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7.2 Planung und Steuerung der Produktion in:

Christof Schulte

Logistik, page 385 - 459

Wege zur Optimierung der Supply Chain

6. Edition 2012, ISBN print: 978-3-8006-3995-3, ISBN online: 978-3-8006-3996-0, https://doi.org/10.15358/9783800639960_412

Series: Vahlens Handbücher der Wirtschafts- und Sozialwissenschaften

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7.2 Planung und Steuerung der Produktion 385 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Addition dieser Zwischenergebnisse erhält man einen Gesamtpunktwert. Durch die abschließende Gegenüberstellung der Gesamtkosten und des Gesamtpunktwertes erhält man für jede Layoutvariante ein Kosten-Punkt-Verhältnis, anhand dessen durch individuelle Gewichtung eine Alternative ausgewählt werden kann (vgl. Loos 1976, S. 55). 7.2 Planung und Steuerung der Produktion Die Planungs- und Dispositionsaktivitäten in der logistischen Kette erfolgen in den meisten Unternehmen im Rahmen von IT-gestützten Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen (PPS-Systemen). Es folgt zunächst eine Behandlung der Funktionen der Produktionsplanung und -steuerung. Daran schließt sich eine Behandlung und Beurteilung der verfügbaren PPS-Konzepte an. Hierbei zeigt sich, dass die einzelnen Konzepte die PPS- Funktionen jeweils nur teilweise abzudecken vermögen und deshalb ein auf den Einzelfall abgestimmter Methodenmix zur optimalen Erfüllung der PPS-Funktionen erforderlich ist. Abschließend wird auf die Frage eingegangen, welche Rolle PPS-Systeme bei der Einführung von CIM (Computer Integrated Manufacturing)-Systemen spielen. 7.2.1 Funktionen der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) 7.2.1.1 Einzelfunktionen und Ziele der PPS im Überblick Im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung sind folgende Funktionen abzudecken (vgl. Abb. 7–14): Produktionsplanung mit – Produktionsprogrammplanung (Festlegung der zu produzierenden Enderzeugnisse nach Art, Menge und Termin), – Mengenplanung (Festlegung der zu fertigenden Teile und Baugruppen sowie der zu beschaffenden Materialien), – Termin- und Kapazitätsplanung (Bestimmung der Start- und Endtermine für die Arbeitsvorgänge) Produktionssteuerung mit – Auftragsveranlassung (Freigabe von Aufträgen zur Fertigung auf Grund ihrer geplanten Fertigstellungstermine nach einer Verfügbarkeitsprüfung der benötigten Materialien, Baugruppen und Werkzeuge), – Auftragsüberwachung. Als übergreifende Grundfunktion ist die Datenverwaltung allen PPS-Teilgebieten zugeordnet. Als Ziele, die mit dem Einsatz von PPS-Systemen verfolgt werden, sind insbesondere zu nennen (vgl. Brankamp 1977, Ellinger/Wildemann 1978, Hammer u. a. 1979): – hohe Termintreue, – hohe und gleichmäßige Kapazitätsauslastung, – kurze Durchlaufzeit, – niedrige Lagerbestände, – niedrige Werkstattbestände, – hohe Lieferbereitschaft, 386 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 – hohe Auskunftsbereitschaft, – hohe Flexibilität, – geringe Beschaffungskosten, – hohe Materialverfügbarkeit, – Erhöhung der Planungssicherheit. Abb. 7–14: Funktionen der Produktionsplanung und -steuerung (vgl. Zäpfel/Missbauer 1988, S. 75) 07-12.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 387 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.1.2 Produktionsprogrammplanung Ausgangspunkt für jede Planung des Produktionsablaufes und somit Grundlage für alle weiteren Planungsschritte bildet die Produktionsprogrammplanung, die in enger Abstimmung mit dem Vertrieb zu erfolgen hat. Hierbei gilt es, mögliche Konflikte zwischen den Wünschen des Vertriebs (z. B. kurze Lieferzeiten bei hoher Liefertreue) und den Zielen der Produktion (z. B. hohe, stetige Kapazitätsauslastung) so zu lösen, dass ein unternehmensbezogenes Gesamtoptimum entsteht. Von der Planungsqualität des Produktionsprogrammes wird in hohem Maße die Effizienz des gesamten PPS-Systems sowie insbesondere auch der logistische Aufwand in der Produktionssteuerung beeinflusst. Im Rahmen der Produktionsprogrammplanung werden die zu erstellenden Erzeugnisse nach Art, Menge und Termin festgelegt. Hierbei handelt es sich um den Primärbedarf, der den voraussichtlichen Bedarf des Marktes an Enderzeugnissen und Ersatzteilen beinhaltet. Der im Produktionsprogramm zu bestimmende Primärbedarf kann sich aus bereits erteilten und prognostizierten Aufträgen zusammensetzen. Erteilte Aufträge können sowohl Kundenaufträge als auch interne Entwicklungsaufträge (bei neuen Produktentwicklungen) umfassen (vgl. Hackstein 1984, S. 89). Die Prognose künftiger Auftragseingänge basiert auf folgenden Elementen, die miteinander verknüpft und gegeneinander abgewogen werden sollten (vgl. Müller 1986, S. 94 f.): – Einschätzungen des Vertriebes über das in den einzelnen Absatzregionen erwartete Verhalten bekannter und potenzieller Kunden sowie die Wahrscheinlichkeit der Auftragserteilung. Hierbei sind insbesondere vorliegende Kundenanfragen zu berücksichtigen. – Analysen von Marktreaktionen auf Vertriebsmaßnahmen (z. B. Werbung, Preisveränderungen) in ausgewählten Testmärkten. Hieraus lassen sich Veränderungen des zu erwartenden Auftragseingangs durch gezielte Marketinganstrengungen prognostizieren. – Extrapolation der Vergangenheit durch mathematische Prognoseverfahren. Die in der Praxis angewandten Prognoseverfahren gehen in der Regel von der Annahme aus, dass sich die zu planende Zukunft wie die Vergangenheit verhält. Derartige Prognoseverfahren sind beispielsweise die einfache, gleitende und gewogene gleitende Mittelwertbildung, die exponentielle Glättung 1. und 2. Ordnung sowie Regressionen. Diese Prognoseverfahren werden im Einzelnen in Abschnitt 7.2.1.3.1.2 vorgestellt. Der Prognosezeitraum und damit auch die Planungsgenauigkeit hängen im Wesentlichen vom Verhältnis der Durchlaufzeit zur geforderten Lieferzeit ab. Ist die Durchlaufzeit kürzer als die geforderte Lieferzeit, kann direkt nach Kundenwunsch gefertigt werden; ist sie länger, ist eine Prognose erforderlich. Entscheidend für Planungsaufwand und -qualität ist auch die Auswahl geeigneter Planpositionen. Durch die Zusammenfassung von Endprodukten, Varianten, Leistungsmerkmalen oder Sachnummern ist eine Struktur zu schaffen, die – vom Umfang der Positionen überschaubar bleibt, – vom Vertrieb bezüglich des Marktverhaltens eingeschätzt und – bereits in der Mittel- und Langfristplanung für die Disposition aufgelöst werden kann (vgl. Müller 1986, S. 94). Die unzureichende Qualität von Marktprognosen ist oftmals darauf zurückzuführen, dass versucht wird, für einzelne Endproduktvarianten die voraussichtliche Absatzmenge anzugeben. In der Folge weichen die Zahlen für den tatsächlichen Bedarf auf den unteren Dispositionsebenen von den prognostizierten Werten ab. Demgegenüber werden die Planwerte für das gesamte Absatzprogramm (über alle Varianten) häufig erfüllt. Es hat sich 388 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 deshalb bewährt, in einem ersten Schritt das Absatzvolumen für eine überschaubare Anzahl von Produktgruppen zu planen und erst in einem zweiten Schritt die Prognosen auf der Ebene einzelner Sachnummern vorzunehmen (vgl. Schulte 1989 c, S. 65). Bei einem Kosmetikhersteller ging man zur Verbesserung der Planungsqualität dazu über, das Produktangebot für bevorstehende Verkaufskampagnen jeweils einer begrenzten Zahl von Kundenberaterinnen vorab an die Hand zu geben. Die in diesen repräsentativen Absatzgebieten erzielten Umsätze werden anschließend auf den Gesamtmarkt extrapoliert. Allein durch diese Maßnahme ließ sich erreichen, dass die Plan-Ist-Abweichung nur mehr +/– zehn Prozent beträgt. Um ein optimales Produktionsprogramm zu erarbeiten, sind auf der Basis der Vertriebsprognosen Alternativrechnungen durchzuführen und so Planentscheidungen zu simulieren. Hierbei geht es zum einen um die grundlegende Frage der Machbarkeit aus Produktions- und Beschaffungssicht und zum anderen um den Ergebnisbeitrag (z. B. erreichbare Deckungsbeiträge) unterschiedlicher Produktionsprogramme. Im Verlauf des Optimierungsprozesses sind im Sinne einer revolvierenden Planung zwischen Vertrieb und Produktion mehrere Planungsrunden zu durchlaufen. Dies wird an folgendem Beispiel deutlich (vgl. Abb. 7–15), bei dem der Planungshorizont zwei Jahre beträgt (vgl. hierzu Müller 1986, S. 95 f.). Abb. 7–15: Revolvierende Planung des Produktionsprogramms (vgl. Müller 1986, S. 104) 07-13.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 389 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Ausgangspunkt der Planung sind die Wünsche des Vertriebs, der von der Produktion über acht Quartale jeweils bestimmte Liefermengen fordert. Um die hieraus resultierende Kapazitätsbelastung beurteilen zu können, wird die Gesamtmenge zunächst stochastisch auf die Ebene der verkaufsfähigen Geräte aufgelöst (1). Mit einem weiteren Programmmodul wird ermittelt, welcher Kapazitäts- und Beschaffungsbedarf sich auf Grund des Gerätebedarfs ergibt (2). Es sei nun unterstellt, dass die Produktion zeitliche Verschiebungen des Produktionsprogrammes für erforderlich hält, um ihre Effizienz zu erhöhen. Sie teilt deshalb dem Vertrieb einen neuen Vorschlag mit (3). Der Vertrieb hat nun zu prüfen, ob und wo er diese Änderungen ohne Umsatzeinbußen durchsetzen kann (4). Um dies gezielt prüfen zu können, löst er seine Planung auf die Kundenebene auf (5). Falls dies nicht möglich ist, müssen weitere Abstimmungen zwischen Vertrieb und Produktion stattfinden, ansonsten bestätigt der Vertrieb den Vorschlag der Produktion (6). Dieser Abstimmungsprozess findet quartalsweise revolvierend statt, um eine hohe Aktualität der Planung sicherzustellen. Bei kurzfristig auftretenden Bedarfsänderungen muss der Planungszyklus häufiger angestoßen werden. Auf der Basis der zwischen Produktion und Vertrieb verabschiedeten Planmengen erfolgen dann die im Folgenden dargestellten Aktivitäten der Produktionsplanung und -steuerung. Hierbei ist zu beachten, dass zur Minimierung des Absatzrisikos und der Kapitalbindung die tatsächliche Disposition so spät wie möglich erfolgen sollte, d. h. wenn möglich nur auf Grund echter Auftragseingänge und nicht auf Grund von Planzahlen. Die Endmontage sollte beispielsweise erst dann angestoßen werden, wenn ein echter Kundenauftrag vorliegt. Natürlich wird es dennoch stets Produkte geben, bei denen die erforderliche Lieferzeit niedriger ist als die Durchlaufzeit und deshalb eine Bevorratung erfolgen muss (vgl. Müller 1986, S. 92). Es ist deshalb in der Praxis meist so, dass bis zu einer definierten Ebene der Fertigung auf Vorrat produziert bzw. beschafft wird, während oberhalb der Bevorratungsebene kundenauftragsbezogen beschafft und gefertigt wird (vgl. Abb. 7–16). Zur Realisierung des Postponements haben sich vier Vorgehensweisen herauskristallisiert (vgl. Arndt 2006, Seite 171 ff.): Veränderung der Reihenfolge der Prozesse, Festlegung eines möglichst großen gemeinsamen Nenners der verschiedenen Produkte, Modularisierung der Produkte und Standardisierung der Produkte. Postponement hat zum Ziel, dass die Variantenbildung möglichst spät erfolgt: dementsprechend sollte die Reihenfolge der Prozesse daraufhin untersucht und gegebenenfalls verändert werden, dass die Variantenbildung zum spätestmöglichen Zeitpunkt stattfindet. Bekanntestes Beispiel des Postponements durch Veränderung der Reihenfolge ist Benetton. Modische Kleidungshersteller stehen vor der Herausforderung, dass sich meist erst im Laufe der Saison entscheidet, welche Farben besonders stark oder schwach nachgefragt werden. Der traditionelle Ansatz bestand darin, die Kleidung auf Basis (ungenauer) Prognosen zu produzieren, mit dem Ergebnis, dass stark nachgefragte Farben schnell verkauft sind und weiter nachgefragt wurden. Wegen der langen Zeitdauer der Beschaffung der Rohstoffe und Zeitdauer der Produktion waren aber im Lauf der Saison kaum Nachlieferungen möglich. Andere Farben wurden hingegen kaum verkauft und mussten unter hohen Rabatten abverkauft werden. Um diese Probleme zu vermeiden änderte Benetton die Reihenfolge seiner Produktionsschritte. Während früher das Garn bereits vor der Weiterverarbeitung zu Kleidungsstücken gefärbt wurde und die gefärbten Garne gelagert wurden, findet das Färben nunmehr am Ende des Produktionsprozesses statt. Das ungefärbte Garn wird zunächst zu einem Kleidungsstück vernäht und anschließend zwischengelagert. Auf 390 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Basis der tatsächlichen Nachfrage wird sehr zeitnah das ungefärbte Kleidungsstück gefärbt und an die Geschäfte beziehungsweise Kunden ausgeliefert. Die mit dem späteren Einfärben einhergehenden leicht erhöhten Produktionskosten wurden durch die höheren Deckungsbeiträge infolge der erhöhten Verkaufszahlen beziehungsweise geringeren Absatzprobleme nicht nachgefragter Kleidung überkompensiert. Abb. 7–16: Festlegung der Bevorratungsebene (Zimmermann 1979, S. 83) Das Erfolgspotenzial von Postponement ist umso größer, je mehr Gemeinsamkeiten zwei Produktvarianten aufweisen. Bereits im Stadium der Produktentwicklung sollte deshalb bereits auf eine hohe Ähnlichkeit der angedachten Produktvarianten hinsichtlich ihres Aufbaus und Produktionsprozesses geachtet werden. Ebenso sollte bei der Produktentwicklung berücksichtigt werden, dass die Variantenbildung möglichst spät im Produktionsprozess erfolgen kann. Eine Möglichkeit letzteres zu erreichen besteht in der Modularisierung der Produkte. Eine gemeinsame Basis wird möglichst spät im Produktionsprozess mit unterschiedlichen Modulen fertig gestellt. So entstehen aus dem identischen Vorprodukt die unterschiedlichen Varianten. So lassen sich beispielsweise Mobiltelefone bis auf ihre äußere Blende komplett herstellen. Die Blenden (Module) werden in verschiedenen Farben angeboten und erst nach dem Kundenauftrag aufgesteckt. Die Blenden binden nur wenig Kapital und sind leicht zu montieren, so dass sie sich in allen Farben beim Fachhändler lagern lassen. Trotz eines relativ geringen Lagerbestandes an Handys kann der Kunde das gewünschte Handy im Handel in der Regel sofort erhalten. Schließlich lässt sich das Problem der Variantenvielfalt durch eine Standardisierung der Produkte lösen. Wird die Leistungsfähigkeit eines Produktes derart erweitert, dass es alle 07_14.