76ff). Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 24

26 Typologie Auftragsfertiger" Quelle: Eversheim Betriebshütte Strukturgrößen Auftragsauslösungsart Erzeugnisspektrum Erzeugnisstruktur Ermittlung des Erzeugnis-/Komponentenbedarfs Bevorratung Auslösung des Sekundärbedarfs Beschaffungsart Produktionsart Ablaufart in der Fertigung Ablaufart in der Montage Produktionsstruktur Kundenänderungseinfluss während der Fertigung Auftragsorientiert produzierendes Unternehmen Produktion auf Produktion auf Bestellung mit Bestellung mit Einzelaufträgen Rahmenaufträgen typisierte Erzeugnisse Erzeugnisse nach mit kundenspezifischen Kundenspezifikationen Varianten mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur bedarfsorientiert auf Ergebnisebene auftragsorientiert weitgehender Fremdbezug teilw. erwartungsteilw. bedarfsorientiert auf Komp.ebene kundenanonyme Vor-/ kundenauftragsbezogene Endproduktion mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur teilw. auftragsorientiert teilw. periodenorientiert Fremdbezug in größerem Umfang Produktion auf Lager Standarderzeugnisse Standarderzeugnisse mit Varianten ohne Varianten erwartungsorientiert auf Komponentenebene erwartungsorientiert auf Erzeugnisebene Bevorratung von Bedarfspositionen auf unteren positionen auf oberen Bevorratung von Bedarfs- keine Bevorratung von Bedarfspositionen Strukturebenen Strukturebenen Einzel- und Kleinserienproduktion Einmalproduktion Serienproduktion geringteilige Erzeugnisse verbrauchsorientiert auf Erzeugnisebene periodenorientiert Fremdbezug unbedeutend Bevorratung von Erzeugnissen Massenproduktion Werkstattfertigung Inselfertigung Reihenfertigung Fließfertigung Standplatzmontage Gruppenmontage Reihenmontage Fließmontage Produktion mit großer Tiefe Änderungseinflüsse in größerem Umfang Produktion mit mittlerer Tiefe Änderungseinflüsse gelegentlich Produktion mit geringer Tiefe Änderungseinflüsse unbedeutend Seite 25 Beim Auftragsfertiger erfolgt die Produktion auf Bestellung mit Einzelaufträgen. Das Erzeugnisspektrum umfasst Erzeugnisse nach Kundenspezifikation, die in ihrer Struktur mehrteilig und komplex sind. Aufgrund der Fertigungsart Einzel- und Kleinserienproduktion erfolgt keine Bevorratung von Bedarfspositionen. Der Erzeugnis-/Komponentenbedarf ermittelt sich bedarfsorientiert auf Erzeugnisebene. Der Sekundärbedarf wird aufragsorientiert ausgelöst, wobei der Fremdbezug in größerem Umfang erfolgt. Werkstattfertigung ist das vorherrschende Fertigungsprinzip. Die Montage erfolgt an einem ortsfesten Arbeitsplatz. Die Fertigungstiefe ist groß. Das heißt, die Anzahl der Fertigungsstufen und aufeinander folgender Arbeitsgänge im Fertigungsprozess ist hoch. Kundeneinflüsse treten während der Fertigung in größerem Umfang auf. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 25

27 ERP-Gestaltung Auftragsfertiger" Lieferterminbestimmung Ressourcenplanung Angebotsbestätigung Kunde Kundenauftragsveranlassung und -überwachung Ressourcendisposition Fertigungssteuerung (dispositiv) kundenspezifische Produktentwicklung Beschaffung Produkterstellung Produkt Hauptregelkreis Quelle: Eversheim Betriebshütte Regelkreis Seite 26 Mit den oben beschriebenen Strukturgrößen und ihren Ausprägungen ergeben sich bestimmte Anforderungen an die PPS. Diese beeinflussen in großem Maße die Nutzung der einzelnen PPS-Funktionen. Vorrangige Produktionsziele Termintreue kurze Durchlaufzeiten Auskunftsbereitschaft Planungsfokus Koordination von Produktentwicklung und Produkterstellung Produktionsstart ohne exakte Spezifizierung des Produktes Berücksichtigung von unsicheren Auftragsangeboten unsichere Kapazitätsbedarfe und Bearbeitungszeiten Steuerungsfokus Auftragsveranlassung Auftragsüberwachung Reaktion auf kurzfristige Planabweichungen durch Kundenänderungswünsche Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 26

