Bichler / Kalker / Wilken. Logistikorientiertes PPS-System

Bichler / Kalker / Wilken. Logistikorientiertes PPS-System

SICHLERI KALKER/WILKEN LOGISTIKORIENTIERTES PPS-SYSTEM KONZEPTION, ENTWICKLUNG UND REALISIERUNG UNTER BESONDERER MITARBEITVON RALF WEB ER, FA RAMA RZ YOUSE FlAN UND PAUL REBER SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH

Die Deutsche Bibliothek- CIP-Einheitsaufnahme Bichler, Klaus: Logistikorientiertes PPS-System: Konzeption, Entwicklung und Realisierung 1 Bichler; Kalker; Wilken. Unter besonderer Mitarb. von Ralf Weber... ISBN 978-3-409-13746-1 ISBN 978-3-663-10684-5 (ebook) DOI 10.1007/978-3-663-10684-5 NE: Kalker, Peter:; Wilken, Ernst: Springer Fachmedien Wiesbaden 1992 Urspriinglich erschienen bei BetriebswirtschaftlicherVerlag Dr. Th. Gabler GmbH, Wiesbaden -Berlin 1992 Lektorat: Ulrike M. Vettcr Das Werk einschliel3lich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschiitzt. Jede Verwertung aul3erhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulăssig und strafbar. Das gilt insbesondere ftir Vervielfaltigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Hochste inhaltliche und technische Qualităt unserer Produkte ist unser Ziei. Bei der Produktion und Verbreitung unserer BUcher wollen wir die Umwelt schonen: Dieses Buch ist auf săurefreiem und chlorarm gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschweil3folie besteht aus Polyăthylen und damit aus organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Verbrennung Schadstoffe freisetzen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dal3 solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wăren und daher von jedermann benutzt werden durften. ISBN 978-3-409-13746-1

Vorwort Dieses Buch wendet sich an Führungskräfte, die das enorme Potential der Logistik kennenlernen wollen und mit Hilfe eines PPS-Systems in ihrem Unternehmen hohe Flexibilität, kurze Durchlaufzeiten und minimale Bestände anstreben. Die vorliegenden Ausführungen wenden sich zudem an Studenten, um diesen die praktische Umsetzung logistischer Ideen darzustellen. Im Rahmen dieser Ausarbeitungen werden schwerpunktmäßig die folgenden Problemstellungen eines Unternehmens angesprochen: - Sie wollen die Machbarkeit des Auftrages schon bei dessen Eingang sicherstellen. - Sie wollen Ihren Kunden zuverlässige Liefertermine nennen und diese auch einhalten. - Sie wollen Ihren Kunden eine kürzere Lieferzeit anbieten als Ihre Mitbewerber. - Sie wollen Sondermaßnahmen, die den normalen Produktionsablauf verändern, möglichst schon in der Planungsphase durch rein planerische Mittel umgehen und diese nur zulassen, wenn sie nicht zu vermeiden sind. - Sie streben kurze Durchlaufzeiten und minimale Bestände an. - Sie wollen Ihre vorhandenen Ressourcen durch eine simultane Einplanung optimal nutzen. - Sie wollen Ihre kapitalintensiven Ressourcen, die meist auch Ihre Engpässe darstellen, optimal nutzen. - Sie steuern mit einer kundenanonymen Vorfertigung eine Bevorratungsebene, von der aus Ihre kundenauftragsorientierte Vor-/Endmontage mit einer hohen Lieferbereitschaft versorgt wird. - Sie wollen Ihre Fertigung fraktal gestalten und hierbei in Rahmen der Humanzentrierung den Menschen in den Mittelpunkt rücken. Dieses Buch entstand aufgrund langjähriger Erfahrung in der Einführung von PPS-Systemen, wobei wir zu der Erkenntnis kamen, daß mit den vorhandenen, konventionellen Systemen logistische Ziele, wie Bestandsverringerung, Verkürzung der Durchlaufzeiten und hohe Liefertermintreue nicht erreicht werden können. Im Mittelpunkt des neu konzipierten logistikorientierten PPS-Systemes steht somit die nachhaltige Beschleunigung des Auftrags- und Materialflusses im Industrieunternehmen. Nur hierdurch lassen sich die angestrebten logistischen Zielgrößen verwirklichen und somit strategische Potentiale, die die Zukunft des Unternehmens garantieren, schaffen. Für die Mitarbeit bei der Entwicklung des logistikorientierten PPS-Systemes danken wir den Mitarbeitern der Fa. Wilken GmbH, Herrn Paul Reber, Herrn Dipl.-Ing. Faramarz Yousefian, Herrn Thomas Wilzeck und Herrn Rainer Guth. Unser besonderer Dank gilt V