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 391 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 nachgefragten Nutzenmöglichkeiten aufweist, werden keine Produktvarianten benötigt. Beispielsweise gibt es bei Computern und vielen anderen elektrischen Produkten aufgrund der unterschiedlichen Spannungen verschiedene Stromnetzteile für den amerikanischen und europäischen Markt. Auf diese Variantenbildung kann verzichtet werden, wenn universelle Netzteile, die mit beiden Spannungsebenen arbeiten, angeboten werden. Der Kunde hat zudem den Vorteil, das Gerät in verschiedenen Ländern einsetzen zu können. Wie sich die geschilderten Vorgehensweisen am Beispiel eines Notebooks umsetzen lassen, zeigt Abb. 7–17. Traditionelle Produktion der Notebooks Variante A Variante … Variante Z Produktion mit Postponement Gehäuse holen Gehäuse holen Gehäuse holen Gehäuse holen Motherboard A einbauen Motherboard … einbauen Motherboard Z einbauen Motherboard universell einbauen Prozessor A Festplatte A Speicher A einbauen Prozessor … Festplatte … Speicher … einbauen Prozessor Z Festplatte Z Speicher Z einbauen Tastatur einbauen Tastatur einbauen Tastatur einbauen Tastatur einbauen Push/Pull-Grenze Unfertiges Notebook lagern Gehäuse schließen Gehäuse schließen Gehäuse schließen Spezifischer Kundenauftrag trifft ein Software A installieren Software … installieren Software Z installieren Unfertiges Notebook aus Lager holen Notebook A lagern Notebook … lagern Notebook Z lagern Prozessor A Festplatte A Speicher A einbauen Prozessor … Festplatte … Speicher … einbauen Prozessor Z Festplatte Z Speicher Z einbauen Software A installieren Software … installieren Software Z installieren Notebook A verkaufen Notebook … verkaufen Notebook Z verkaufen Abb. 7–17: Postponement (Arndt 2006, S. 174) P U S H P U LL 392 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Zusammenfassend sind zur Sicherstellung einer effektiven und effizienten Produktionsprogrammplanung folgende vier Stellschrauben sorgfältig festzulegen (vgl. Abb. 7–18): – Datenmanagement und -segmentierung, – Prognosemethode, – Prognoseteam, – Aggregationsgrad. Daten Methode Team Aggregation • Daten vorhanden? • Marktdaten? • Kooperatives < > Kompetitives Supply Chain-Umfeld? • Segmentierungen? • Kenntnis Methoden? • Präferenzen? • Erfahrungen? • Wer? • Verantwortung? • Wer bedient Modell? • Produktstufe? • Regionale Stufe? • Intervalle, Updates? + + + + – – – – Abb. 7–18: Stellschrauben des Prognostizierens (Boutellier/Schneckenburger 2000, S. 75) 7.2.1.3 Mengenplanung Die Mengenplanung umfasst zum einen die Ermittlung des Brutto- und Netto-Materialbedarfs sowie zum anderen die Beschaffungsmengenplanung. 7.2.1.3.1 Ermittlung des Brutto-Materialbedarfs Im Rahmen der Bedarfsermittlung wird festgestellt, welche Materialarten in welchen Mengen während des Planungszeitraums im Unternehmen benötigt werden. Es lassen sich mehrere Bedarfsarten unterscheiden. Während als Primärbedarf der voraussichtliche Bedarf an Enderzeugnissen und Ersatzteilen bezeichnet wird, stellen alle Rohstoffe, Einzelteile und Baugruppen, die zur Erzeugung des Primärbedarfs benötigt werden, den Sekundärbedarf dar. Der Tertiärbedarf beinhaltet den Bedarf an Hilfs- und Betriebsstoffen. Je nachdem, ob Lagerbestände bei der Bedarfsermittlung berücksichtigt werden oder nicht, spricht man von Bruttobedarf (= periodenbezogener Primär-, Sekundär- oder Tertiärbedarf) bzw. von Nettobedarf (= Bruttobedarf abzüglich verfügbarem Lagerbestand). Abb. 7–19 enthält die genannten Materialbedarfsarten noch einmal im Überblick. Schulte_73.eps 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 393 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–19: Materialbedarfsarten Grundaufgabe der Brutto-Bedarfsermittlung ist es, aus dem Primärbedarf den Sekundärund Tertiärbedarf abzuleiten. Für die Bedarfsermittlung kommen drei unterschiedliche Ansätze zur Anwendung: die programmorientierte, die stochastische und die subjektive Bedarfsermittlung (vgl. Hartmann 1983, S. 170) (vgl. Abb. 7–20). Abb. 7–20: Verfahren der Bedarfsermittlung 7.2.1.3.1.1 Programmgebundene Verfahren Bei der programmorientierten Bedarfsermittlung handelt es sich um die exakte Bestimmung des Materialbedarfs nach Menge und Termin. Sie dient in erster Linie der Ermittlung des Sekundärbedarfs bei bekanntem Primärbedarf. Es kommen zwei Verfahren zur Anwendung, nämlich die analytische und die synthetische Bedarfsermittlung. Grundlage der analytischen Bedarfsermittlung sind vorliegende Kundenaufträge und/oder ein 07-15.tif 07-16.tif 394 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 geplantes Absatz- bzw. Produktionsprogramm sowie Stücklisten. Bei der synthetischen Bedarfsermittlung kommen anstelle der Stücklisten Teileverwendungsnachweise zum Einsatz. 7.2.1.3.1.1.1 Analytische Bedarfsermittlung auf der Basis von Stücklisten Die Stückliste ist ein Verzeichnis aller Rohstoffe, Teile und Baugruppen, die für die Fertigung einer Einheit eines Erzeugnisses erforderlich sind. In Abhängigkeit vom Aufbau unterscheidet man – Mengenübersichtsstücklisten, – Strukturstücklisten und – Sonderformen. Die Darstellung von Stücklisten erfolgt tabellarisch (in der Praxis am gebräuchlichsten), grafisch in Form eines Strukturbaumes oder in Matrizenform. Ergänzend sei darauf verwiesen, dass die Produktzusammensetzung in Betrieben der chemischen Industrie durch Rezepte angegeben wird. Die Mengenübersichtsstückliste ist die einfachste Form der Stücklistendarstellung. Sie enthält alle Materialien, die ins Erzeugnis eingehen, wobei die Mengenangaben über alle Fertigungsstufen aggregiert werden (vgl. Abb. 7–21). Nachteil der Mengenübersichtsstückliste ist die fehlende Struktur, d. h. es ist nicht ersichtlich, wie die einzelnen Erzeugniskomponenten in das Enderzeugnis eingehen. Sie eignet sich deswegen vor allem bei einstufiger Fertigung. Abb. 7–21: Mengenübersichtsstückliste Strukturstücklisten enthalten hingegen die für ein Erzeugnis benötigten Materialien in strukturierter Anordnung und verdeutlichen somit die Zusammensetzung des Erzeugnisses. Strukturstücklisten können als Fertigungsstufen-, Dispositionsstufen- und Baukastenstücklisten aufgebaut sein. Die Fertigungsstufenstückliste zeigt die Zusammensetzung eines Erzeugnisses aus allen seinen Rohstoffen, Teilen und Baugruppen über sämtliche Fertigungsstufen (vgl. Abb. 7–22). Der Aufbau der Stückliste entspricht dem fertigungstechnischen Ablauf des betrachteten Erzeugnisses. Falls ein Teil auf mehreren Fertigungsstufen vorkommt, geht bei vielstufiger Fertigung die Übersichtlichkeit schnell verloren. Auch ist der Änderungsdienst bei Mehrfachverwendungsteilen aufwändig. Ein weiterer Nachteil der Stücklistenauflösung nach Fertigungsstufen liegt in der mehrfachen Bedarfsermittlung für dieselbe Materialart auf unterschiedlichen Fertigungsstufen. Durch eine Auflösung nach Dispositionsstufen kann dies vermieden werden. Bei der Dispositionsstufenstückliste wird jedes Teil auf der Stufe und nur dort aufgeführt, wo es erstmalig auftritt (vgl. Abb. 7–23). Diese Stufe wird als Dispositionsstufe bezeichnet. Ein 07-17.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 395 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Vorteil der Darstellung der Erzeugnisstruktur nach Dispositionsstufen liegt in der Möglichkeit, im Rahmen der Netto-Bedarfsermittlung den Bedarf auf einer Stufe zwecks Losgrößenbildung zusammenzufassen. Dadurch, dass ein Teil der benötigten Materialien vor dem eigentlichen Bedarfszeitpunkt produziert wird, erhöhen sich allerdings die Kapitalbindungskosten. Abb. 7–22: Fertigungsstufenstückliste Die Baukastenstückliste ist eine einstufige Stückliste, d. h. sie enthält nur die Rohstoffe, Teile und Baugruppen, die direkt in eine übergeordnete Baugruppe eingehen. Bei mehrstufiger Fertigungsstruktur zerfällt ein Erzeugnisaufbau also in mehrere einstufige Stücklisten. Der gesamte Erzeugnisaufbau lässt sich nur erkennen, wenn alle Baukastenstücklisten eines Erzeugnisses zusammengefügt werden (Abb. 7–24). Vorteilhaft ist, dass es bei Mehrfachverwendung einer Baugruppe nur eine Stückliste im Stücklistenbestand gibt, mit der Konsequenz einer wesentlichen Verringerung des Speicherplatzbedarfs und des Änderungsaufwands (vgl. Grochla 1978, S. 45). Abb. 7–23: Stückliste nach Dispositionsstufen 07-18.tif 07-19.tif 396 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–24: Baukastenstückliste Sonderformen stellen die Variantenstücklisten dar. Man unterscheidet zwischen – Mussvarianten, bei denen das betreffende Teil zwar vorhanden sein muss, aber veränderbar ist (z. B. Motor bei einem Auto). – Kannvarianten, bei denen auf das betreffende Teil verzichtet werden kann, ohne dass die Funktionsfähigkeit leidet (z. B. Schiebedach). – Dispositionsvarianten beinhalten Teile oder Baugruppen mit gleicher Funktion, die aber auf Grund unterschiedlicher Bezugsquellen, Preise etc. für das Unternehmen von unterschiedlicher Art sind. Es handelt sich um Mussvarianten. Um zu vermeiden, dass bereits bei einer einzigen Positionsänderung eine getrennte Stückliste erforderlich wird, und um den Speicher- und Änderungsaufwand niedrig zu halten, werden Variantenstücklisten eingesetzt. Zur Anwendung gelangen – Gleichteilestücklisten mit Planvarianten und – Plus-Minus-Stücklisten, die neben dem kompletten Grundtyp in der Variantenstückliste Zusatz- und Entfallteile gegenüber dem Grundtyp enthalten. Bei Zugrundelegung der Mengenübersichtsstückliste (vgl. Abb. 7–21) wird der Bruttobedarf der Baugruppen und Einzelteile in den einzelnen Perioden ermittelt, indem die Mengenangaben der Mengenübersichtsstückliste mit den Periodenwerten des Primärbedarfs multipliziert werden (vgl. Grochla 1978, S. 49). Bei einem Periodenbedarf für das Endprodukt X in Höhe von 10 Einheiten ergibt sich der in Abb. 7–25 ermittelte Sekundärbedarf. Abb. 7–25: Ermittlung des Sekundärbedarfs auf der Basis einer Mengenübersichtsstückliste Die Mengenübersichtsstückliste als das einfachste Modell für den Zusammenhang zwischen den Produktionsdaten und dem Materialbedarf berücksichtigt nicht die Zeitkomponente (vgl. Franken 1984, S. 128). Der Bedarf für die einzelnen Materialien entsteht jedoch in der Regel vor der Periode, in der das Endprodukt fertigzustellen ist. 07-20.tif 07-21.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 397 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Es müssen deshalb neben den Mengen auch die Termine, zu denen das Material zur Verfügung stehen muss, festgelegt werden. Hierbei gelten folgende Zusammenhänge (vgl. Trux 1972, S. 21 f.): 1. Der Sekundärbedarf für das Material einer Fertigungsstufe ist jeweils um die Durchlaufzeit der nachfolgenden Fertigungsstufen zeitlich gegenüber dem Primärbedarf vorgeschoben. Diese zeitliche Verschiebung wird als Vorlaufzeit des Sekundärbedarfs bezeichnet, d. h. ein untergeordnetes Teil muss um die Vorlaufzeit früher gefertigt bzw. bestellt werden als die übergeordnete Baugruppe. 2. Zur Deckung des Sekundärbedarfs zum Bedarfstermin ist die Beschaffungszeit des Materials zu berücksichtigen, weshalb die Disposition um diesen Zeitraum früher erfolgen muss. Diese zeitliche Verschiebung wird auch Vorlaufzeit der Disposition genannt. 3. Weitere Zeitkomponenten sind der Zeitbedarf, den die Bedarfsermittlung selbst benötigt und der Zeitzyklus, mit dem die Ermittlung erfolgt. Sobald eine Vorlaufverschiebung bei den einzelnen Baugruppen und Einzelteilen gegen- über den höheren Fertigungsstufen vorzunehmen ist, muss die Auflösung des Bruttobedarfs nach Fertigungs- oder Dispositionsstufen erfolgen. In den folgenden Beispielen wird jeweils unterstellt, dass für die Fertigung auf einer Stufe genau eine Planperiode benötigt wird. Bei der analytischen Bedarfsermittlung nach Fertigungsstufen wird das Erzeugnis beginnend von der höchsten Fertigungsstufe (0) schrittweise in seine Baugruppen und Einzelteile zerlegt. „Den Bruttobedarf eines auf Fertigungsstufe n+1 auftretenden Teiles erhält man durch Multiplikation des Bruttobedarfs der auf Fertigungsstufe n vorkommenden übergeordneten Baugruppe, in welche dieses Teil direkt eingeht, mit der entsprechenden Mengenangabe in der Stückliste“ (Grochla 1978, S. 49). Bei dem in Abb. 7–26 gezeigten Beispiel wird die Fertigungsstufenliste in Abb. 7–22 und für das Erzeugnis X folgender Periodenbedarf zugrunde gelegt: Periode 7 : 10 Einheiten; Periode 8 : 10 Einheiten; Periode 9 : 20 Einheiten; Periode 10 : 50 Einheiten. Abb. 7–26 enthält die Periodenbedarfe der einzelnen Fertigungsstufen. Den gesamten Bruttobedarf der einzelnen Materialien erhält man durch Addition aller für ein Teil bzw. eine Baugruppe ausgewiesenen Bedarfswerte. Fertigungsstufe Bezeichnung Periodennummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 X 10 10 20 50 1 A 20 20 40 100 B 30 30 60 150 c 50 50 100 250 2 B 20 20 40 100 a 150 150 300 760 b 90 90 180 450 c 40 40 80 200 3 a 100 100 200 500 b 60 60 120 300 Abb. 7–26: Bruttobedarfsermittlung nach Fertigungsstufen 398 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Bei der Ermittlung des Sekundärbedarfs mithilfe der Stückliste nach Dispositionsstufen wird auf der jeweiligen Dispositionsstufe der Gesamtbedarf ermittelt. Hierzu wird die Auflösung einer Baugruppe „solange zurückgestellt, bis im Wege der stufenweisen Auflösung die zugeordnete Dispositionsstufe erreicht ist. Der bis zu dieser Dispositionsstufe ermittelte Bedarf an der Baugruppe wird periodengerecht addiert“ (Grochla 1978, S. 49). Abb. 7–27 verdeutlicht diese Vorgehensweise an einem Rechenbeispiel, wobei wiederum von einer Vorlaufzeit von einer Periode je Fertigungsstufe ausgegangen wird. Ebenso wird von demselben Periodenbedarf für das Enderzeugnis X ausgegangen. Periodennummer Dispositionsstufe Bezeichnung 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 X 10 10 20 50 1 A 20 20 40 100 2 B 20 20 40 100 30 30 60 150 50 50 100 250 c 40 40 80 200 50 50 100 250 90 90 80 450 3 a 100 100 200 250 150 150 300 750 250 250 500 1250 b 60 60 120 300 90 90 180 450 150 150 300 750 Abb. 7–27: Bruttobedarfsermittlung nach Dispositionsstufen Bislang wurde unterstellt, dass der Bruttobedarf für Baugruppen, Teile und Materialien nur durch übergeordnete Einheiten verursacht wird. Häufig ist jedoch zusätzlich noch ein Ersatzteilbedarf für Teile bzw. Baugruppen zu berücksichtigen. Falls Ausschuss anfällt, ist dieser zur vollständigen Ermittlung des Bedarfs ebenfalls in Ansatz zu bringen, beispielsweise als Prozentsatz des Sekundärbedarfs. 