28 Typologie Programmfertiger" Quelle: Eversheim Betriebshütte Strukturgrößen Auftragsauslösungsart Erzeugnisspektrum Erzeugnisstruktur Ermittlung des Erzeugnis-/Komponentenbedarfs Bevorratung Auslösung des Sekundärbedarfs Beschaffungsart Produktionsart Ablaufart in der Fertigung Ablaufart in der Montage Produktionsstruktur Kundenänderungseinfluss während der Fertigung Programmgebunden produzierendes Unternehmen Produktion auf Produktion auf Bestellung mit Bestellung mit Einzelaufträgen Rahmenaufträgen typisierte Erzeugnisse Erzeugnisse nach mit kundenspezifischen Kundenspezifikationen Varianten mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur bedarfsorientiert auf Ergebnisebene auftragsorientiert weitgehender Fremdbezug teilw. erwartungsteilw. bedarfsorientiert auf Komp.ebene kundenanonyme Vor-/ kundenauftragsbezogene Endproduktion mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur teilw. auftragsorientiert teilw. periodenorientiert Fremdbezug in größerem Umfang Bevorratung von Bedarfspositionen auf unteren keine Bevorratung von Bedarfspositionen Strukturebenen Einmalproduktion Einzel- und Kleinserienproduktion Produktion auf Lager Standarderzeugnisse Standarderzeugnisse mit Varianten ohne Varianten erwartungsorientiert auf Komponentenebene erwartungsorientiert auf Erzeugnisebene Bevorratung von Bedarfspositionen auf oberen Strukturebenen Serienproduktion geringteilige Erzeugnisse verbrauchsorientiert auf Erzeugnisebene periodenorientiert Fremdbezug unbedeutend Bevorratung von Erzeugnissen Massenproduktion Werkstattfertigung Inselfertigung Reihenfertigung Fließfertigung Standplatzmontage Gruppenmontage Reihenmontage Fließmontage Produktion mit großer Tiefe Änderungseinflüsse in größerem Umfang Produktion mit mittlerer Tiefe Änderungseinflüsse gelegentlich Produktion mit geringer Tiefe Änderungseinflüsse unbedeutend Seite 27 Die Kennzeichen programmgebundener Produktionstypen unterscheiden sich in den betrieblichen Strukturgrößen völlig von denen auftragsorientierter Betriebstypen. Der Programmfertiger ist die zweite Extremform neben dem Auftragsfertiger. Im Gegensatz zur auftragsorientierten Produktion ist die Produktentwicklung nicht Gegenstand der Auftragsabwicklung. Sie ist bereits im Vorfeld abgeschlossen. Die Produktion erfolgt kundenanonym auf Lager. Die Produkte werden als Standarderzeugnisse ohne Varianten hergestellt. Sie weisen eine geringteilige Aufbaustruktur auf. Der Erzeugnis- bzw. Komponentenbedarf wird verbrauchsorientiert auf Erzeugnisebene ermittelt. Die Auslösung des Sekundärbedarfs ist periodenorientiert. Fremdbezug erfolgt nur in einem unbedeutenden Maße. Die Erzeugnisse werden bevorratet. Da sehr hohe Stückzahlen produziert werden, kommen als Ablaufart die Fließfertigung bzw. Fließmontage zum Einsatz. Die Fertigung ist durch eine geringe Tiefe mit einer Fertigungsstufe und wenigen aufeinander folgenden Arbeitsvorgängen gekennzeichnet. Kundenänderungseinflüsse gehen während der Fertigung nicht ein. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 27

