M. Schumann Produktion. Charakterisierung Integration von betriebswirtschaftlicher Datenverarbeitung technischer Datenverarbeitung

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1 M. Schumann Produktion Charakterisierung Integration von betriebswirtschaftlicher Datenverarbeitung technischer Datenverarbeitung Konzept: Computer Integrated Manufacturing (CIM) Betriebswirtschaftliche Seite: Vorgangskette beim Durchlauf von Aufträgen, physische Ausreifung des Produktes Produktionsplanung und -steuerung Technische Seite: Vorgangskette von Entwurf, physische Fertigung und Qualitätskontrolle C-Techniken Kreuzungspunkt: Computer Aided Manufacturing (CAM) Vorgangsketten nicht mehr trennbar Bsp: Werkstattsteuerung Reihenfolge der Bausteine: für Betriebe mit kundenindividueller Werkstattfertigung

2 M. Schumann Produktion Integration der beiden Stränge schwierig, da beide Bereiche historisch gewachsen, von verschiedenen Organisationseinheiten gestaltet eine große Zahl von physischen und logischen Prozessen miteinander verknüpft werden, Hardwarebausteine stammen dabei von unterschiedlichen Herstellern

3 M. Schumann CIM-Konzept

4 M. Schumann Produktion Problem intensive Wechselwirkung zwischen den einzelnen Modulen riesiges Simultanmodell notwendig Beispiel eines Wirkungsverbundes Erhöhung der Losgröße => höhere Lagerbestände => niedrigere Rüstzeiten => bessere Ausnutzung der Engpässe => Sinkende Durchlaufzeiten: bis Minimum nach Durchschreiten des Minimums: => Warteschlangen vor den Aggregaten, da große Lose bearbeitet werden => steigende Durchlaufzeiten Simultanoptimierung nicht realisierbar Idealtypische Reihenfolge der Module

5 M. Schumann Wirkungsverbund in der Fertigung Fertigungsprobleme Lagerbestand Durchlaufzeit Verschwendete Kapazität an Engpässen Losgröße

6 M. Schumann Primärbedarfsplanung Primärbedarf: Mengen einzelner Endprodukte Abgleich von geplanten Absatzmengen und vorhandene Fertigungskapazitäten Frühzeitige Abstimmung von Kapazitätsangebot und -bedarf verhindert, dass Produktion mit unrealistischen Aufträgen überlastet wird Hilfsmittel: Absatzprognosen auf statistischer Basis Matrizenmodell

7 M. Schumann Materialbedarfsplanung Zerlegung der Bedarfe an Endprodukten (Primärbedarf) Auflösung von Stücklisten (Sekundärbedarf) AS ermittelt Bruttobedarfe Abgleich mit Lagerbeständen => Nettobedarf (Reservierungen, Zugänge, Werkstattbestand) AS prüft: Lohnt sich Raffen von Bedarfen? Ergeben sich kostengünstige Lose? Verschnittoptimierung (Aluminium-, Glas-, Textil-, Papierindustrie)

8 M. Schumann Materialbedarfsplanung Entscheiden: Auflösung des gesamten Bedarfes Auflösen der Differenzen bei Bedarfsänderungen? Ermittlung der Fertigstellungstermine einzelner Bauteile (Vorlaufzeiten berücksichtigen) Ergebnis: grobgeplante Produktionsaufträge (Eigenfertigung) grobgeplante Fremdbedarfe

9 M. Schumann Erzeugnisstruktur eines Produktes I A 2 B D C 1 D = Enderzeugnis = Baugruppe = Einzelteil

10 M. Schumann Durchlaufterminierung Ermittlung der Starttermine der einzelnen Arbeitsgänge Berücksichtigen: Vernetzung einzelner Arbeitsgänge Methode: Rückwärtsterminierung: Errechnung des Starttermins ausgehend von den Endterminen aus MRP II keine Berücksichtigung von Kapazitätsgrenzen Problem: AS stellt fest, Starttermin für Arbeitsgang liegt vor Gegenwart Lösungen: Durchlaufzeit verkürzen durch Splittung Reduktion der Übergangszeiten AS wägt ab: Zeiteinsparung wie groß? Zusätzlicher Aufwand (Rüstkosten)?