7.2.1.3.1.1.2 Synthetische Bedarfsermittlung auf der Basis von Teileverwendungsnachweisen Das zweite Verfahren im Rahmen der deterministischen Bedarfsermittlung ist die synthetische Bedarfsermittlung. Bei diesem Verfahren wird nicht vom Endprodukt ausgegangen, sondern von den Einzelteilen, indem deren Verwendung in den einzelnen Baugruppen bzw. Erzeugnissen festgestellt und so deren Bedarf ermittelt wird (vgl. Oeldorf/ Olfert 1985, S. 120). Hilfsmittel sind hierbei so genannte Teileverwendungsnachweise, die das Gegenstück zu Stücklisten darstellen. In Analogie zu den Stücklisten lassen sich Mengenübersichtsnachweise und Strukturverwendungsnachweise unterscheiden. Die synthetische Bedarfsermittlung auf der Basis von Teileverwendungsnachweisen führt zu exakt denselben Ergebnissen wie die analytischen Verfahren der Stücklistenauflösung. Die beiden Verfahren unterscheiden sich voneinander nur in der Reihenfolge der Berechnungen der einzelnen Bedarfswerte. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 399 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Tritt ein Fehlbestand eines bestimmten Teils auf, so kann mit Hilfe dieses Verfahrens sehr schnell geprüft werden, welche Baugruppe bzw. Enderzeugnisse von dem Fehlbestand in welchem Umfang betroffen sind. 7.2.1.3.1.1.3 Bedarfsermittlung nach dem Gozinto-Verfahren Die zwischen dem Endprodukt und den eingesetzten Verbrauchsfaktoren bestehenden Beziehungen lassen sich durch einen Gozinto-Graphen darstellen (vgl. Abb. 7–28). Die Knoten bezeichnen Rohstoffe, Einzelteile, Baugruppen sowie das Erzeugnis selbst. Die die Knoten verbindenden Pfeile sind mit Mengenangaben versehen, die angeben, wie häufig untergeordnete Materialien bzw. Baugruppen in übergeordneten enthalten sind (vgl. Müller-Merbach 1975, Sp. 1713 f.). Aus dem Gozinto-Graphen lassen sich sämtliche Stücklisten und Teileverwendungsnachweise ableiten. Abb. 7–28: Gozinto-Graph Ausgehend von den geplanten Mengen an Endprodukten wird der Bedarf an Vorprodukten durch Multiplikation entlang der in die entsprechenden Knoten eingehenden Pfeile ermittelt. Diese Vorgehensweise deckt sich mit der Stücklistenauflösung. Die Bedarfsbeziehungen zwischen den einzelnen Rohstoffen, Teilen, Baugruppen und Fertigerzeugnissen lassen sich auch durch ein System linearer Gleichungen darstellen. Insbesondere bei komplizierteren Erzeugnisstrukturen ist es vorteilhaft, das lineare Gleichungssystem mit Hilfe der Matrizenrechnung zu lösen (vgl. hierzu Kopsidis 1989, S. 57 ff.). 7.2.1.3.1.2 Verbrauchsgebundene Verfahren Die oben vorgestellten Verfahren der bedarfsgesteuerten Bedarfsermittlung setzen voraus, dass konkrete Aufträge oder Produktionsprogramme vorliegen, auf deren Basis Materialbedarfe exakt nach Menge und Termin ermittelt werden. Liegen diese Voraussetzungen nicht vor, muss verbrauchsgesteuert disponiert werden. Abb. 7–29 verdeutlicht die Notwendigkeit zur verbrauchsgesteuerten Disposition. Erhält ein Unternehmen einen Kundenauftrag mit einer definierten Lieferzeit, so ist die geforderte Lieferzeit in der Regel kürzer als die Zeit, die für die Beschaffung einiger benötigter Materialien benötigt wird. Das Unternehmen muss deshalb zu einem Zeitpunkt, zu dem der konkrete Kundenauftrag noch nicht vorliegt, überlegen, welche Materialien in der Zu- 07-24.tif 400 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 kunft benötigt werden. Es müssen Artikel bevorratet werden, um der geforderten Lieferzeit gerecht zu werden. Abb. 7–29: Verbrauchsgesteuerte Bedarfsermittlung (Kalinowski u. a. 1999, S. 2) 7.2.1.3.1.2.1 Anwendungsbereiche und Nachfragemodelle Für die große Zahl der Hilfs- und Betriebsstoffe sowie geringwertige Materialien erweist sich die Bedarfsplanung nach den deterministischen Methoden in der Regel als zu aufwändig. Die stochastische Bedarfsermittlung wird bei geringwertigen Gütern, wie Hilfsstoffen, Betriebsstoffen und Verschleißwerkzeugen (Tertiärbedarf), bei denen es sich erfahrungsgemäß um C-Güter handelt, herangezogen. Weiterhin wird diese Methode angewandt, wenn programmorientierte Methoden nicht anwendbar (z. B. bei Ersatzteilbedarf, ungeplanten Entnahmen, hohem Ausschuss bei der Einführung neuer Produkte bzw. Produktionstechniken) bzw. nicht wirtschaftlich sind (vgl. Kupsch/Lindner 1983, S. 315). Es erweist sich in diesen Fällen als sinnvoller, an die Stelle des Fertigungsprogramms als Bestimmungsfaktor für den Materialverbrauch den bisherigen Verbrauch treten zu lassen. Einen ersten Überblick über die Vorgehensweise bei der stochastischen Bedarfsermittlung gibt Abb. 7–30. Allgemein stellt sich das Problem der verbrauchsgebundenen Bedarfsplanung wie folgt dar: Gegeben ist eine Zeitreihe xt : t = 1,2 . . ., n (n : heute) von vergangenen Verbrauchswerten einer Materialart. xt kann sein: – der Durchschnittsverbrauch einer Teilperiode t eines vergangenen Beobachtungszeitraums, – der Gesamtverbrauch einer Teilperiode t eines vergangenen Beobachtungszeitraums, – der Durchschnittsverbrauch eines vergangenen Beobachtungszeitraums t oder – der Gesamtverbrauch eines vergangenen Beobachtungszeitraums t. Die xt sollten sich immer auf gleichlange Bezugszeiträume beziehen, da sonst keine Vergleichbarkeit gegeben ist. Gesucht sind Prognosewerte †n, n = 1, . . ., s für den Verbrauch der Materialart in den kommenden s Zeiträumen bis zum Prognosehorizont. „Zur Analyse als Voraussetzung für den Einsatz verschiedener Verfahren werden die Zeitreihen häufig in verschiedene Komponenten zerlegt, die gesondert zu behandeln sind: Schulte_074.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 401 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 xt = f(mt, trt, st, zt) wobei: mt: langfristig konstanter Grundbedarf trt: Trend, langfristige Entwicklung (in Form einer relativ glatten Funktion, z. B. einer linearen Funktion) st: Saisonschwankungen: Schwingungen mit relativ kurzer Schwingungsdauer (Zykluslänge 1 Jahr). Bei komplizierteren Verläufen können sich Schwankungen verschiedener Zykluslänge, z. B. Saison- und Konjunkturschwankungen, überlagern. zt: Zufallskomponente mit relativ geringer Streubreite“ (Franken 1984, S. 110). Abb. 7–30: Vorgehensweise bei der stochastischen Bedarfsermittlung (Friemuth u. a. 1996) Die stochastischen bzw. verbrauchsgebundenen Verfahren zur Bedarfsermittlung (besser: Bedarfsprognose) unterstellen einen Zusammenhang zwischen dem Verbrauch in der 07-25.tif 402 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Vergangenheit und dem Bedarf in zukünftigen Perioden. Grundlage der stochastischen Verfahren sind effektive Verbrauchsdaten aus der Vergangenheit. Ausgehend von diesen Werten wird mit Hilfe mathematisch-statistischer Verfahren auf den künftigen Bedarf geschlossen. Zur Minimierung der Abweichungen zwischen errechnetem und tatsächlichem Verbrauch muss der Materialverbrauch der Vergangenheit hinreichend genau ermittelt werden, da selbst kleine Abweichungen größere Ungenauigkeiten bei der späteren Vorhersage bewirken können. Die wichtigsten Informationen liefern Aufzeichnungen über den vergangenen Materialverbrauch (vgl. Glaser 1979, Sp. 1202 f.). Im Einzelnen handelt es sich hierbei um die Materialrechnung und die Verbrauchsstatistik. Aufgabe der Materialrechnung ist es, sämtliche Lagerbewegungen und -bestände genau und lückenlos über einen größeren Zeitraum periodengerecht zu erfassen. Damit Bedarfsvorhersagen mit ausreichender Genauigkeit getroffen werden können, sind neben periodenbezogenen Bedarfsanforderungen ungeplante Abgänge, wie z. B. Verderb, Schwund und Diebstahl, Qualitätsminderungen, nachträgliche Materialausgaben und Materialrückgaben periodengerecht zu verbuchen (vgl. Hartmann 1983, S. 195). In der Verbrauchsstatistik erfolgt die Ordnung der Mengenangaben aus der Materialrechnung nach ihrem zeitlichen Ablauf (vgl. Krycha 1986, S. 74). Diese über einen bestimmten Zeitraum betrachteten Werte dienen der Beurteilung der Verbrauchsentwicklung und geben Aufschluss über Abweichungen und Unregelmäßigkeiten. Den in Abhängigkeit von der Zeit dargestellten Verbrauchsverlauf nennt man Zeitreihe. Da abhängig vom Verlauf der Zeitreihen verschiedene Verfahren zweckmäßig sind, muss der Verfahrenswahl eine Analyse des Bedarfsverlaufs vorausgehen. Es lassen sich drei charakteristische Bedarfsverläufe feststellen (vgl. Glaser 1979, Sp. 1203 ff.) (vgl. Abb. 7–31): konstanter Bedarfsverlauf xt = mt + zt trendförmiger Bedarfsverlauf xt = mt + trt + zt saisonal schwankender Bedarfsverlauf – ohne Trend xt = mt + st + zt – mit Trend xt = mt + st + trt + zt Ein konstanter Materialbedarf (K-Modell) liegt dann vor, wenn der Bedarf nur in geringem Maße um eine stabile Höhe schwankt. Der Bedarf ist demnach über einen längeren Zeitraum gleich bleibend. Gelegentliche Bedarfsabweichungen sind zufällig, d. h. sie unterliegen keiner Regelmäßigkeit. Ein trendförmiger Materialbedarf (T-Modell) liegt vor, wenn über einen längeren Zeitraum hinweg der Verbrauch stetig steigt oder fällt, wobei zufällige Schwankungen zu vernachlässigen sind. Der Trend kann positiv linear, positiv nicht linear, negativ linear oder negativ nicht linear sein. Von saisonal schwankendem Bedarf (S-Modell) spricht man bei periodisch wiederkehrenden Bedarfsschwankungen, die z. B. durch Jahreszeiten, Feiertage, Schulbeginn usw. bedingt sein können. Hierbei treten Unterschiede zum Durchschnittsbedarf auf, die deutlich größer als zufällige Bedarfsschwankungen sind und sich durch eindeutige Ursachen erklären lassen. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 403 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–31: Nachfragemodelle Zur Bedarfsprognose werden vor allem die in Abb. 7–32 zusammengestellten Verfahren herangezogen, wobei in Abhängigkeit von der Form des Nachfragemodells jeweils bestimmte Vorhersagemethoden anwendbar bzw. vorteilhaft sind. 07-26.tif 404 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–32: Den einzelnen Nachfragemodellen zugeordnete Prognoseverfahren (vgl. Hackstein/Stich 1987, S. 83) 7 Produktionslogistik 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 7.2.1.3.1.2.2 Prognoseverfahren bei konstantem Bedarfsverlauf Als Prognoseverfahren bei gleich bleibendem Bedarfsverlauf bieten sich die Berechnung arithmetischer Mittelwerte, die Bildung gleitender Mittelwerte oder die exponentielle Glättung erster Ordnung an. Das arithmetische Mittel wird gebildet indem die Summe der Verbrauchswerte der Zahlenreihe durch die Anzahl der Verbrauchswerte dividiert wird: xn+1 = x̄n = n i i 1 x n wobei xi den in der i-ten Periode angefallenen Bedarf einer bestimmten Materialart kennzeichnet. Der Wert xn stellt dann die Bedarfsprognose für die (n+1)-te Periode dar. Problematisch an dieser Vorgehensweise ist die Gleichgewichtung sämtlicher Vergangenheitsdaten, so dass eine gezielte Anpassung an jüngste Bedarfsentwicklungen nicht möglich ist. Damit kurzfristige Zufallsschwankungen weitgehend ausgeschaltet bleiben, sollte die Anzahl der zugrundeliegenden Nachfragewerte genügend groß sein. Bei der Methode der gleitenden Mittelwertbildung wird – im Gegensatz zur vorherigen – die Periodenanzahl und somit die Zahl der berücksichtigten Verbrauchswerte konstant gehalten. Der Prognosewert basiert somit jeweils nur auf den Bedarfswerten der letzten m Perioden, da die am weitesten in der Vergangenheit liegenden Verbrauchswerte abgeschnitten werden. Die Formel lautet: xn+1 = x̄n = m n–m 1 i 1 1 x m Darüber hinaus ist es möglich, durch eine Gewichtung die Daten der jüngeren Vergangenheit stärker zu berücksichtigen (gewogener gleitender Mittelwert). Die exponentielle Glättung erster Ordnung ermöglicht die gezielte Anpassung an aktuelle Bedarfsentwicklungen. Der Prognosewert für die Periode n+1 ergibt sich aus der Formel: 07-27.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 405 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 xn+1 = x̄n = x̄n–1 + α (xn – x̄n–1), wobei x̄n = neuer Verbrauchsmittelwert xn = Verbrauch in der n-ten Periode x̄n – 1 = alter Verbrauchsmittelwert α = Anpassungskonstante (Glättungskoeffizient) mit zulässigen Werten zwischen 0 und 1. Durch rekursives Einsetzen für x̄n–1, x̄n–2 usw. wird deutlich, dass x̄n ein gewichtetes arithmetisches Mittel darstellt, wobei die Gewichtung der Bedarfswerte ausgehend von der Periode n in Richtung früherer Perioden exponentiell abnimmt (vgl. Grochla 1978, S. 65). Das Ergebnis der Bedarfsvorhersage wird entscheidend von der Anpassungskonstante a beeinflusst, da diese die Gewichtung des jüngsten Verbrauchswertes festlegt. Je größer α wird, umso mehr nähert sich der Mittelwert x̄n dem Verbrauch der letzten Perioden an. Bei α = 0 erfolgt keine Anpassung an Verbrauchsänderungen (alter Verbrauchsmittelwert = neuer Verbrauchsmittelwert). Wird hingegen α = 1 festgelegt, wird eine völlige Anpassung an den jüngsten Bedarf bewirkt. Die exponentielle Glättung 1. Ordnung ist rechentechnisch einfach zu handhaben und weist in EDV-Anlagen einen sehr geringen Speicherplatzbedarf auf, da lediglich drei Werte pro Artikel zu speichern sind (vgl. Glaser 1978, S. 4). 