auch den beiden Studenten der Fachhochschule Nürtingen Herrn Ralf Weber und Herrn Stefan Hefele, die mit ihrem Engagement in erheblichem Maße zum Gelingen dieses Werkes beitrugen. Des weiteren möchten wir uns bei der Fa. fischerwerke, Artur Fischer GmbH & Co. KG, 7244 Tumlingen/Waldachtal, für die Erlaubnis, ihren Modell-Spielzeuglastwagen abbilden zu dürfen, recht herzlich bedanken. Nürtingen, Friedrichshafen, Ulm Dezember 1991 VI

Inhaltsverzeichnis 1. 1.1. 1.2. 1.3. 2. 2.1. 2.1.1. 2.1.2. 2.1.3. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 3. 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.4. 3.4.1. Vorwort Abbildungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Managementübersichten CIM:-Modell Grundsätzliche PPS-Strategien Der Vergleich von konventionellen und logistikorientierten PPS-Systemen Das Unternehmen der Zukunft Wandel in den Anforderungen Veränderungen in der Arbeitswelt Veränderungen im Unternehmen Veränderungen in den Fertigungsprinzipien Die Logistik als strategische Größe im Unternehmen Die steigende Bedeutung des Faktors Logistik Die zukünftige Betrachtung der Logistikziele CIM und PPS Computer Integrated Manufacturing (CIM) Der Begriff des Computer Integrated Manufacturing Das CIM-Modell CIM und Logistik Relationale Datenbanken zur Verwirklichung von CIM Produktionsplanung und -steuerung (PPS) Der Begriff der Produktionsplanung und -steuerung Die Entwicklung der PPS-Systeme Funktionen und Abläufe in PPS-Systemen Konventionelle PPS-S ysteme Kennzeichen und Schwachstellen konventioneller PPS-Systeme Der typische Funktionsablauf in konventionellen PPS-Systemen Die Trennung der PPS-Systeme in pp und S Grundsätzliche Strategien in PPS-Systemen Just-in-Time (JIT) VII V XIII XVI 1 1 2 4 6 6 6 7 8 9 9 11 12 12 12 12 13 15 16 16 17 19 22 22 25 27 29 29