29 ERP-Gestaltung Programmfertiger Produktionsprogrammplanung Absatzprognose Markt kundenanonyme Produktentwicklung Ressourcendisposition Auftragsveranlassung Auftragsüberwachung Kunde Beschaffung Produkterstellung Produktspektrum Quelle: Eversheim Betriebshütte Drucksteuerung Hauptregelkreis Regelkreis Fertigwarenlager Seite 28 Die Unterschiede zwischen Auftragsfertiger und Programmfertiger in den Merkmalsausprägungen bedingen auch andere Schwerpunkte in der Ausprägung und Nutzung einzelner PPS-Funktionen. Vorrangige Produktionsziele hohe und gleichmäßige Kapazitätsauslastung niedrige Kosten Planungsfokus keine Planung indirekter Bereiche ständige Materialverfügbarkeit minimaler Steuerungsaufwand zwecks Kosteneinsparung Steuerungsfokus Störungsbehebung minimaler Steuerungsaufwand zwecks Kosteneinsparung Betriebsmittelverfügbarkeit (Material, Werkzeuge, Vorrichtungen) Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 28

30 Typologie Variantenfertiger Quelle: Eversheim Betriebshütte Strukturgrößen Auftragsauslösungsart Erzeugnisspektrum Erzeugnisstruktur Ermittlung des Erzeugnis-/Komponentenbedarfs Bevorratung Auslösung des Sekundärbedarfs Beschaffungsart Produktionsart Ablaufart in der Fertigung Ablaufart in der Montage Produktionsstruktur Kundenänderungseinfluss während der Fertigung Variantenreich produzierendes Unternehmen Produktion auf Produktion auf Bestellung mit Bestellung mit Einzelaufträgen Rahmenaufträgen typisierte Erzeugnisse Erzeugnisse nach mit kundenspezifischen Kundenspezifikationen Varianten mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur bedarfsorientiert auf Ergebnisebene auftragsorientiert weitgehender Fremdbezug teilw. erwartungsteilw. bedarfsorientiert auf Komp.ebene kundenanonyme Vor-/ kundenauftragsbezogene Endproduktion Standarderzeugnisse mit Varianten mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur teilw. auftragsorientiert teilw. periodenorientiert Fremdbezug in größerem Umfang erwartungsorientiert auf Komponentenebene erwartungsorientiert auf Erzeugnisebene Bevorratung von Bedarfspositionen auf unteren positionen auf oberen Bevorratung von Bedarfs- keine Bevorratung von Bedarfspositionen Strukturebenen Strukturebenen Einzel- und Kleinserienproduktion Einmalproduktion Serienproduktion Produktion auf Lager Standarderzeugnisse ohne Varianten geringteilige Erzeugnisse verbrauchsorientiert auf Erzeugnisebene periodenorientiert Fremdbezug unbedeutend Bevorratung von Erzeugnissen Massenproduktion Werkstattfertigung Inselfertigung Reihenfertigung Fließfertigung Standplatzmontage Gruppenmontage Reihenmontage Fließmontage Produktion mit großer Tiefe Änderungseinflüsse in größerem Umfang Produktion mit mittlerer Tiefe Änderungseinflüsse gelegentlich Produktion mit geringer Tiefe Änderungseinflüsse unbedeutend Seite 29 Die bislang vorgestellten Extremformen treten in der Praxis nur selten in dieser deutlichen Ausprägung auf. Die meisten Unternehmen liegen mit ihrem Kundenentkopplungspunkt zwischen den beiden Extremformen. Bei Unternehmen mit einem breit gestreuten Erzeugnisspektrum kann der Kundenentkopplungspunkt sogar in Abhängigkeit der Erzeugnisse innerhalb des Unternehmens variieren. Die Bedeutung der Form Programmorientierte Produktion auf Lager ist im Laufe der industriellen Entwicklung zurück-gegangen. Eine vorwiegend programmorientierte Produktion findet sich heute noch im Konsumgüterbereich, z.b. bei Haushaltsgeräten. Die Anforderungen an die PPS steigen unabhängig vom Unternehmenstyp durch die stark zunehmende Variantenvielfalt. Ursache hierfür ist die Forderung der Kunden nach technischen Sonderlösungen, auf die Unternehmen der Einzelund Kleinserienproduktion, aber auch Unternehmen der Serienproduktion mit steigender Produkt-, Ablauf- und Produktionssystemkomplexität reagieren. Die Variantenvielfalt betrifft dabei sowohl die Sortimentsvielfalt als auch die Vielfalt auf Baugruppen- und Teileebene. Ein starkes Anwachsen von Teilenummern und eine Zunahme der Komplexität der Ablauforganisation und der Produktionssysteme führen zu erheblichen Problemen in der Produktionsplanung und -steuerung. Die PPS muss trotz schwieriger Randbedingungen, wie häufige Vorgangswechsel und erhöhter Fehleranfälligkeit bei hochautomatisierten Anlagen, die durch die Variantenvielfalt verursachten Anforderungen hinsichtlich des anfallenden Datenvolumens sowie der Termine, Kapazitäten, Auftragsverfolgung und Materialbereitstellung erfüllen. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 29