7.2.1.3.1.2.3 Prognoseverfahren bei trendförmigem Bedarfsverlauf In den Fällen, in denen die Verbrauchswerte einen trendförmigen Verlauf aufweisen, sind die bislang dargestellten Verfahren zur Bedarfsvorhersage ungeeignet, da die berechneten Mittelwerte hinter der effektiven Bedarfsentwicklung hinterherhinken. Bei linear steigenden Bedarfsverläufen werden insbesondere die exponentielle Glättung 1. Ordnung mit Trendkorrektur, die exponentielle Glättung 2. Ordnung sowie die einfache lineare Regression herangezogen. Unterstellt man einen im Zeitablauf linear ansteigenden Bedarf und kommt das Verfahren der exponentiellen Glättung 1. Ordnung zur Anwendung, so ist der errechnete Mittelwert x̄n um einen bestimmten Betrag kleiner als der jüngste Verbrauchswert xn. Diese Differenz hängt von der Steigung der Geraden ab, um die die Verbrauchswerte schwanken. Bei einer Steigung der Bedarfsgeraden in Höhe von b ergibt sich dieser Betrag als 1 – b. Es gilt somit n n 1 – x x b (Verbrauchswert für die Periode) Als Prognose für die (n+1)-te Periode ergibt sich n 1 nx x b. In der Regel liegen die Bedarfswerte nicht alle genau auf einer Geraden, so dass die Steigungsmaße von Periode zu Periode variieren. Zur Bestimmung des Trendwertes b2n muss deshalb ebenfalls die exponentielle Glättung 1. Ordnung herangezogen werden, so dass sich der Trendwert cn ergibt. 406 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Der für die Periode n gültige Wert auf der Trendgeraden xTn beträgt Tn n n 1– x x c Die Bedarfsprognose für die Folgeperiode erhält man aus n 1 Tn nx x c . Bei der exponentiellen Glättung 2. Ordnung wird außer dem Mittelwert erster Ordnung (im Folgenden als x̄ bezeichnet) ein Mittelwert 2. Ordnung x̄ als Mittelwert der Mittelwerte erster Ordnung gebildet. Letzterer ist bei konstantem Anstieg b der Bedarfsgeraden um n 1 – b . niedriger als der Mittelwert 1. Ordnung. Exponentielle Glättung 1. Ordnung mit Trendkorrektur und exponentielle Glättung 2. Ordnung führen somit zu identischen Ergebnissen (vgl. Grochla 1978, S. 67). Mit Hilfe exponentieller Glättungsverfahren höheren Grades lassen sich auch nichtlineare Bedarfsentwicklungen erfassen (z. B. exponentielle Glättung 3. Ordnung für die Prognose einer parabolischen Trendentwicklung). Mit zunehmendem Grad erhöht sich jedoch die Gefahr, dass Zufallsschwankungen als systematische Schwankungen interpretiert werden (vgl. Glaser 1978, S. 7). Ausgangspunkt der einfachen linearen Regression stellt die Gleichung der Trendgeraden xn = a + b i dar. Ziel ist es, den Schnittpunkt der Geraden mit der Ordinatenachse (Trendkonstante a) und ihre Steigung (Trendkoeffizient b) zu bestimmen. Nach der Methode der kleinsten Quadrate werden diese Parameter so ermittelt, dass die Summe der quadrierten Abweichungen der tatsächlichen Verbrauchswerte in den n Perioden von den dem Trendverlauf entsprechenden Werten minimiert wird. 7.2.1.3.1.2.4 Prognoseverfahren bei saisonalen Bedarfsschwankungen Bei saisonal schwankenden Verbrauchswerten lassen sich die besprochenen Verfahren analog anwenden, sofern die Verbrauchswerte so gewählt werden, dass sie sich saisonal entsprechen (vgl. hierzu Grochla 1978, S. 168 f.). Die Periodizität der Schwankungen ist also mit zu berücksichtigen. Soll beispielsweise für den Monat Juni 1991 der Bedarf prognostiziert werden (xJuni 91), so ergibt sich bei einer Periodizität von einem Jahr und bei Anwendung der Methode der exponentiellen Glättung 1. Ordnung folgender Ausdruck: xJuni 91 = x̄ Juni 91 = x̄Juni 90 + α (xJuni 90 – x̄Juni 90), wobei x̄Juni 90, 91 = Prognosewerte für Juni 1990 bzw. Juni 1991 xJuni90 = tatsächlicher Verbrauch Juni 1990 α = Glättungskonstante (1) n (2) n 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 407 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.1.3.1.2.5 Auswahl des geeigneten Bedarfsvorhersageverfahrens Zusammenfassend zeigt Abb. 7–33 noch einmal die einzelnen Methoden und deren Zuordnung zu den Nachfragemodellen. Abb. 7–33: Eignung von stochastischen Methoden bei verschiedenen Bedarfsverläufen (Wilhelm 1983, S. 88) Für die Auswahl der geeigneten Methode zur Bedarfsprognose sind folgende Kriterien heranzuziehen (vgl. Zeigermann 1970, S. 58): – Nachfragetyp (konstant, linearer Trend, nicht linearer Trend, saisonal, unregelmäßig), – Differenz zwischen Prognose- und Ist-Werten (Fehlerminimum), – Reaktion auf echte Bedarfsänderungen, aber Unempfindlichkeit gegenüber Zufallsschwankungen, – EDV-Anforderungen bezüglich Speicherplatz und Laufzeit, – Einfachheit und Verständlichkeit. 07-28.tif 408 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 In Abb. 7–34 werden die Verfahren zur Bedarfsvorhersage anhand dieser Kriterien beurteilt. Abb. 7–34: Beurteilung stochastischer Bedarfsermittlungsverfahren (Wilhelm 1983, S. 89) 7.2.1.3.1.3 Subjektive Verfahren Subjektive Schätzungen müssen dann zur Bedarfsermittlung vorgenommen werden, wenn keine Vergangenheitswerte vorliegen, auf die sich eine Vorhersage stützen kann. Vergangenheitswerte fehlen beispielsweise bei einer Produktneuentwicklung, da in diesem Fall Voraussagen über den Erfolg des Produkts und somit den entsprechenden Bedarf fehlen. Für die subjektive Bedarfsermittlung gibt es im wesentlichen zwei Formen, die Analogschätzung und die Intuitivschätzung (vgl. Hartmann 1983, S. 222). In der Analogschätzung wird versucht, Vorhersageergebnisse vergleichbarer Materialien oder Erzeugnisse auf das betreffende Material oder Erzeugnis, dessen Bedarf es abzuschätzen gilt, zu übertragen. Ist diese Form nicht möglich, so bleibt nur noch die Intuitivschätzung, d. h. Schätzungen über den mutmaßlichen Bedarf können nur noch durch die 07-29.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 409 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Befragung sachverständiger Personen erfolgen. Sobald erste Befragungen hinsichtlich der Bedarfswerte vorliegen, können eventuell nach Korrektur der ersten Werte stochastische Verfahren Anwendung finden und dadurch Vorhersagewerte anhand der Extrapolation gewonnen werden. Die Gefahr einer Fehleinschätzung ist bei diesem „Verfahren“ offensichtlich groß. Die Anwendung kann unter Umständen dann als wirtschaftlich sinnvoll betrachtet werden, wenn Vorhersagen für Materialien und Erzeugnisse von geringem Wert mit niedrigen Lagerhaltungskosten zu treffen sind. 7.2.1.3.1.4 Zyklische versus ereignisgesteuerte Disposition Zur dispositiven Ermittlung des Brutto-Materialbedarfs lassen sich zwei grundsätzliche Vorgehensweisen unterscheiden: – Neuaufwurfsprinzip (= zyklische Disposition), – Nettoänderungsprinzip (= ereignisgesteuerte Disposition). Beim Neuaufwurfsprinzip wird jede Sachnummer neu disponiert, d. h. der gesamte Primärbedarf wird im Rahmen der Bedarfsauflösung neu durchgerechnet. Demgegenüber werden beim Nettoänderungsprinzip nur diejenigen Sachnummern neu disponiert, bei denen sich dispositiv relevante Daten geändert haben (z. B. Bedarfs-, Lager-, Auftragsoder Grunddaten). Dementsprechend reduziert sich der Rechenaufwand beträchtlich (vgl. Abb. 7–35). Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, täglich einen Nettoänderungslauf durchzuführen und somit die Vorteile kurzer Dispositionszyklen zu nutzen. Bei umfangreichen Änderungen der Planungsvorgaben (z. B. auf Grund eines neuen Produktionsprogramms) ist in der Regel das Neuaufwurfsprinzip anzuwenden. Abb. 7–35: Zyklische versus ereignisorientierte Disposition (Siemens 1984) 07-30.tif 410 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.1.3.2 Ermittlung des Netto-Materialbedarfs Aufgabe der Bestandsrechnung ist es, aus dem Bruttobedarf unter Berücksichtigung sämtlicher Bestände den Nettobedarf zu ermitteln (vgl. Mertens 1979, Sp. 251). Hierzu sind der Fertigerzeugnis-, der Werkstatt-, der Lager-, der Reservierungs- und der Sicherheitsbestand vom Bruttobedarf zu subtrahieren. Unter Werkstattbestand ist die Menge zu verstehen, die das Lager zur Weiterverarbeitung bereits verlassen hat und sich in der Werkstatt befindet. Der Reservierungsbestand umfasst die Bestandsmengen, die für Aufträge (Kundenauftrag oder Fertigungsauftrag eines übergeordneten Teils) vorgemerkt und daher nicht mehr frei verfügbar sind. Ebenfalls abzuziehen ist der Bestellbestand einer Periode, also der in dieser Periode erwartete Zugang einer Lieferung. Die Aufgabe des Sicherheitsbestandes besteht darin, Verbrauchs- und Lieferterminabweichungen, Abweichungen der Liefermenge sowie Fehler bzw. Ungenauigkeiten bei der Lagerverwaltung aufzufangen und somit die Leistungsbereitschaft des Unternehmens zu gewährleisten (vgl. Hartmann 1983, S. 283 ff.). In der Bestandsrechnung ist es vor allem bedeutsam, auf aktuelle Informationen zurückgreifen zu können, weshalb in der Lagerverwaltung sämtliche Materialbewegungen und Lager- bzw. Bestandsstatistiken ständig auf neuestem Stand zu halten sind. Zur Erfassung der Lagerbewegungen sind sämtliche Abgänge, die aus der Verringerung von Werkstattbeständen im Rahmen der Auftragserfüllung resultieren, sowie die Zugänge, die sich aus Materiallieferungen und Fertigstellungsmeldungen ergeben, zu erfassen und auszuwerten. Zur Durchführung einer Nettobedarfsrechnung auf der Basis der analytischen Methode eignen sich nur die angeführten Formen der Auflösung nach Fertigungs- und Dispositionsstufen. Bei der Auflösung nach Fertigungsstufen besteht die Gefahr, dass die Vorräte von Teilen oder Baugruppen, die in mehreren Fertigungsstufen auftreten, mehrfach verrechnet oder von den in den höchsten Fertigungsstufen anfallenden Bruttobedarfswerten subtrahiert werden. Letzteres führt dazu, dass zur Befriedigung des in niedrigeren Fertigungsstufen zeitlich früher auftretenden Bedarfs Beschaffungsvorgänge ausgelöst werden, obwohl Lagerbestände hierzu existieren. Da sich diese Probleme bei einer analytischen Auflösung nach Dispositionsstufen nicht ergeben und ein geringerer Rechenaufwand erforderlich ist als bei der Auflösung nach Fertigungsstufen, ist dieses Verfahren vorzuziehen (vgl. Grochla 1978, S. 52). 7.2.1.3.3 Bestellrechnung Aufbauend auf den Ergebnissen der Bedarfsplanung ist es nunmehr das Ziel, den im Planungszeitraum bestehenden Bedarf an Materialien auf kostengünstigste Weise zu decken. Für die beim Lieferanten zu beschaffenden Teile ist eine Bestellrechnung durchzuführen, bei der Bestellmenge und -zeitpunkt unter Berücksichtigung der Kosten festzulegen sind (vgl. Reichwald/Mrosek 1983, S. 398). Aufgabe der Bestellrechnung ist es zunächst, die wirtschaftliche Bestellmenge zu ermitteln, d. h. die Menge, bei der die Summe aus Bestell- und Lagerhaltungskosten ihr Minimum erreicht. Das Minimum ist hierbei zwischen dem Extrem der Deckung des gesamten Jahresbedarfs durch eine einzige Bestellung und der Bestellung jeweils einer einzelnen Mengeneinheit zu suchen. Während im erstgenannten Fall nur geringe Bestellkosten, jedoch sehr hohe Lagerhaltungskosten entstehen, sind im zweiten Fall die Lagerhaltungskosten minimal, jedoch die Bestellkosten sehr hoch. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 411 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Die Überlegungen zur Ermittlung der wirtschaftlichen Bestellmenge gelten gleichermaßen für zugekaufte und selbst gefertigte Teile. Im ersten Fall spricht man von der optimalen Bestellmenge, im zweiten von der wirtschaftlichen Losgröße. Die bekannteste und am meisten angewandte Formel zur Ermittlung der optimalen Bestellmenge wurde von Andler entwickelt. Die Formel lautet wie folgt: 200 Jahresbedarf Bestellkosten Optimale Bestellmenge (Stück) Einstandspreis Lagerhaltungskostensatz Unter Jahresbedarf ist der jährliche Bedarf an fremdbezogenem Material zu verstehen. Der Einstandspreis ergibt sich als Summe aus Nettoeinkaufspreis, Verpackungskosten, Frachten, Versicherungskosten, Zöllen usw. Die optimale Bestellmenge ist durch die Gleichheit von Bestell- und Lagerhaltungskosten gekennzeichnet. Ferner kann nachgewiesen werden, dass im Optimum sowohl die jährlichen Gesamtkosten als auch die Gesamtkosten pro Stück minimal sind (vgl. Arnolds u. a. 1978, S. 74). Setzt man statt der Bestellkosten die Rüstkosten und statt des Einstandspreises die Herstellkosten ohne Rüstkosten ein, so ergibt sich in analoger Weise die wirtschaftliche Losgröße für die Eigenfertigung. Hierbei setzen sich die Rüstkosten aus den Lohnkosten für den Einrichter und den Maschinenbediener, den Kosten für die Belegung des Arbeitsplatzes während des Rüstens sowie den Kosten für Probeteile zusammen. Die Andler’sche Losgrößenformel ist an einige Voraussetzungen geknüpft, die die Anwendungsgrenzen des Modells offen legen (vgl. Wiendahl 1983, S. 296): – Der Stückpreis ist unabhängig von der Beschaffungsmenge. – Der Bedarf ist bekannt und konstant. – Fehlmengen (die beschaffte Menge deckt den Bedarf nicht) sind nicht zugelassen. – Die zeitliche Verteilung der Lagerabgänge ist stetig. – Mindestbestellungen sind nicht vorgesehen. – Die Bestellung eines Materials kann unabhängig von anderen Materialien erfolgen. – Die Kosten für die Lagerung und Bestellung lassen sich hinreichend genau ermitteln. – Außerdem wird im Falle der Eigenfertigung der Einfluss der Losgröße auf die Durchlaufzeit nicht betrachtet. Bei der grafischen Darstellung der Optimierungsrechnung wird auf der horizontalen Achse die Bestellmenge (in Stück, Tonnen, Kilogramm, Liter etc.) abgetragen. Auf der vertikalen Achse erfolgt die Messung der Jahreskosten oder der Stückkosten. Aus der Addition der Ordinaten der Bestell- und Lagerhaltungskostenkurve erhält man die Gesamtkostenkurve, die ihr Minimum im Schnittpunkt der beiden Kostenkurven aufweist (vgl. Abb. 7–36). Aufgrund der oben genannten Restriktionen hat das Andler-Modell zwischenzeitlich eine Reihe von Erweiterungen erfahren, bei denen beispielsweise veränderte Einstandspreise oder schwankende Bedarfsmengen berücksichtigt werden. So setzt das gleitende Beschaffungsmengenverfahren keinen konstanten Bedarf voraus, sondern lässt schwankende Periodenbedarfswerte zu. Generell ist aber bei der Anwendung der Modelle zu beachten, dass Abweichungen von der optimalen Bestellmenge nur relativ geringe Kostenänderungen bewirken, da die Gesamtkostenkurven im Bereich des Minimums einen relativ flachen Verlauf aufweisen. 