3.4.2. Optimized Production Technology (OPT) 31 3.4.3. Manufacturing Resources Planning (MRP II) 33 3.4.4. Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA) 35 3.4.5. KANBAN 37 3.4.6. Fortschrittszahlen 39 3.5. Logistikorientierte PPS-Systeme 40 3.5.1. Der Begriff der Logistik 40 3.5.2. Kennzeichen eines logistikorientierten PPS-Systems 42 3.5.3. Just-in-Time als zentrale Steuerungsphilosophie 44 4. Leitgedanken und Instrumente logistikorientierter PPS-Systeme 45 4.l. Leitgedanken 45 4.1.1. Angewandte Prinzipien in logistikorientierten PPS-Systemen 45 4.1.2. Die unterschiedlichen Fertigungstypologien 48 4.1.3. Die Teileklassifizierung im Mittelpunkt des logistikorientierten PPS-Systems 49 4.2. Instrumente zur Realisierung eines logistikorientierten PPS-Systems 51 4.2.1. Die ABC-/XYZ-Kennung 51 4.2.2. Die Produkt-Quantum-Analyse (PQ) 53 4.2.3. Die Duale Prognose 54 4.2.4. Die Lagerreichweitenanalyse 55 4.2.5. Simulationen 56 5. Gesamtkonzept des logistikorientierten PPS-Systems 59 5.l. Ablauf und Gesamtdarstellung eines logistikorientierten PPS-Systems 59 5.1.1. Der Ablauf des logistikorientierten PPS-Systems 59 5.1.2. Graphische Gesamtdarstellung des logistikorientierten PPS-Systems 61 5.2. Kurzbeschreibung des Gesamtkonzeptes 62 5.2.1. Die Produktionsprogrammplanung 62 5.2.2. Die Auftragsdisposition 62 5.2.3. Die Fertigungssteuerung 63 5.2.4. Die Werkstattsteuerung 63 5.2.5. Zusammenfassung 64 6. Die Basisdaten 65 6.l. Erklärung zum Beispiel "Lastwagen" 66 6.2. Der Teilestamm und die Stückliste 67 VIII

6.3. Der Arbeitsplan mit den Arbeitsfolgen 68 6.4. Die Materialflußorganisation 70 6.5. Die Kapazitäten 71 6.6. Der Schichtplan 73 6.7. Die Betriebsmittel 74 6.8. Die T-Konten 75 6.9. Die konventionelle Darstellung der Basisdaten 78 6.10. Der Materialflußplan 79 6.10.1. Die logistikorientierte Darstellung der Basisdaten 79 6.10.2. Die Definition der Ressourcen 81 6.10.3. Der Aufbau eines Materialflußplanes 82 6.10.4. Beispielhafte Darstellung 85 6.10.5. Zusammenfassung 89 7. Ressourcenplanung und Auftragsnetze 90 7.1. Der Begrüf der Simultanplanung 90 7.2. Die unterschiedlichen Planungsprinzipien 91 7.2.1. Das Prinzip der simultanen Planung 91 7.2.2. Das Prinzip der engpaßorientierten Planung 92 7.2.3. Das Prinzip der zeitpunktgenauen Einplanung 94 7.3. Die Auftragsnetze 97 8. Produktionsprogrammplanung 100 8.1. Die Produktionsprogrammplanung und das Auftragsbildungsverfahren 101 8.1.1. Überblick über die Produktionsprogrammplanung 101 8.1.2. Das konventionelle Auftragsbildungsverfahren 103 8.1.3. Das logistikorientierte Auftragsbildungsverfahren 104 8.2. Der Ablauf der logistikorientierten Produktionsprogrammplanung 105 8.2.1. Die rollierende zukunftsorientierte Absatzplanung 105 8.2.2. Die Bedarfsprognose der Endprodukte pro Periode 106 8.2.3. Die Stücklistenauflösung bis zur Bevorratungsebene 107 8.3. Die Duale Prognose als Instrument der Produktionsprogrammplanung 108 IX