11 M. Schumann Rückwärtsterminierung

12 M. Schumann Kapazitätsausgleich bisher: keine Berücksichtigung von Kapazitäten Problem: Über- oder Unterlastung von Aggregaten Problem: zu viele gleichzeitig zu verarbeitende Parameter Mustererkennungsfähigkeiten des Menschen dem Computer überlegen Gipfel in Periode 10 in Tal der Periode 9 kippen

13 M. Schumann Kapazitätsausgleich

14 M. Schumann Kapazitätsausgleich keine Automatisierung des Kapazitätsausgleich Anzeigen des Kapazitätsgebirges im Leitstand Angabe von weiteren Informationen zu Aufträgen Verknüpfung der Aufträge untereinander (Auswirkung der Verschiebung) Kosten von kapazitätserweiternden Maßnahmen (Überstunden) Ausweichmöglichkeiten (vorübergehend stillgelegte Aggregate Umdisposition obliegt dem Fertigungsplaner Konsequenzen der Disposition werden simuliert

15 M. Schumann Verfügbarkeitsprüfung Prüfen der Verfügbarkeit der Ressourcen: Maschinen Materialien Steuerprogramme qualifiziertes Personal (Maschinenbediener, Skill code) Betriebsrat ist gegen Speicherung von Skills Verfügbarkeitsprüfung zuerst für wichtige Aufträge Aussondern von Aufträgen, für die keine Ressourcen zur Verfügung stehen Anzeigen von Informationen Entscheidungen trifft Disponent

16 M. Schumann Auftragsfreigabe Aufträge müssen für Produktion freigegeben werden Parametergesteuerte Auswahl der zu produzierenden Aufträge Methode: Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Ausgangspunkt: Lead-Time-Syndrom Durchlaufzeiten hängen von Ergebnissen der Produktionsplanung ab Durchlaufterminierung arbeitet mit Näherungswerten (aufgerundete Werte) Auftragsfreigabe erfolgt zu früh lange Warteschlangen vor Aggregaten hohe Werkstattbestände Aufträge werden noch früher freigegben

17 M. Schumann Auftragsfreigabe Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Ziel: so viele Aufträge, daß gerade keine Unterbeschäftigung entsteht möglichst geringer Werkstattbestand Beobachtung: kleine Absenkung der Werkstattbestände überproportional sinkende Durchlaufzeiten kleine Einbußen bei der Kapazitätsauslastung

18 M. Schumann Auftragsfreigabe Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Funktionsweise: System erstellt pro Aggregat ständig Belastungsverlauf Leistungsverlauf gegenüber Belastungsverlauf:kumulierte Arbeitszeiten Leistungsverlauf: abgearbeitete und rückgemeldete Aufträge Differenz: Werkstattbestand mittlere Durchlaufzeit bei gegebener Kapazität

19 M. Schumann Auftragsfreigabe Belastungsorientierte Auftragsfreigabe Funktionsweise: System ermittelt Dringlichkeit der einzelnen Aufträge: Berechnung des Produktionsbeginntermins Alle Aufträge mit Beginntermin innerhalb einer Terminschranke sind dringlich Belastung eines Aggregates > tatsächliches Auftragsvolumen (Puffer!) Belastungsschranke System lastet Auftragskandidaten in Reihenfolge der Beginntermine bis zum Erreichen der Belastungsschranke ein. Voraussetzung: gut funktionierende Betriebsdatenerfassung

20 M. Schumann Werkstattsteuerung Feindisposition der eingeplanten Aufträge Aufgaben der Werkstattsteuerung: Bearbeitungsreihenfolge von Aufträgen auf einem Arbeitsplatz finden minimale Durchlaufzeit minimale Kkapitalbindung maximale Kapazitätsauslastung minimale Umrüstkosten Gewichtung der Ziele kann schwanken aktuelle strategische Lage konjunkturbedingt maximale Terminssicherheit Auswahl der Betriebsmittel (mehrere unterschiedliche alte Aggregate) Exaktere Bestimmung der Beginn- und Endzeitpunkte der Arbeitsgänge komplexe Aufgabe keine Vollautomatisation möglich Entwicklung von starken Leitständen