412 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–36: Kostenverläufe bei der Andler’schen Losgröße Neben den Bestellmengen sind auch die Bestelltermine festzulegen. Im Falle der programmgesteuerten Bedarfsermittlung ergeben sich die Termine aus den Bedarfsterminen unter Berücksichtigung der jeweiligen Vorlauf- und Durchlaufzeiten (vgl. Wiendahl 1983, S. 301). Bei den verbrauchsgesteuert ermittelten Materialien stellt sich das Problem, dass es sich sowohl bei der Wiederbeschaffungszeit, d. h. der Zeit zwischen der Bestellauslösung und der Verfügbarkeit der Materialien, als auch bei den während dieser Zeit benötigten Mengen nicht um feste Größen handelt. Lagerhaltungsstrategien stellen Entscheidungsregeln dar, die angeben, wann und in welcher Höhe Bestellungen zur Auffüllung eines Lagers erteilt werden müssen (vgl. Oeldorf/Olfert 1985, S. 150). Die vier Grundmodelle der Lagerhaltung sind in Abb. 7–37 enthalten (vgl. Wissebach 1977, S. 156). Zeit Menge fix variabel fix (t,q)-Politik (s,q)-Politik variabel (t,S)-Politik (s,S)-Politik Abb. 7–37: Grundmodelle der Lagerhaltungsstrategien Dabei bedeuten (vgl. Naddor 1971, S. 20 f.): t = Bestellzyklus, also die Zeit, die von einer Bestellung bis zur nächsten vergeht, oder Kontrollzyklus, d. h. die Zeit, die von einer Überprüfung des Lagerbestands bis zur nächsten reicht. q = Bestellmenge 07-31.tif Kosten pro Jahr in Euro 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 413 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 s = Bestellpunkt (Bestellgrenze, Meldebestand) S = Sollbestand (Höchstbestand, Lagerrichtbestand), also das Lagerniveau, bis zu dem das Lager wieder aufgefüllt werden soll. Die Strategien der (s,q)- und der (s,S)-Politiken sind mengenmäßig orientiert. Meldebestand oder Bestellpunkt s sind für den Bestellzeitpunkt verantwortlich. Sie werden deshalb Meldebestands- oder Bestellpunktverfahren genannt. Demgegenüber sind die (t,q)- und (t,S)-Strategien zeitlich orientiert. Die Frage nach dem Bestellzeitpunkt wird durch die Entscheidungsvariable des Bestellzyklus beantwortet. Diese Strategien werden allgemein als Bestellrhythmusverfahren bezeichnet. Die (s,q)-Politik ist ein Bestellpunktverfahren. Bei Erreichen oder Unterschreiten des Bestellbestandes ist eine neue Menge q zu beschaffen. Unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit bietet sich eine Bestellmenge in Höhe der wirtschaftlichen Bestellmenge an. Der Lagerbestand wird nach jeder Lagerentnahme hinsichtlich des Bestellpunktes überprüft. Aufgrund der festgelegten Bestellmenge bei veränderlichen Lagerabgangsraten sind die Bestellzyklen variabel (vgl. Trux 1972, S. 230 f.). Die (s,S)-Politik stellt ebenfalls ein Bestellpunktverfahren dar. Nach Erreichen bzw. Unterschreiten des Bestellpunktes ist eine Beschaffung auszulösen, die den Lagerbestand auf den Sollbestand auffüllt. Die Kontrolle des Bestands erfolgt nach jeder Lagerentnahme und demnach in unregelmäßigen Abständen. Die Beschaffungsmengen variieren in ihrer Höhe, je nachdem wie weit der Bestellpunkt unterschritten wird (vgl. Krycha 1986, S. 165). Bei der (t,q)-Politik handelt es sich um ein Bestellrhythmusverfahren. Hierbei wird in einem bestimmten Bestellrhythmus t die Beschaffung einer festen Menge q vorgenommen. Die Bestellzyklen sind demnach konstant. Die feste Bestellmenge q führt bei ungleichmäßigem Lagerabgang zu einem stark schwankenden Lagerniveau S, weshalb bei dieser Politik die Gefahr einer Unterdeckung offensichtlich ist (vgl. Krycha 1986, S. 165). Die (t,S)-Politik ist ebenfalls ein Bestellrhythmusverfahren. In einem festen Bestellrhythmus wird eine Menge beschafft, die den Lagerbestand auf ein konstantes Niveau S auffüllt. Die Zeitpunkte, zu denen die Bestellungen der variablen Mengen abgegeben werden, weisen einen konstanten Abstand voneinander auf. Darüber hinaus existieren noch Kombinationen verschiedener Lagerhaltungsstrategien. Die (t,s,q)-Politik stellt eine Kombination aus einem Bestellrhythmus- und einem Bestellpunktverfahren dar und wird auch als Kontrollrhythmusverfahren bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird der Lagerbestand in einem festen Kontrollrhythmus überprüft. Falls der Bestellpunkt s erreicht oder unterschritten ist, wird die konstante Menge q beschafft. Obwohl die Überprüfung in konstanten Zeitintervallen erfolgt, kann die Beschaffung durchaus in unregelmäßigen Abständen erfolgen, je nachdem, ob das Erreichen oder Unterschreiten des Bestellpunktes es erfordert. Bei der (t,s,q)-Politik ist wegen der zusätzlichen Berücksichtigung des Bestellpunktes der durchschnittliche Lagerbestand niedriger als bei der (t,q)-Strategie. Außerdem ist die Gefahr von Fehlmengen auf Grund des Meldebestandes geringer. Bei der (t,s,S)-Politik handelt es sich um eine Kombination aus einem Bestellrhythmusund einem Bestellpunktverfahren und kann ebenso als Kontrollrhythmusverfahren aufgefasst werden. Ergibt die in festen Zeitintervallen stattfindende Kontrolle des Lagerbestandes ein Erreichen bzw. Überschreiten des Bestellpunktes, so sind variable Mengen zur 414 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Auffüllung des Lagerbestandes auf den Sollbestand S zu beschaffen. Analog zu der vorhergehenden Politik kann auch hier eine unregelmäßige Beschaffung stattfinden. Diese Politik weist zwar im Durchschnitt einen geringeren Lagerbestand auf als bei der (t,s)- Strategie, jedoch besteht bei unregelmäßigen Abgängen die Gefahr von Fehlmengen, so dass unter Umständen hohe Sicherheitsbestände einzuplanen sind. Vergleicht man die einzelnen Strategien miteinander, so ist festzustellen, dass bei den t- Strategien der Überprüfungsaufwand zwar geringer ist, die Zins- und Lagerhaltungskosten in der Regel aber höher zu veranschlagen sind, da auf Grund des festen Kontrollzyklusses die Gefahr von Fehlmengen besteht, woraus die Notwendigkeit hoher Sicherheitsbestände resultiert (vgl. Naddor 1971, S. 304). Bei Einsatz von EDV spielt der Überprüfungsaufwand nur eine untergeordnete Rolle, so dass das Ziel der Zins- und Lagerhaltungskostenminimierung am ehesten durch die reinen s-Strategien erreicht wird. Außerdem sind die Parameter, die die Lagerhaltungspolitik bestimmen, nicht konstant zu halten, sondern variabel an die Bedarfsprognosen anzupassen. 7.2.1.4 Termin- und Kapazitätsplanung In der Termin- und Kapazitätsplanung wird der zeitliche Ablauf der Aufträge unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Kapazitäten geplant und koordiniert (vgl. Brankamp 1973, S. 15). Dieser Funktionsbereich umfasst die Phasen Durchlaufterminierung, Kapazitätsbedarfsrechnung, Kapazitätsabstimmung und Reihenfolgeplanung. 7.2.1.4.1 Durchlaufterminierung und Kapazitätsbedarfsrechnung Zunächst werden im Rahmen der Durchlaufterminierung für jeden Arbeitsgang eines aktuellen Auftragsbestandes die Anfangs- und Endtermine ohne explizite Einbeziehung von Kapazitätsrestriktionen so berechnet, dass eine Einhaltung der Fertigstellungstermine der Aufträge möglich erscheint (vgl. Heß-Kinzer 1979, Sp. 1989). Hierzu sind zum einen die in der Bedarfsermittlung ermittelten Mengen und Termine erforderlich und zum anderen Informationen über die strukturellen Verknüpfungen der Arbeitsgänge, die in den Arbeitsplänen enthalten sind. Aus den Arbeitsplänen geht hervor, wo (Angabe der Kostenstellen), wie (technologische Folge der Arbeitsvorgänge), womit (Beschreibung der Maschinen, Vorrichtungen und Werkzeuge), in welcher Zeit (Angabe der Rüst- und Stückzeiten) und bei welcher Lohngruppe das betreffende Teil produziert werden soll (Zäpfel 1982, S. 82), wobei für die Durchlaufterminierung hauptsächlich die Zeiten von Bedeutung sind. Unrealistische Plan-Durchlaufzeiten ziehen eine Reihe von Problemen nach sich, wie Abb. 7–38 verdeutlicht. Als Methoden kommen bei der Durchlaufterminierung die Rückwärtsterminierung oder die Vorwärtsterminierung zur Anwendung. Die Methode der Rückwärtsterminierung plant die einzelnen Arbeitsgänge ausgehend vom Endtermin des letzten Arbeitsgangs ein. Damit der letzte Arbeitsgang zum geforderten Endtermin beendet ist, muss er um seine Durchlaufzeit früher beginnen. Dieser Zeitpunkt wird als spätest möglicher Anfangstermin bezeichnet. In derselben Art und Weise werden die spätest möglichen Anfangstermine sämtlicher vorhergehender Arbeitsgänge sukzessiv ermittelt. Ergebnis der Rückwärtsterminierung ist der Termin, zu dem der Auftrag für eine termingerechte Lieferung spätestens gestartet werden muss. Die Methode der Vorwärtsterminierung berechnet ausgehend vom Termin „heute“ die frühest möglichen Anfangstermine sämtlicher Arbeitsgänge und somit auch den des Auf- 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 415 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 trags (vgl. Reichwald/Mrosek 1983, S. 428). Dies erfolgt durch eine Addition der jeweiligen Durchlaufzeiten auf die entsprechenden Anfangstermine der einzelnen Arbeitsgänge. Die Differenz zwischen frühestem und spätestem Anfang einzelner Arbeitsgänge bzw. des Auftrags ergibt die jeweilige Pufferzeit, innerhalb derer sich die einzelnen Arbeitsgänge bzw. der Auftrag ohne Auswirkung auf den Endtermin des Auftrags verschieben lassen (vgl. Steinbuch/Olfert 1978, S. 412). Pufferzeiten bewirken somit einerseits eine höhere Sicherheit gegenüber Störungen, andererseits steigt aber die Kapitalbindung durch Bestände in der Fertigung. Erhöhung der Plan-Durchlaufzeit Überlastung der Fertigung; Erhöhung des Steuerungsaufwandes Erhöhung der Ist-Durchlaufzeit Erhöhung der Liegezeiten Bestandserhöhungen Zu frühes Anstoßen der Aufträge Unrealistische Plan-Durchlaufzeit Übersteigertes Sicherheitsdenken Abb. 7–38: Das Plan-Durchlaufzeiten-Dilemma Als Ergebnis der Durchlaufterminierung können für den ersten Arbeitsgang eines Arbeitsplanes folgende Fälle auftreten (vgl. Hackstein 1984, S. 177): 1. Der späteste Starttermin des ersten Arbeitsganges fällt auf einen Termin in der Zukunft. 2. Der späteste Starttermin des ersten Arbeitsganges liegt genau im Planungszeitpunkt. In diesem Fall sind frühester und spätester Starttermin identisch. 3. Der späteste Starttermin fällt auf einen Zeitpunkt in der Vergangenheit. Hier sind in einer Vorwärtsterminierung beginnend beim Planungszeitpunkt neue Starttermine zu ermitteln. Um die sich hierbei ergebende Verschiebung des Fertigstellungstermins zu verhindern, können als Gegenmaßnahmen ergriffen werden: eine Reduzierung der Liegezeiten, eine Splittung der Lose sowie eine überlappte Fertigung. Die Reduzierung der Übergangszeiten zielt auf eine Verkürzung der eingeplanten Pufferzeiten ab. Die zum Ausgleich von Störungen eingeplanten Pufferzeiten verlängern die Übergangszeiten und somit die gesamte Durchlaufzeit. Die Reduzierung der Übergangs- 07-33.eps 416 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 zeiten hat jedoch nur dann Erfolg im Sinne einer Verkürzung der Durchlaufzeit, wenn Übergangszeiten verkürzt werden, die auf dem kritischen Pfad liegen. Die Summe der Vorgangsdauern entlang des kritischen Pfades bestimmt die Zeit, die zur Durchführung eines Auftrages mindestens erforderlich ist. Der kritische Pfad zeichnet sich deshalb dadurch aus, dass jede Verzögerung eines Vorgangs den Endtermin des gesamten Auftrages, falls keine Maßnahmen ergriffen werden, um den gleichen Zeitraum verschiebt. Eine Verkürzung der Durchlaufzeiten kann somit nur durch eine Verkürzung der kritischen Vorgangsdauern erreicht werden. Eine Reduzierung der Übergangszeit kann auch durch eine Verringerung der geplanten Liege- und Transportzeiten herbeigeführt werden. Einzelne Aufträge werden dabei mit einer Priorität versehen, d. h. sie werden an einzelnen Arbeitsplätzen bevorzugt abgearbeitet, so dass sich die gesamte Durchlaufzeit verkürzen lässt. Die auf Grund der höheren Priorität vorgezogene Bearbeitung bestimmter Aufträge verzögert natürlich die Bearbeitung der anderen in der Warteschlange stehenden Aufträge. Diese Auswirkungen werden in diesem Planungsstadium allerdings noch nicht berücksichtigt (vgl. Oellers 1980, S. 171 f.). Eine weitere Methode zur Durchlaufzeitverkürzung stellt die sogenannte Splittung dar, die es in zwei Formen gibt (vgl. Müller 1980, S. 335). Die Auftragssplittung beinhaltet die mengenmäßige Aufteilung eines Fertigungsauftrags ab einem bestimmten Arbeitsgang oder von Beginn an in mindestens zwei Teilmengen, die getrennt voneinander durch die Fertigung laufen. Bei der Arbeitsvorgangssplittung wird das in einem Arbeitsvorgang zu fertigende Los in Teillose aufgespalten, die auf mehreren gleichartigen Bearbeitungsstellen zeitlich parallel oder zumindest teilweise parallel gefertigt werden (vgl. Abb. 7–39). Abb. 7–39: Prinzip der Splittung (Wildemann 1982 b, S. 5) Eine dritte Methode zur Verkürzung der Durchlaufzeit stellt die Überlappung dar. Hierbei wird nicht gewartet bis das gesamte Fertigungslos an einem bestimmten Arbeitsplatz vollständig abgearbeitet ist, sondern es werden bereits vorher Teilmengen des Loses an die nächste Bearbeitungsstelle weitergegeben (vgl. Abb. 7–40). Eine Durchlaufzeitverkürzung wird somit durch eine teilweise gleichzeitige Bearbeitung von jeweils zwei aufeinander folgenden Arbeitsvorgängen erreicht. Problematisch hierbei ist die exakte Transportkoordination, da einerseits das Teillos rechtzeitig an der folgenden Bearbeitungsstelle bereitzustellen ist, andererseits aber nicht zu früh abgeholt werden kann, da ansonsten noch zu wenig in der vorangegangenen Bearbeitungsstelle gefertigt wurde (vgl. Steinbuch/Olfert 1978, S. 418). Umfasst die Überlappung mehrere Bearbeitungsstellen, so nimmt der Koordinationsaufwand noch erheblich zu. Falls keine dieser Maßnahmen durchgeführt werden kann oder die erzielbare Zeitreduzierung nicht ausreichend ist, muss um diesen Betrag eine Verschiebung des Losfertigstellungstermins erfolgen. 