8.3.I. Die Materialwirtschaftsprognose 108 8.3.2. Die Abweichungsanalyse zur Fixierung der Periodenbedarfe 109 8.3.3. Der Vergleich der Prognosewerte mit den Planungsgrundlagen IST 109 8.4. Die Betrachtung der 1-, ll- und m-teile 110 8.4. I. Die verbrauchsgesteuerten I-Teile 110 8.4.2. Die plangesteuerten II-Teile 112 8.4.3. Die auftragsgesteuerten III-Teile 113 8.5. Die Ermittlung der geplanten Aufträge 113 8.5.I. Der Brutto- / Nettobedarf der Teile 113 8.5.2. Die Bestimmung des Auflagezeitraums 114 8.5.3. Die Auftragsbildung im logistikorientierten PPS-System 114 8.6. Die graphische Darstellung der Produktionsprogrammplanung 118 8.7. Beispiel für den Ablauf der Produktionsprogrammplanung 119 8.8. Die Produktionsprogrammplanung bei Einzelfertigern 121 8.9. Zusammenfassung 121 9. Auftragsdisposition 122 9.1. Die Einordnung der Auftragsdisposition in das PPS-Umfeld 122 9.2. Der Ablauf der Auftragsdisposition 123 9.2.I. Der Kundenauftragseingang 124 9.2.2. Die Zuordnung zu den Materialflußplänen 125 9.2.3. Stücklistenauflösung und Betrachtung der I-,II- und III- Teile 127 9.2.4. Die simultane Einplanung der III-Teile 127 9.2.5. Vorgehensweise bei der Einlastung 130 9.2.6. Vorwärts-/ Rückwärtsterminierung 135 9.2.7. Die Verfügbarkeitsprüfung der Ressourcen 136 9.2.8. Das Kundenauftragsnetz 138 9.3. Beispiel zur Auftragsdisposition 141 9.4. Zusammenfassung 142 10. Fertigungssteuerung 143 10.1. Die JIT-Produktion als Steuerungsphilosophie 143 10.2. Zielsetzung und Teilfunktionen 144 10.3. Einordnung der Fertigungssteuerung in das PPS-Umfeld 146 X

10.4. Ablauf der Fertigungssteuerung für die I-Teile 147 10.5. Ablauf der Fertigungssteuerung für die ll-teile 148 10.6. Ablauf der Fertigungssteuerung für die ill-teile 149 10.6.1. Die Vorgehensweise der Optimierung 149 10.6.2. Synchronisation 154 10.6.3. Ergebnis der Optimierung/Synchronisation 156 10.6.4. Die Kopplung der Kundenauftragsnetze und der Planaufträge 156 10.7. Die Überwachung und Steuerung des Fertigungsablaufs 158 10.7.1. Generelle Betrachtung der Überwachung und Steuerung 158 10.7.2. Die Störorganisation bei IIII-Teilen 159 10.7.3. Reaktionen auf Störungen bei auftragsorientierten Teilen 161 10.8. Zusammenfassung 162 11. Werkstattsteuerung 163 11.1. Zielsetzung 163 11.2. Einordnung der Werkstattsteuerung in das Systemumfeld 165 11.3. Ablauf der Werkstattsteuerung 166 11.4. Störorganisation 168 11.4.1. Erfüllung laut Plan 169 11.4.2. Regelungsmöglichkeiten bei nicht planmäßigen Abläufen 169 11.4.3. Funktionale Regelkreise innerhalb der Störorganisation 171 11.5. Aufgaben / Zuständigkeiten 172 12. Betriebsdatenerfassung 173 12.1. Begriff und Einordnung der Betriebsdatenerfassung 173 12.2. Arten von Betriebsdaten 175 12.3. Zusammenfassung 176 13. Das CIM/PPS-Datenmodell der IBM GmbH 178 13.1. Die Zielsetzung des Datenmodells 178 13.2. Die Beschreibung der Anwendungsbereiche 179 13.3. Das Dermitionseinheitenmodell 180 XI

13.4. 13.5. 14. Das Entity-Relationship-Modell am Beispiel der Arbeitsplanverwaltung Das Erstellen von integrierten Anwendungen Das CIM/PPS-Datenmodell der Wilken GmbH 184 185 187 Literaturverzeichnis Stich wortverzeichnis 190 192 XII

Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Das CIM-Modell als Grundlage eines logistikorientierten PPS-Systems 1 Abb. 2: Die Determinanten der Unternehmenspolitik 6 Abb. 3: Strukturwandel in der Fertigung 9 Abb. 4: Anteile an der Fertigungsdurchlaufzeit 10 Abb. 5: Das CIM-Modell aus strategischer, dispositiver und operativer Sicht 13 Abb. 6: CIM-Funktionen unter dem Aspekt der Logistik- und Produktorientierung 14 Abb. 7: PPS-Funktionen 19 Abb. 8: Funktionale Hierachie im Unternehmen 21 Abb. 9: Sukzessiv-Planung konventioneller PPS-Systeme 23 Abb. 10: Ablauf eines konventionellen PPS-Systems 26 Abb. 11: Anteil der Logistikkosten am Umsatz 42 Abb. 12: Die Integration der PPS-Funktionen in einem logistikorientierten PPS-System 61 Abb. 13: Modellbeispiel 66 Abb. 14: Einordnung der Arbeitsplanung in die Anwendungsbereiche 69 Abb. 15: Strukturierung der Fertigung und Montage in Materialflußabschnitte 71 Abb. 16: Hierachieebenen eines Materialflußabschnittes 72 Abb. 17: Aufgliederung des Schichtplanes 74 Abb. 18: Einordnung der Betriebsmittel in die Anwendungsbereiche 75 Abb. 19: Aufbau eines T-Kontos 76 Abb. 20: Logische Zusammengehörigkeit der technischen Basisdaten (konventionelle Darstellung) 79 Abb. 21: Synchronisation der technischen Basisdaten im Materialflußplan 80 Abb. 22: Aufbau eines Materialfußplanes 83 Abb. 23: Datenmodell des Materialflußplanes 84 Abb. 24: Modellbeispiel "Struktur-Stückliste" 85 Abb. 25: Arbeitsplanbeschreibung mit Arbeitsgängen 86 Abb. 26: Beispiel eines Materialflußplanes "Fahrwerk 0131-007" 88 Abb. 27: Die Mittelpunktterminierung ausgehend vom Engpaß 93 Abb. 28: Die Darstellung der engpaßorientierten Planung 94 Abb. 29: Die Zeitpunkte der Ressourcenbereitstellung am Beispiel einer Materialflußplanposition 95 Abb. 30: Modellbeispiel "Auftragsnetz des Lastwagens (Termin 31.05.)" 97 Abb. 31: Die prinzipielle Darstellung eines Auftragsnetzes "Fahrwerk 0131-007" 99 Abb. 32: Verteilung des prognostizierten Umsatzes je Endproduktfamilie auf die Endprodukte 101 Abb. 33: Überblick über die Produktionsprogrammplanung 102 Abb. 34: Das konventionelle Auftragsbildungsverfahren 103 Abb. 35: Das logisitkorientierte Auftragsbildungsverfahren 104 Abb. 36: Verteilung der Prognosezahlen des Vertriebs auf die Endproduktfamilien 106 Abb. 37: Prozentuale Verteilung der Endprodukte einer Produktfamilie 106 Abb. 38: Die Stücklistenauflösung bis zur Bevorratungsebene 107 XIII