31 ERP-Gestaltung Variantenfertiger kundenanonyme Produktentwicklung Produktionsprogrammplanung Ressourcendisposition Vertrieb Absatzprognose Auftrag Auftragsveranlassung Auftragsüberwachung Kunde Produktspektrum Beschaffung kundenspezifische Produkterstellung Produkt Drucksteuerung Hauptregelkreis Quelle: Eversheim Betriebshütte Regelkreis Seite 30 Die besonderen Anforderungen an die PPS liegen in der Verbindung der teilweise konträren Merkmalsausprägungen, die sich beim Variantenfertiger ergeben. Vorrangige Produktionsziele hohe Auslastung niedrige Bestände Auskunftsbereitschaft Planungsfokus Programmplanung Mengenplanung optimale Produktreihenfolge aus Sicht des Produktionssystems Steuerungsfokus Störungsbehebung Überwachung von Leistung und Qualität Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 30

32 Literaturhinweise: /1/ Infor business solutions AG: informes Manufacturing Execution System Produktionsinformationsschrift, Friedrichsthal 2003 /2/ Infor business solutions AG: informes Produktionsbeschreibung Produktionsinformationsschrift, Friedrichsthal 2003 /3/ Eversheim; Schuh : Betriebshütte Produktion und Management. Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York. ISBN /4/ Scheer, A.-W.: Der computergesteuerte Industriebetrieb, Springer, Berlin/Heidelberg, 1990 /5/ Luczak; Eversheim.: Produktionsplanung und steuerung, Springer Verlag, 1997 /6/ Gabler Wirtschaftslexikon, 1997 Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 31

33 Bilanz der Vorlesung: Die Vorlesung gibt einen Überblick über das Aufgabenfeld der Produktions-planung und -steuerung. Das Aachener PPS Modell, als ein Beschreibungsmodell der PPS mit unterschiedlichen Blickwinkeln, wurde anhand der Aufgabensicht erklärt. Eine große Rolle in der Produktionsplanung und -steuerung spielt heutzutage die IT- Unterstützung. Systeme welche hier zum Einsatz kommen werden allgemein als ERP- Systeme bezeichnet. Sie basieren auf der MRP II Logik und decken das darin enthaltene Aufgabenspektrum ab. Die Planung wird dabei sukzessiv in mehreren Schleifen durchlaufen. Eine Stufe tiefer angesiedelt sind in Unternehmen häufig Detaillösungen, welche als MES-Systeme bezeichnet werden und die Spezialanforderungen in den eingesetzten Bereichen auf Shop Floor Ebene erfüllen. Gerade in der Planungsphase ist es wichtig, dass Zielgrößen festgelegt sind, nach denen eine Produktion ausgerichtet werden kann. Das nicht alle Zielgrößen gleichermaßen erfüllbar sind, ist mit Hilfe des Polylemmas der Produktion deutlich geworden. Bei der Konfiguration von ERP-Systemen spielt der Kundenentkopplungspunkt eine entscheidende Rolle. Er bestimmt wann die logistischen Ziele Auslastung und Termintreue in der Produkterstellung zu verfolgen sind. Je nach Unternehmenstypologie ergibt sich somit eine andere ERP-Systemkonfiguration. Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 32

34 Fragen zur Vorlesung: Welches sind die wesentlichen Bestandteile der technischen Auftragsabwicklung? Was sind die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung? Nach welchem Konzept sind die heutigen ERP-Systeme aufgebaut? Warum ist beispielsweise das Erreichen einer kurzen Durchlaufzeit bei gleichzeitig hoher Auslastung nicht möglich? Welche Unternehmenstypologien werden im wesentlichen unterschieden und durch welche Merkmale lassen sie sich differenzieren? Welche Aufgaben hat das ERP-System schwerpunktmäßig in den einzelnen Unternehmenstypologien zu erfüllen? Enterprise Resource Planning I (ERP) V03 S. 33