07-034.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 417 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–40: Prinzip der Überlappung (Wildemann 1982 b, S. 5) Auf der Grundlage der von der Durchlaufterminierung errechneten Starttermine ermittelt die Kapazitätsbedarfsrechnung den Kapazitätsbedarf, der in den zukünftigen Perioden auf jede einzelne Kapazitätseinheit trifft. Hierzu werden die Kapazitätsbedarfe der einzelnen Arbeitsvorgänge, die in einer bestimmten Periode die jeweilige Kapazitätseinheit belegen, zur Gesamtbelastung aufsummiert, wobei sich die Kapazitätsbedarfe der Arbeitsgänge ebenfalls aus den Arbeitsplänen ergeben. Die Kapazitätsbedarfe werden dann für jede Kapazitätseinheit über mehrere Perioden ermittelt und können anschaulich in einem Belastungsgebirge dargestellt werden (vgl. Abb. 7–41). Der Vergleich mit der Normalkapazität ergibt dann die Unter- und Überlastungen in den einzelnen Perioden (vgl. Wiendahl 1983, S. 211 ff.). Abb. 7–41: Belastungsdiagramm 7.2.1.4.2 Kapazitätsterminierung Im Rahmen der Kapazitätsterminierung werden die Anfangs- und Endtermine der Arbeitsgänge festgelegt und zwar unter Berücksichtigung des begrenzten Kapazitätsangebots der Betriebsmittel. Stimmen der in der Kapazitätsbedarfsrechnung ermittelte Kapazitätsbedarf und das zur Verfügung stehende Kapazitätsangebot nicht überein, so sind 07-035.tif 07-36.tif 418 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Maßnamen zur Abstimmung von verfügbarer und nachgefragter Kapazität zu ergreifen, die in Abb. 7–42 im Überblick dargestellt sind. Grundsätzlich stehen folgende Möglichkeiten des Kapazitätsabgleichs zur Verfügung: – Anpassung der Belegungsprofile an die Kapazitäten, – Anpassung von Kapazitäten an die Belegungsprofile, – Kombination beider Maßnahmen. Abb. 7–42: Maßnahmen zur Abstimmung von verfügbarer und nachgefragter Kapazität (Zäpfel 1982, S. 233) 7.2.1.4.3 Reihenfolgeplanung An die Kapazitätsterminierung schließt sich die Reihenfolgeplanung an, bei der die Auftragsfolge an den jeweiligen Maschinen festgelegt wird (vgl. Berg 1979, Sp. 1425). Die gewählte Reihenfolge soll einen reibungslosen und möglichst termingetreuen Produktionsablauf gewährleisten. Die optimale Reihenfolge hängt wesentlich von den verfolgten Zielen ab. Diese Ziele können beispielsweise umfassen eine Minimierung der Durchlaufzeiten, maximale Auslastung der Kapazitäten oder Minimierung der Terminüberschreitung. Der Zielkonflikt zwischen Durchlaufzeitminimierung und maximaler Kapazitätsauslastung hat seinen Niederschlag im Dilemma der Ablaufplanung gefunden (vgl. hierzu Gutenberg 1979, S. 216). 07-37.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 419 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Da bislang kein allgemeingültiges, exaktes Modell für die Lösung der Reihenfolgeplanung erstellt werden konnte, sind Heuristiken anzuwenden, die näherungsweise eine Lösung finden. Von den Näherungsverfahren haben besonders die Prioritätsregeln Bedeutung erlangt. Mit Prioritätsregeln werden nach bestimmten Reihenfolgekriterien Prioritätsziffern vergeben, nach denen dann die vor einer Maschine in der Warteschlange stehenden Aufträge abgearbeitet werden. Die wichtigsten Prioritätsregeln sind (vgl. Berg 1979, Sp. 1427 f.): 1. FCFS-Regel: Bei der „First-Come-First-Served“-Regel wird dem zuerst ankommenden Auftrag die höchste Priorität zugeordnet. Die Aufträge werden entsprechend der Reihenfolge ihres Eintreffens an der jeweiligen Maschine bearbeitet. 2. GRB-Regel: Bei der „Größten Restbearbeitungszeit“-Regel ordnet man dem Auftrag die höchste Prioritätszahl zu, der zum Zeitpunkt der Belegung die längste noch verbleibende Bearbeitungszeit auf allen benötigten Maschinen aufweist. 3. KRB-Regel: Die „Kürzeste Restbearbeitungszeit“-Regel weist dem Auftrag die höchste Prioritätsziffer zu, dessen noch verbleibende Bearbeitungszeit auf allen benötigten Maschinen zum Zeitpunkt der Belegung die kürzeste ist. 4. MAA-Regel: Diese Prioritätsregel verleiht dem Auftrag in der Warteschlange die höchste Prioritätszahl, der die meisten noch auszuführenden Arbeitsgänge umfasst. 5. WAA-Regel: Diese Prioritätsregel weist dem Auftrag in der Warteschlange die höchste Prioritätsziffer zu, der die wenigsten noch auszuführenden Arbeitsgänge beinhaltet. 6. LOZ-Regel: Bei der „Längsten Operationszeit“-Regel erhält der Auftrag die höchste Priorität, der auf der betrachteten Maschine die längste Bearbeitungszeit hat. 7. KOZ-Regel: Die „Kürzeste Operationszeit“-Regel weist dem Auftrag mit der kürzesten Operationszeit die höchste Priorität zu. 8. GGB-Regel: Der Auftrag in der Warteschlange, der die größte Gesamtbearbeitungszeit auf allen Maschinen aufweist, bekommt die höchste Prioritätszahl. 9. KGB-Regel: Der Auftrag mit der kürzesten Gesamtbearbeitungszeit auf allen Maschinen erhält die höchste Prioritätszahl. 10. FFT-Regel: Dem Auftrag mit dem frühesten Fertigstellungstermin wird die höchste Prioritätszahl zugewiesen. 11. SZ-Regel: Der Auftrag in der Warteschlange erhält die höchste Priorität, bei dem die Differenz zwischen dem Liefertermin und der verbleibenden Bearbeitungszeit, also sein Schlupf, am geringsten ist. 12. Wert-Regel: Die höchste Prioritätszahl erhält der Auftrag, der entweder den höchsten Produktendwert aufweist oder dessen Produktwert vor Ausführung des jeweiligen Arbeitsganges der höchste ist (dynamische Wertregel). Einfache Prioritätsregeln sind meist auf eine relativ einseitige Verfolgung bestimmter Ziele der Reihenfolgeplanung ausgerichtet. Aus diesem Grunde wird vielfach eine Kombination elementarer Arbeitsgangprioritätsregeln vorgenommen. Die einfachste Form der Verknüpfung stellt die Addition zweier elementarer Prioritätszahlen dar. Da jedoch die Wertebereiche unterschiedlicher Prioritätsregeln in der Regel verschieden sind, ist eine Gewichtung der beiden Komponenten erforderlich. Diese erfolgt durch Multiplikation mit einer Konstanten oder durch einen Exponentialfaktor. Eine andere Form der Verknüpfung stellt die Multiplikation von Prioritätszahlen dar. Eine Gewichtung kann in diesem Fall nur durch unterschiedliche Exponenten vorgenommen werden. 420 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 In Simulationen konnte nachgewiesen werden, dass die unerwünschten Effekte einzelner Regeln bei der additiven und multiplikativen Verknüpfung teilweise noch verstärkt werden (vgl. Gräßler 1968). Als Form der Kombination eignet sich daher in der Regel nur die alternative Verknüpfung, bei der jeweils die günstigere Regel hinsichtlich des verfolgten Ziels zur Wirkung kommt. Als besonders empfehlenswert hinsichtlich einzelner Optimierungsziele haben sich die Kürzeste-Operationszeit-Regel, die Dynamische-Wert-Regel und die Schlupfzeit-Regel erwiesen (vgl. Hoss 1965) (vgl. Abb. 7–43). Prioritätsregel Optimierungsziele Kürzeste Operationszeit- Regel Fertigungsrestzeit-Regel Dynamische Wert-Regel Schlupfzeit- Regel Maximale Kapazitätsauslastung sehr gut gut mäßig gut Minimale Durchlaufzeit sehr gut gut mäßig mäßig Minimale Zwischenlagerkosten gut mäßig sehr gut mäßig Minimale Terminabweichungen schlecht mäßig mäßig sehr gut Abb. 7–43: Wirksamkeit von Prioritätsregeln (Hoss 1965) 7.2.1.5 Auftragsveranlassung Nachdem die Aufträge innerhalb der Funktionsgruppe Termin- und Kapazitätsplanung mit Start- und Endterminen versehen worden sind, sind sämtliche Funktionen des Teilbereiches Produktionsplanung abgearbeitet. Es sind nun Aufgaben der Planung und Realisierung im Kurzfristbereich zu lösen, die dem Teilbereich der Produktionssteuerung zuzuordnen sind. 7.2.1.5.1 Auftragsfreigabe Ist die Fertigung eines Auftrags laut vorher festgelegtem Starttermin zu beginnen, so ist nunmehr zu prüfen, ob eine Auftragsfreigabe erfolgen kann. Ein Auftrag kann freigegeben werden, wenn die Verfügbarkeit der zur Auftragserfüllung erforderlichen Materialien, Betriebsmittel, Vorrichtungen und Werkzeuge bestätigt wird. Ziel der Verfügbarkeitsprüfung ist es, die Belastung der Fertigung mit den nicht ausführbaren Aufträgen zu vermeiden (vgl. Mertens 1979, Sp. 256 f.). Ursachen für fehlendes Material können beispielsweise in einem Lieferverzug, in Fehlplanungen oder anderweitigen Verwendungen liegen. Zur Feststellung der Verfügbarkeit sind Daten über die körperlich vorhandenen Lagerbestände sowie die bereits eingegangenen, jedoch noch nicht eingelagerten Bestellungen zu erfassen. Diese Daten stammen aus der Bestandsdatei oder, je nach momentanem Aufenthaltsort der Materialien, von der Warenannahme, der Wareneingangskontrolle oder dem innerbetrieblichen Transport. Weiterhin sind Daten über die Materialreservierungen anderer Aufträge sowie deren Priorität abzufragen. Schließlich erfolgt die Ermittlung der Verfügbarkeit anhand des Vergleichs von tatsächlichem Bestand und Auftragsbedarf. Ab welchem Umfang einer Materialfehlmenge ein Auftrag nicht freigegeben wird, bleibt im Einzelfall zu entscheiden. Mit zu berücksichtigen ist außerdem die Priorität eines Auftrags auf Grund etwaigen Verzugs oder seiner Wichtigkeit hinsichtlich des Kunden, weshalb entsprechende Daten auszuwerten sind. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 421 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Die Auftragsfreigabe kann aber nicht nur bei einer Materialfehlmenge abgelehnt werden, sondern auch dann, wenn die benötigten Vorrichtungen oder Werkzeuge nicht bereitstehen. Ursache hierfür können Störungen an den Maschinen bzw. ein Werkzeugbruch sein. Ebenso sind die betroffenen Maschinen auf ihr Kapazitätsangebot hin zu kontrollieren, da sich wegen kurzfristig entstandener Störungen in der Fertigung Kapazitätsüberlastungen und daraus resultierend Terminverschiebungen ergeben haben können, die möglicherweise neue Überlegungen einer (weiteren) Priorisierung des Auftrags vor dessen Freigabe erfordern. Außerdem soll die Prüfung nochmals Gelegenheit geben, kurzfristige Termin- und/ oder Mengenänderungen des Auftrags seitens des Kunden zu berücksichtigen. 7.2.1.5.2 Arbeitsverteilung Die Arbeitsverteilung ordnet die Fertigungsaufträge mit den zugehörigen Unterlagen den einzelnen Arbeitsplätzen zu. Hierzu sind im Einzelnen folgende Maßnahmen zu ergreifen (vgl. Bendeich/Dauser 1977, S. 163): – Terminieren der einzelnen Arbeitsvorgänge innerhalb des vorgegebenen zeitlichen Rahmens, – Anstoß zur Materialbereitstellung und Veranlassung des Materialtransports, – Zuordnung jedes einzelnen Arbeitsganges zum geeigneten Arbeitsplatz, – Ausgabe der Arbeitsanweisungen, – Reaktion auf Abweichungen vom geplanten Fertigungsablauf, – Aktualisierung der kurz- und mittelfristigen Planungsdaten, falls ein Soll-Ist-Vergleich Abweichungen vom geplanten Fertigungsablauf anzeigt. Als Ziele werden hierbei insbesondere die Einhaltung zugesagter Liefer- bzw. geplanter Fertigstellungstermine, hohe Kapazitätsauslastung und hohe Kapitalumschlagshäufigkeit verfolgt. Man unterscheidet zwei Organisationsformen der Arbeitsverteilung: – zentrale Arbeitsverteilung, – dezentrale Arbeitsverteilung. Klassifizierungsmerkmal Dispositionskompetenz Informationsfluss Materialfluss Zentralisierung an einer Stelle Auftragsweise Abholung der Arbeitsanweisung Auftragsweise Zuführung des Materials gemeinsam mit der Arbeitsanweisung ze nt ra l Hierarchisch gegliederte Zentralisierung Abholung von Arbeitsanweisungen für mehrere Aufträge Auftragsweise Zuführung des Materials getrennt von der Arbeitsanweisung Dezentralisierung zu Stellen mit Führungsfunktion Auftragsweise Zuführung der Arbeitsanweisung zum Arbeitsplatz Zuführung des Materials gemeinsam für mehrere Aufträge zusammen mit der Arbeitsanweisung A lt er na ti ve d ez en tr al Dezentralisierung zu Stellen mit Ausführungsfunktion Zuführung von Arbeitsanweisungen für mehrere Aufträge zum Arbeitsplatz Auftragsweise Zuführung des Materials gemeinsam mit der Arbeitsanweisung Abb. 7–44: Organisationsformen der Arbeitsverteilung (Bendeich/Dauser 1977, S. 164) 422 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–44 stellt die wesentlichen Merkmale beider Organisationsformen gegenüber. Während sich die Zentralisierung an einer Stelle sehr stark an den Prinzipien des Funktionsmeisters im tayloristischen System orientiert, weist die Dezentralisierung an Stellen mit Ausführungsfunktion große Ähnlichkeit mit der Selbststeuerung durch einzelne Arbeitsgruppen auf. 7.2.1.5.2.1 Zentrale Arbeitsverteilung Bei einer zentralen Arbeitsverteilung mittels Leitstand übernimmt dieser die Steuerung der Aufträge zu und zwischen den Arbeitsplätzen. Die für die termingerechte Fertigung erforderlichen Informationen werden aus der zentralen Auftragsplanung an den Leitstand übermittelt. Letzterer hat den Überblick über sämtliche Produktionsabteilungen, so dass die integrative Abwicklung eines Auftrages sichergestellt werden kann (vgl. Abb. 7–45). Der Meister ist von terminlichen Entscheidungsaufgaben entbunden, so dass er sich auf seine Führungsaufgaben konzentrieren kann (vgl. Wildemann 1982, S. 11). Abb. 7–45: Zentrale Arbeitsverteilung durch einen Leitstand (Streitferdt 1979, Sp. 214) Als wesentliches Sachmittel des konventionellen Leitstandes steht eine Plantafel zur Verfügung, auf der sich für jeden Arbeitsplatz eine entsprechende Schiene befindet. Zur Steuerung und Überwachung des Fertigungsablaufes werden Plankarten in den Funktionsspalten (z. B. in Vorbereitung, Transport, Materialbereitstellung, in Arbeit) bewegt. Wesentliche Voraussetzung für den effizienten Einsatz des Leitstandsystems sind aktuelle Rückmeldungen aus der Fertigung. Beim konventionellen Leitstand muss das Bedienungspersonal (Disponenten) hohe Informationsmengen sowohl aus der Planungsebene (Vorgabewerte, Ecktermine etc.) als 07-40.