Abb. 39: Berechnung der zukünftigen Bedarfe unter Berücksichtigung saisonaler Schwankungen 108 Abb. 40: Darstellung des Streubereichs 110 Abb. 41: Darstellung der Reichweitenanalyse 112 Abb. 42: Die unterschiedlichen Gesichtspunkte bei der Auftragsbildung 115 Abb. 43: Vorwärtseinlastung bei reihenfolgeunabhängigen Rüstkosten 116 Abb. 44: Die Bestimmung des Fertigungstarttermines bei reihenfolgeunabhängigen Rüstkosten 117 Abb. 45: Ablauf der Produktionsprogrammplanung im Gesamüberblick 119 Abb. 46: Einordnung der Auftragsdisposition in das PPS-Umfeld 123 Abb. 47: Grobablauf der Auftragsdisposition 124 Abb. 48: Darstellung des Materialflußplans 126 Abb. 49: Komprimierter Materialflußplan 127 Abb. 50: Berechnung der Zeitpunkte für die Ressourcenbereitstellung 129 Abb. 51: Das T-Konto der Engpaßressource "Werkzeug 3" 130 Abb. 52: Einlastung zu einem früheren Zeitpunkt 132 Abb. 53: Das Kapazitätsgebirge nach der Einlastung am 18.05. 132 Abb. 54: Einlastung zu einem späteren Zeitpunkt 133 Abb. 55: Das Kapaztiätsgebirge nach der Einlastung am 20.05. 134 Abb. 56: Die Reduzierung der Übergangszeiten um 50 % 134 Abb. 57: Die Übergangszeiten matrix 135 Abb. 58: Die Vorwärts-/Rückwärtsterminierung 135 Abb. 59: Koppelung der IIII-Teile mit dem T-Konto 136 Abb. 60: Modellbeispiel des Auftragsnetzes 139 Abb. 61: Beispiel eines Kundenauftragsnetzes 140 Abb. 62: Darstellung der Auftragsverknüpfungen 140 Abb. 63: Einordnung der Fertigungssteuerung im Unternehmen 145 Abb. 64: Einordnung der Fertigungssteuerung in das PPS-Umfeld 146 Abb. 65: Festlegung der Bestellpunkte 148 Abb. 66: Optimierung des Auftragsbestandes 150 Abb. 67: Erreichung eines bestimmten Füllgrades des Ressourcenangebots 151 Abb. 68: Darstellung der Rüstalgorithmen 100 und 101 152 Abb. 69: Einplanung der Fertigungsaufträge 153 Abb. 70: Modellbeispiel "Baugruppe Gelenkklaue 0031-436 mit unterschiedlichen Bedarfsterminen" 154 Abb. 71: Modellbeispiel "Terminänderung von Fahrwerk 0131-007 vom 30.05. auf den 29.05. 155 Abb. 72: Störorganisation, dargestellt mit hierarchischen Regelkreisen 159 Abb. 73: Ablauf der Funktionsfolge "Planung - Steuerung - Prozeß" 165 Abb. 74: Einordnung der Werkstattsteuerung in das PPS-Umfeld 166 Abb. 75: Funktionale Regelkreise in der Störorganisation 171 Abb. 76: Datenfluß in der Betriebsdatenerfassung 174 Abb.77: Arten von Betriebdaten 175 Abb. 78: Basis für das CIM-Datenmodell 178 XIV

Abb. 79: Das Entity-Relationship-Modell am Beispiel der Arbeitsplanverwaltung 184 Abb. 80: Das Datenmodell des Teilestamms 187 Abb. 81: Das Datenmodell der Betriebsmittel 188 Abb. 82: Das Datenmodell der technischen Kapazität 188 Abb. 83: Das Datenmodell des Materialflußplanes 189 xv

Abkürzungsverzeichnis Afo Arbeitsfolge AT Arbeitstag BDE Betriebsdatenerfassung BOA Belastungsorientierte Auftragsfreigabe CAD Computer Aided Design (Konstruktion) CAE Computer Aided Engineering (Konstruktion) CAM Computer Aided Manufacturing (Produktionsausführung) CAP Computer Aided Planning (Arbeitsvorbereitung) CAQ Computer Aided Qualitity (Qualitätssicherung) CIM Computer Integrated Manufacturing CNC Computerized Numerical Code DNC Digital Numerical Code FLR Fertigungsleitrechner FST Fertigungssteuerung FTS Fahrerloses Transportsystem JIT Just-in-Time L VR Lagerverwaltungsrechner MDE M3'ichinendatenerfassung MFA Materialflußabschnitt MFP Materialflußplan MLR Montageleitrechner MRP 11 Manufacturing Ressources Planning OPT Optimized Production Technology PPS Produktionsprogrammplanung und Steuerung PQ Produkt-Quantum Analyse SPS Speicherprogrammierbare Steuerung TLR Transportleitrechner TNR Teilenummer TF Teilefamilie WBZ Wiederbeschaffungszeit XVI