21 M. Schumann Werkstattsteuerung Fertigungsdokumente: Laufkarte Lohndokumente Materialentnahmescheine Materialablieferungsscheine Material- / Werkzeugbereitstellungsmeldung Rückmeldepapiere Fertigungsauftragsplan Betriebsmittelbelegungsplan Übermitteln der Arbeitsgänge an Vormerkspeicher Veranlaßte Fertigungsaufträge

22 M. Schumann Werkstattsteuerung Grundmodell der Werkstattsteuerung: Prioritätsregeln Auftrag, der am besten zum aktuellen Rüstzustand des Aggregats passt niedrige Umrüstkosten Auftrag, der am meisten Kapital bindet (Reduktion der Kapitalbindung) First come first served Auftrag, dessen Fertigstellungstermin am nächsten liegt (hohe Termintreue) Auftrag mit der geringsten Schlupfzeit (hohe Termintreue) der die höchste (extern gegebene) Prioritätsziffer besitzt Kombinationen Problem: Identifikation der geeigneten Regel Pflege der benötigten Parameter Wirkungen der Regeln schwer abschätzbar (Selbsverstärkungseffekt)

23 M. Schumann Computer Aided Manufacturing IV-Unterstützung der Produktion Verwaltung von numerische gesteuerten Maschinen Steuerung von Fertigungszellen Flexiblen Fertigungssystemen Robotern Transportsystemen Verwalten von Lagern (Pufferlager)

24 M. Schumann Computer Aided Manufacturing Charakterisierung von CAM (1) Begleitung des Materialflusses über mehrere Phasen Automatische Rüstung von Aggregaten mit Betriebsmitteln Erfassung von Stillstands- und Bearbeitungszeiten Erkennung von defekten Werkzeugen Auswechseln der Werkzeuge Entnahme der Materialien gemäß der Produktionspläne Zuführung der Materialien zu den Aggregaten Steuerung der Fertigungsprozesse Dirigieren fahrerloser Transportsysteme Verpackung des Fertigerzeugnisses Bereitstellung für den Versand Koordination durch Leitrechner (Produktionsleitsystem) menschenarme Fabrik

25 M. Schumann CAM und Materialfluss M a t e r i a l f l u s s

26 M. Schumann Computer Aided Manufacturing Charakterisierung von CAM (2) Konstruktion von mehrstufigen CAM-Hierarchien Dezentralisierung von Steuerungsdateien und -programmen Übergeordnete Module geben den untergeordneten Modulen Eckdaten Auf jeder Ebene wird autonom disponiert Störungen sollen auf der betroffenen Hierarchieebene aufgefangen werden Zu starke Modularisierung führt zu suboptimalen Lösungen

27 M. Schumann Hierarchien innerhalb des CAM-Komplexes/ Informationsarchitektur

28 M. Schumann Betriebsdatenerfassung (BDE) Voraussetzung für Produktionsfortschrittskontrolle Einlesen der aus der Fertigung zurückkehrenden Meldungen Zeitdaten Mengendaten Lohndaten Materialentnahmedaten Qualitätskontrolldaten Vielzahl von Hard- und Software-Lösungen (maschinell lesbare Belege) Herausforderung der BDE möglichst vollständig automatische Datenerfassung vollständig automatische Prüfung der Daten auf Richtigkeit Vollständigkeit

29 M. Schumann Betriebsdatenerfassung (BDE) Informationstransfer gesprochene Steueranweisungen über Spracheingabe Ausgabe von Warnungen über Sprachausgabe Detaillierte Benutzerführung über optische Anzeigen Erfassung des chemischen Zustands von Produkten über Bio-Sensoren Automatische Identifikation eines Produktes über Transponder-Boxen

30 M. Schumann Produktionsfortschrittskontrolle Kontrolle des Fertigungsfortschrittes mit Hilfe der erfaßten Daten Verbuchung der Daten in den Vormerkdaten der erfaßten Aufträge Problem: physische Produktion oftmals schneller als Informationsfluß Ausgabe von Mahnungen im Falle des Verzugs Evtl. Hinweis an Vertrieb, wenn Termin nicht eingehalten werden kann PFK gibt auch reservierte Kapazitäten wieder frei

31 M. Schumann Produktionsfortschrittskontrolle Nutzt Daten der Betriebsdatenerfassung Erkennt hieraus Fertigungsfortschritt Bei Terminüberschreitungen werden Mahnungen ausgegeben

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