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 423 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 auch aus der Fertigungsebene (Rückmeldungen, Störungen etc.) verarbeiten, die zudem auf Grund der terminlichen Anforderungen sehr zeitkritisch sind. Routinetätigkeiten, wie z. B. die Aktualisierung von Plantafeln, Such- und Sortieraktivitäten, binden hierbei einen relativ großen Teil der Arbeitszeit. Da die einzige Verbindung zwischen der Planungs- und der Ausführungsebene durch den Disponenten hergestellt wird, kann dies in Störsituationen leicht zu Engpässen führen (vgl. Mussbach-Winter 1983, S. 119). Zur Entlastung des Leitstandspersonals von Routinetätigkeiten werden in zunehmendem Maße EDV-gestützte Leitstandsysteme eingesetzt, die in Abhängigkeit der betriebsspezifischen Anforderungen in unterschiedlichen Ausbaustufen realisiert werden können. Eine erste Ausbaustufe stellt beispielsweise der Ersatz der manuellen Datenverwaltung (Karteien, Listen, Tabellen) durch EDV dar. Um eine sehr weit entwickelte Ausbaustufe handelt es sich bei einem prozessrechnergesteuerten Leitstandsystem mit integriertem Farbmonitor, das gegenüber dem konventionellen Leitstandsystem folgende Vorteile aufweist: – automatische Aktualisierung der Daten, – kurzfristige Verfügbarkeit aller Fertigungsdaten, – rechnergestützte Überwachung des Arbeitsfortschritts, – permanenter Soll-Ist-Vergleich, – hohe Transparenz des Produktionsprozesses durch graphische Darstellungen, – interaktive Planungsalgorithmen, – rechnerunterstütztes Erstellen von Fertigungsunterlagen, – Entlasten des Disponenten von Routinetätigkeiten. 7.2.1.5.2.2 Dezentrale Arbeitsverteilung Trotz der Fortschritte in der Informationsverarbeitung und der Erprobung unterschiedlicher Organisationsformen im Rahmen der Werkstattsteuerung weisen die zentralen Systeme häufig folgende Nachteile auf (vgl. Wildemann 1982 b, S. 13): – fehlende Übereinstimmung von Plan und Realität, – mit der Zentralisierung gehen hohe Datenmengen und geringe Datentransparenz einher, – die Handlungsalternativen und deren Konsequenzen sind kaum überschaubar, – geringe Motivation der Mitarbeiter auf Grund fremdbestimmter Arbeitszuteilung, – hohe Belastung des Führungspersonals in der Werkstatt mit zeitintensiven Koordinationsaufgaben. Angesichts dieser Probleme ist zu prüfen, inwieweit die Dezentralisierung der Werkstattsteuerung zielführend im Sinne einer Vermeidung dieser Nachteile ist. Die Dezentralisierung von Steuerungsfunktionen geht mit der Rückverlagerung bestimmter Planungsund Entscheidungskompetenzen, wie z. B. der lokalen Auftragsreihenfolgeplanung, innerhalb festgelegter Handlungsspielräume in den ausführenden Bereich einher. Bei Meistersystemen werden sämtliche Aufträge einer Werkstatt vom jeweiligen Meister verwaltet und gesteuert (vgl. Abb. 7–46). Dieser erhält hierzu von einer vorgelagerten Organisationseinheit die in der Grobplanung ermittelten Daten, nämlich Maschinengruppe und Ecktermine, für die zu erledigenden Aufträge. Der Meister kann hierauf Material, Werkzeuge und Vorrichtungen abrufen. In welcher Reihenfolge der in der Werkstatt vorhandene Auftragsbestand abgearbeitet wird, obliegt dabei dem Ermessen des Meisters. Er hat allerdings die Einhaltung der Ecktermine sicherzustellen (vgl. Wildemann 1982, S. 14). 424 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–46: Dezentrale Arbeitsverteilung durch Meister (vgl. Streitferdt 1979, Sp. 214) Dezentrale weisen gegenüber zentralen Arbeitsverteilungssystemen geringere Anforderungen an das Informations- und Koordinationssystem auf. Solange der Verantwortungsbereich des Meisters nicht zu groß ist, kann er diesen überschauen und ist somit permanent über die Verfügbarkeit von Mitarbeitern und Betriebsmitteln sowie den Arbeitsfortschritt der Aufträge informiert. Es ist sicherzustellen, dass die Meister an die übergeordnete Instanz der Fertigungssteuerung diejenigen Informationen weiterleiten, die diese zur bereichsübergreifenden Koordination der Auftragsabwicklung benötigt (vgl. Streitferdt 1979, Sp. 218). Die Vorteile der dezentralen Arbeitsverteilung durch Meister liegen in der Möglichkeit (vgl. Wildemann 1982 b, S. 14 f.): – Aufträge kurzfristig umzudisponieren, – Mitarbeiter optimal einzusetzen (z. B. bei vorübergehenden persönlichen Unpässlichkeiten), – auftretende Qualitätsabweichungen direkt zu beheben und sofort Gegenmaßnahmen auszulösen, – problematische und zeitkritische Werkstücke oder Abläufe frühzeitig zu erkennen, – Mitarbeiter in geeigneter Weise zu motivieren und – zeit- und intensitätsmäßige Anpassungen durchzusetzen. Da der Meister sowohl für Fragen der Materialbeschaffung und Terminkontrolle als auch die Führung von Mitarbeitern und deren fachliche Unterstützung zuständig ist, besteht die Gefahr einer individuellen und willkürlichen Prioritätensetzung. Die Arbeitsverteilung kann zwischen den betroffenen Mitarbeitern zu Konflikten führen (vgl. Wildemann 1982 b, S. 14). Um die genannten Nachteile zu vermeiden und die bereichsübergreifende Koordination der Aufträge sicherzustellen, werden gelegentlich Terminjäger eingesetzt. Diese üben meistens eine reine Stabsfunktion aus und verfügen damit über keine Weisungsbefugnis. 07-41.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 425 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Kleinrechnersysteme, die an die zentrale Produktionssteuerung angeschlossen sind, können den Meister „vor Ort“ bei seiner Arbeit unterstützen. Hierzu werden die benötigten Daten, z. B. Ecktermine und Maschinengruppen, in den Werkstattrechner überspielt. Gleichzeitig wird die unmittelbare Rückmeldung aktueller Betriebsdaten an die zentrale Fertigungssteuerung oder den Leitrechner ermöglicht. 7.2.1.6 Auftragsüberwachung Nachdem durch die Arbeitsverteilung die Durchführung der Produktion angestoßen wurde, ist die Einhaltung der vorgegebenen Plandaten in der Fertigung durch die Auftrags- überwachung sicherzustellen (vgl. Zäpfel 1982, S. 245). Eine Umsetzung der Plandaten ist nicht immer problemlos möglich, da vielfältige Störungen auf den Ablauf einwirken können. Über- bzw. unterschreiten die von Störungen verursachten Planabweichungen definierte Toleranzgrenzen, so sind von der Fertigungssteuerung geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung des Produktionsprozesses zu ergreifen. Dieser Ablauf entspricht dem kybernetischen Regelkreismodell. Die Fertigungssteuerung (Regler) verteilt die freigegebenen Aufträge bzw. Arbeitsvorgänge gemäß den Vorgaben aus der Planung (Führungsgrößen) an die entsprechenden Bearbeitungsstellen (Regelstrecken). Werden im Rahmen der Auftragsfortschrittskontrolle Soll-Ist-Abweichungen festgestellt, die außerhalb der Toleranzgrenzen liegen, muss in den Regelkreis eingegriffen werden. Hierbei sind durch Veränderungen der Stellgrößen die Regelgrößen auf einen bestimmten Sollwert zu bringen bzw. innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite zu halten. Damit aber überhaupt ein Vergleich der Soll- und Istdaten vorgenommen werden kann, ist die aktuelle Rückmeldung von Daten, die den Istzustand ausreichend exakt beschreiben, unabdingbare Voraussetzung. Diese Daten beziehen sich auf das Personal, die Betriebsmittel, die Fertigungsaufträge und das Material. Beispiele für rückzumeldende Istdaten sind: – Auftragsbezogene Daten: Anfangs- und Endtermine von Arbeitsgängen, produzierte Mengen, Ausschuss, Terminüberschreitungen, Pufferzeiten, Bearbeitungsstatus. – Personalbezogene Daten: geleistete Arbeitsstunden, Anwesenheitszeit, Krankheit. – Maschinenbezogene Daten: Ausbringung, Auslastungsgrad, Rüst-, Lauf-, Leer- sowie Stillstandszeiten der Betriebsmittel. – Materialbezogene Daten: Bestand und Verbrauch von Materialien, Qualitätsfehler, Verbrauchsabweichungen, Verfügbarkeit. Erfolgt die Rückmeldung der Daten durch die manuelle Verarbeitung von Datenträgern, so stellt sich der Ablauf in der Regel wie folgt dar: – In der Fertigung werden Belege manuell mit den anfallenden Bewegungsdaten ausgefüllt. – Anschließend werden die ausgefüllten Datenbelege an die zentrale Datenerfassung weitergeleitet. Dort werden die handschriftlichen Eintragungen in maschinenlesbare Form umgesetzt. – Die eingegebenen Daten werden dann (bei batch-Betrieb) in periodischen Abständen von der zentralen Datenverarbeitungsanlage verarbeitet. 426 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Diese herkömmliche Art der Datenerfassung weist eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen fällt der Zeitverzug zwischen Anfall und Verarbeitung der Daten auf. Die Weitergabe der Belege erfolgt frühestens dann, wenn der zugrundeliegende Vorgang abgeschlossen ist. Bei der Datenerfassung existieren am Monatsende vielfach periodische Arbeitsspitzen. Hieraus folgt, dass die gespeicherten Daten lediglich eine Scheinaktualität aufweisen. Je inaktueller aber die gespeicherten Daten sind, desto globaler muss die darauf aufbauende EDV-gestützte Fertigungssteuerung sein und desto mehr neigen die Anwender dazu, unabhängig vom System zu arbeiten. Ein zweiter Nachteil ist im großen personellen Aufwand für die Erfassung und Verarbeitung der Daten zu sehen. Vielfach werden zusätzlich an verschiedenen Fertigungsstellen manuelle Karteien geführt (z. B. zur Auftragsfortschreibung und Errechnung des Leistungsgrades). Schließlich bestehen mannigfache Fehlermöglichkeiten. Beim manuellen Ausfüllen der Belege kann maschinell keine formale oder logische Prüfung vorgenommen werden. Fehler werden erst in den periodischen Läufen der Stapelprogramme ersichtlich, wobei Korrekturen erst in der darauf folgenden Periode möglich sind. Zur Beseitigung dieser Nachteile haben in großem Umfang EDV-gestützte Systeme zur Betriebsdatenerfassung Anwendung gefunden. „Die Aufgabe der Betriebsdatenerfassung (BDE) besteht darin, die im Rahmen des betrieblichen Arbeitsprozesses anfallenden technischen und organisatorischen Daten in möglichst maschinell verarbeitbarer Form am Ort ihrer Entstehung (z. B. Arbeitsplatz, Maschine, Werkstor) zu erfassen und an den Ort ihrer Verarbeitung (z. B. Leitstand, EDV-Abteilung, Lohnbüro) zu bringen“ (Hackstein 1984, S. 232). Abb. 7–47 fasst die Datenarten in Bezug zu den Objekten der Betriebsdatenerfassung zusammen. Hierbei wird zwischen Stammdaten, zu erfassenden Bewegungsdaten und aufbereiteten Daten differenziert. Die mit einem BDE-System verfolgten Ziele sind: – Reduzierung des Erfassungs- und Verarbeitungsaufwandes, – Erhöhung der Datenaktualität, – Verbesserung der Datenqualität und damit – Vermeidung von Korrekturläufen bei nachfolgender Verarbeitung. Als Geräte, die dezentral installiert und direkt an die zentrale Datenverarbeitungsanlage angeschlossen werden, gelangen zum Einsatz: – Datensichtstationen, – Werkstatt-Terminals, – Drucker (zur gezielten Erstellung maschineller Belege), – Ausweisleser, – elektronische Waagen. Als alternative Eingabeformen leiten sich hieraus ab: Ausweis-, Lochkarten-, Magnetstreifen-, OCR-Code-, Strichcodeleser oder Tastaturen mit Anzeigefeld oder Bildschirm. Für die Gestaltung von BDE-Systemen existieren eine Reihe alternativer Möglichkeiten bei (vgl. Hackstein 1984, S. 235 ff.): – der Art der Datenübertragung zwischen den Betriebsdatenerfassungsstationen und der BDE-Zentrale. Off-line-BDE-Systeme sehen keine direkte Verbindung zwischen den 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 427 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Erfassungsstationen und der Zentrale vor. Die Daten werden an der Erfassungsstation auf einen transportablen Datenträger (z. B. Diskette) gespeichert, der dann regelmäßig zur Eingabe in die Zentrale gelangt. Demgegenüber werden bei einer on-line-Kopplung die an den Erfassungsstationen festgehaltenen Daten unmittelbar an die Zentrale weitergeleitet. – der Art der Datenverarbeitung (Batch versus real-time). – den Aufstellungsorten der Erfassungsstationen. Datenart Datenobjekt Stammdaten Zu erfassende Bewegungsdaten Aufbereitete Daten Personal – Personalnummer – Name – Kostenstelle – Beschäftigungsverhältnisse – Lohngruppe – Lohnart – Arbeitszeit/ Schichtzugehörigkeit – Ein-/Mehrmaschinenbediener – Kommt-Geht Meldungen – Anfang und Ende von Fehlzeiten – Daten zur Prämienentlohnung – Personalübersicht – Anwesenheits-/Abwesenheitsübersicht – Tätigkeitsübersicht – Stundenlisten (mit Aufschlüsselung verschiedener Zeitkonten) – Fehlzeitanalyse – Zeitgradauswertungen Maschinen – Maschinennummer – Bezeichnung der Maschine – Kostenstelle – Kapazitätsangebot – Belegung der Maschine – Anfang und Ende von Maschinenstörungen – Maschinenübersichten – Maschinenbelegungs- übersichten Fertigungsaufträge – Auftragsnummer – Bezeichnung des Auftrages – Sachnummer des zu fertigenden Teiles – Stückzahl – Anzahl und Nummer der geplanten Arbeitsvorgänge – Beschreibung der geplanten Arbeitsvorgänge – Anfang, Unterbrechung und Ende von Arbeitsgängen – Gutstückzahl – zusätzliche Qualitätsdaten – Freigabe und Fertigungsmeldungen von Fertigungsaufträgen – Anfang und Ende von Gemeinkostenaufträgen – Fertigungsauftrags- übersichten – Auftragsfortschritts- übersichten Lager – Sachnummer der Lagerposition – Lagerort – evtl. Fachnummer – Mindestlagerbestand – Lagerzu- und abgänge – Reservierungen – Lagerbestands- übersichten – Lagerbewegungs- übersichten Abb. 7–47: Zusammenhang zwischen Datenarten und -objekten in BDE-Systemen (Hackstein 1984, S. 234) 7.2.1.7 Datenverwaltung als übergreifende Grundfunktion Voraussetzung für das Handeln in betrieblichen Funktionsbereichen ist eine Informationsbasis in Form von Datenbanken. Im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung hat die Datenverwaltung die Aufgabe der Sammlung, Speicherung und Aktualisierung von 428 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Daten, die zur Wahrnehmung von Planungs-, Realisations- und Kontrollaktivitäten im Rahmen der Produktionsprogrammplanung, Mengenplanung, Termin- und Kapazitätsplanung sowie der Auftragssteuerung erforderlich sind (vgl. Ellinger/Wildemann 1978, S. 57). Diese Daten können in auftragsneutrale und auftragsabhängige unterteilt werden. Auftragsneutrale Daten weisen über einen längeren Zeitraum Gültigkeit auf und werden deshalb auch als Stammdaten bezeichnet. Auftragsabhängige Daten sind mit der Durchführung von Fertigungs- oder Bestellaufträgen verbunden. Sie werden auch als Bewegungsdaten bezeichnet. Stammdaten sind durch den laufenden Änderungsdienst zu pflegen, während Bewegungsdaten zwangsläufig auf Grund der laufenden Aktivitäten aktualisiert werden. Zu den in der PPS benötigten auftragsunabhängigen Stammdaten gehören im Wesentlichen – Stücklisten, – Teilestammdaten, – Arbeitsplandaten, – Maschinenstammdaten (Maschinennummer, Maschinenbezeichnung, Kostenstelle, Kapazitätsangebot), – Werkzeugstammdaten, – Personalstammdaten (Name, Personalnummer, Kostenstelle, Lohngruppe, Lohnart, Arbeitszeit, Ein-/Mehrmaschinenbediener). Als relevante Bewegungsdaten sind zu nennen: – Fertigungsaufträge (interne Auftragsnummer, Sachnummer des zu fertigenden Teils, herzustellende Menge, Fertigstellungstermin, Anzahl und Nummern der Arbeitspläne, Durchlaufzeit usw.). Datenbasis für die Erstellung interner Fertigungsaufträge sind die Kundenaufträge, die gegebenenfalls zu Losen zusammengefasst werden und mit den Lagerbeständen abgestimmt werden sowie die Stücklisten und Arbeitspläne. – Bestellaufträge, – Lagerbestände (Sachnummer der Lagerposition, Lagerort, eventuell Fachnummer), – Reservierungen bzw. Vormerkungen. Um die eindeutige und rasche Identifikation von Erzeugnissen, Kapazitäten etc. in einem Datenbestand zu gewährleisten, empfiehlt sich der Aufbau von Schlüssel- bzw. Nummerungssystemen. Hierbei kann es sich um eine Folge von Ziffern, eine Folge von Buchstaben und Ziffern oder eine Folge von Buchstaben handeln. Um ein wirksames und langlebiges Nummernsystem sicherzustellen, sind bei der Festlegung der Struktur folgende Fragen zu stellen und zu beantworten (vgl. Wiendahl 1979, Sp. 1372): – Welche Merkmale sollen mit einem Schlüssel abgebildet werden? Hierzu sind die Ziele, Benutzer, Datenträger und Verarbeitungsvorgänge des Schlüsselsystems zu analysieren. – Wieviel Positionen sollen für jedes Merkmal vorgesehen werden? So können mit den Ziffern 0 bis 9 genau 10 Positionen je Stelle verschlüsselt werden, mit den Buchstaben A–Z 26. Falls dies nicht ausreicht, sind für ein Merkmal mehrere Stellen zu reservieren. – Sollen die Merkmale verknüpft werden? Sind die Merkmale in einem Nummerungssystem voneinander abhängig, spricht man von einer Verknüpfung zweier Merkmale. Das entsprechende System heißt Verbundnummern-System. Bei voneinander unabhängigen Merkmalen liegt ein Parallelnummern-System vor. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 429 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.1.8 Implementierungsstrategien Die Implementierung eines PPS-Systems vollzieht sich häufig in folgenden Schritten (vgl. Scheer 1982, S. 18): 1. Aufbau der Stücklisten 2. Durchführung einer Bestandsrechnung und Bedarfsauflösung mit anschließender Erstellung von Fertigungs- und Bestellaufträgen 3. Stammdatenaufbau für Arbeitspläne und Kapazitäten 4. Realisierung von Kapazitätsterminierungen 5. Einführung einer Werkstattsteuerung 6. Aufbau eines Rückmeldesystems Dieser Implementierungsablauf wird in der Regel dann durchbrochen, wenn für Teilfunktionen bereits Insellösungen vorliegen. In diesem Fall ist das PPS-System in eine bestehende EDV-Landschaft einzugliedern. Der Zeitaufwand für die Implementierung eines PPS-Systems ist sehr unterschiedlich. Bei größeren Unternehmen erfordert der Aufbau der Datenbanken über die Stücklisten und Arbeitspläne mehrere Monate bis zu mehreren Jahren. Sind bereits manuelle Stücklisten und Arbeitspläne vorhanden, so müssen diese unter Beachtung der Formate lediglich auf EDV-Träger übertragen werden. Erfolgt hingegen die Einführung des PPS-Systems auf der „grünen Wiese“, muss also zunächst einmal eine Systematisierung der sporadisch manuell geführten Stücklisten vorgenommen werden, so stellt sich bereits die Schaffung dieser Datengrundlage außerordentlich aufwändig dar. Voraussetzungen für eine erfolgreiche EDV-Strategie im Produktionsbereich sind (vgl. Scheer 1982, S. 27): – einheitliches Planungskonzept, – sorgfältige Softwareauswahl, – Gesamtkonzept für die Datenbasis, – Hardware-Kompatibilität, – adäquate organisatorische Eingliederung. 7.2.2 Systeme zur Planung und Steuerung der Produktion Die beschriebenen Funktionen der Produktionsplanung und -steuerung werden in unterschiedlichem Ausmaß durch alternative PPS-Konzepte abgedeckt. Diese Konzepte werden – nach einer kurzen Analyse der prinzipiellen Gestaltungsmöglichkeiten – zunächst vorgestellt und hinsichtlich ihrer Ziele und Voraussetzungen untersucht. Daran anschließend wird analysiert, wie weit die einzelnen Systeme die genannten PPS-Funktionen abzudecken vermögen. 7.2.2.1 Gestaltungsmöglichkeiten von PPS-Systemen In Abhängigkeit vom Zentralisationsgrad der zu treffenden Entscheidungen lassen sich – zentral organisierte PPS-Systeme, – bereichsweise zentral organisierte PPS-Systeme und – dezentral organisierte PPS-Systeme unterscheiden (vgl. Zäpfel/Missbauer 1987, S. 883 ff.). 430 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Bei einem rein zentralen PPS-System als idealtypische Möglichkeit „werden alle die Produktionsdurchführung betreffenden Entscheidungen, also die Festlegung der Fertigungsaufträge nach Art und Menge (Lose) sowie der genauen Bearbeitungstermine der einzelnen Arbeitsvorgänge der Aufträge auf allen Produktionsstellen, zentral getroffen. Der Fertigung verbleiben demnach keine Planungsaufgaben mehr, sondern nur noch die Ausführung“ (Zäpfel/Missbauer 1987, S. 884) (vgl. Abb. 7–48). Das vollständige Funktionieren einer rein zentralen Produktionsplanung und -steuerung ist an zwei Voraussetzungen gebunden. Zum einen muss die zentrale Stelle permanent aktuelle Rückmeldungen über die Systemzustände in der Produktion erhalten, da von ihr laufend Vorgaben zu erarbeiten und durchzusetzen sind. Die Rückmeldung muss also möglichst on-line erfolgen. Zum zweiten muss die zentrale Planungsstelle über ein exaktes Prozessmodell verfügen, das den realen Fertigungsablauf detailliert abbildet und die zu treffenden Entscheidungen für jeden Zeitpunkt bestimmen und vorgeben kann (vgl. Zäpfel/Missbauer 1987, S. 884). Hierzu wurden in der Theorie Simultanmodelle der integrierten Programm-, Losgrößen- und Ablaufplanung entwickelt (vgl. z. B. Adam 1963, Pressmar 1977). Diese sind jedoch in der Praxis auf Grund der regelmäßig anfallenden großen Datenmengen und der Störungen im Produktionsablauf (z. B. Maschinenausfälle, Auftragsstornierungen) nicht mehr sinnvoll beherrschbar. Da diese Einschränkungen auch bei sukzessiven Planungsansätzen gültig sind, haben sich solche Konzepte in der Praxis kaum durchgesetzt. Dort dominieren jene PPS-Systeme, „bei denen die kurzfristigen, detaillierten Planungsaufgaben (also die Maschinenbelegungsplanung) aus der zentralen Produktionsplanung und -steuerung ausgegliedert und auf eine dem Fertigungsprozess nahe Entscheidungsebene (Meister- bzw. Werkstattdisposition) verlagert werden“ (Zäpfel/Missbauer 1987, S. 884). Abb. 7–48: Systematik der PPS-Systeme (vgl. Zäpfel/Missbauer 1987, S. 897) Bei den bereichsweise zentralen PPS-Systemen wird der Fertigungsablauf für jene Produktionseinheiten zentral geplant, die durch eine zeitliche Konkurrenzsituation der Aufträge gekennzeichnet sind und die somit als Engpässe den Auftragsdurchlauf entscheidend beeinflussen (vgl. Abb. 7–48). Diese zentrale Engpassplanung wird mit dem in Abschnitt 7.2.2.6 behandelten OPT-System verwirklicht. In dezentralen PPS-Systemen erfolgt die detaillierte Ablaufplanung für alle Produktionsstellen dezentral (vgl. Abb. 7–48). Der Produktionsprozess wird „unmittelbar nur durch die hierarchisch untergeordnete Entscheidungsebene gesteuert, während die übergeordnete Ebene (zentrale Planungsstelle) lediglich aggregierte Entscheidungen trifft und damit die 07-43.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 431 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Rahmenbedingungen für die Ablaufplanung fixiert. Damit handelt es sich um ein hierarchisches Planungssystem. Die zentrale Planungsstelle hat bei diesen Systemen also die Aufgabe, die aggregierten Entscheidungen hinsichtlich des Auftragsdurchlaufs so zu treffen, dass für die dezentralen Dispositionsstellen optimale Rahmenbedingungen zur Erreichung der Ziele der Produktion (. . .) gewährleistet werden“ (Zäpfel/Missbauer 1987, S. 885 f.). Abb. 7–49: Konzepte der Produktionssteuerung Abb. 7–49 gibt einen Überblick über die im Folgenden behandelten Produktionssteuerungskonzepte. 7.2.2.2 Material-Requirement-Planning Systeme (MRP) und MRP II-Systeme Am verbreitetsten zur Durchführung der Produktionsplanung und -steuerung sind die sog. MRP (Material Requirement Planning)-Systeme. Das MRPI (Material-Requirement Planning) ist ein System zur Einrichtung einer genauen Kontrolle über die Planung der Produktion und des Absatzes. In den achtziger Jahren wurde das MRP-System in den USA zu MRP II (Manufacturing Resource Planning) weiterentwickelt. Als wesentliche MRP II-Erweiterungen gegenüber dem MRP-Konzept sind zu nennen: – Es wird ein Ressourcenabgleich bezüglich Personal, Material, Maschinen und Finanzmitteln auf unterschiedlichen Planungsebenen durchgeführt. – Die strategische Ebene der langfristigen Planung wird in den PPS-Prozess integriert (vgl. Abb. 7–50). Es sollen sämtliche Aktivitäten, die mit dem Leistungserstellungsprozess verbunden sind, ganzheitlich betrachtet werden. In diesem Sinne handelt es sich bei MRP II nicht nur um ein Informationssystem, sondern um eine Managementphilosophie. Es erfolgt zunächst eine Planung auf monetärer Basis, die anschließend auf Mengenbasis durchgeführt wird. – MRP II weist eine streng hierarchische und sequentielle Planungslogik mit Rückkopplungsschleifen auf, wobei nachgelagerte Planungsebenen erst dann zum Einsatz gelangen, wenn verbindliche Entscheidungen der vorgelagerten Planungsebenen vorliegen. Gemessen an der Zahl der eingesetzten Systeme, konnte sich MRP II nicht auf breiter Basis durchsetzen. In der Praxis lässt sich eher ein gegenteiliger Trend feststellen, nämlich die dezentrale Durchführung der Feinsteuerung und damit die Abkehr von umfassenden PPS-Systemen. Abb_7-49.tif 432 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–50: MRP II-Konzeption (vgl. Pacher-Theinburg 1986, S. 112) 7.2.2.3 Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA) Über den gesamten Ablauf gesehen ist der Produktionsprozess eines Unternehmens nicht – wie im MRP-System unterstellt – deterministisch sondern stochastisch. Dies wird im Konzept der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe (BOA) berücksichtigt. Die Entwicklung geht auf Untersuchungen am Institut für Fabrikanlagen der Universität Hannover zurück, in denen festgestellt wurde, dass Reduzierungen der Werkstattbestände überproportionale Rückgänge der Durchlaufzeit zur Folge haben können. Als zentrale Steuerungsgröße wird der Bestand am Arbeitsplatz verwendet. Als Modell zur vollständigen Beschreibung des Produktionsprozesses wird ein Trichtermodell herangezogen, das die Grundlage für die Entwicklung eines Durchlaufdiagramms bildet (vgl. Abb. 7–51). 07-44.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 433 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Der Trichter (Abb. 7–51, linke Seite) spiegelt hierbei ein Arbeitssystem wider, das ein einzelner Arbeitsplatz, eine Arbeitsplatzgruppe, eine Kostenstelle, ein Betriebsbereich oder ein ganzer Betrieb sein kann. Die Aufträge, die am Arbeitssystem eintreffen, stellen einen Bestand an wartenden Aufträgen dar. Der Trichterauslass symbolisiert die verfügbare Kapazität und der Trichterinhalt den jeweiligen Bestand an wartenden Aufträgen. Die Abläufe am Trichter lassen sich in ein Durchlaufdiagramm übertragen (Abb. 7–51, rechte Seite). Im Durchlaufdiagramm wird das Zusammenwirken der Kenngrößen Belastung, Leistung, Bestand und Durchlaufzeiten des betrachteten Arbeitssystems veranschaulicht. Um die Zugangskurve zu erstellen, wird zunächst der Bestand an Arbeit festgestellt, der zu Beginn des Bezugszeitraums im Arbeitssystem vorhanden ist (Anfangsbestand). Von diesem Punkt beginnend, wird die zugehende Arbeit gemäß ihrem Arbeitsinhalt in Stunden und dem Zeitpunkt des Zugangs aufgetragen. Auf diese Weise erhält man den Zugangsverlauf. Analog werden zur Darstellung des Abgangsverlaufes die fertiggestellten Aufträge mit ihrem Arbeitsinhalt zu ihren Abmeldezeitpunkten aufgetragen, wobei man am Koordinatenursprung beginnt. Beide Kurven zusammen veranschaulichen den Durchlauf der Aufträge durch das betrachtete Arbeitssystem. Der sich am Ende des Bezugszeitraums ergebende Endbestand entspricht dem Anfangsbestand des folgenden Bezugszeitraumes, so dass das Durchlaufdiagramm als Ausschnitt aus der kontinuierlichen Beschreibung eines Arbeitssystems anzusehen ist (vgl. Wiendahl 1987, S. 100). Abb. 7–51: Trichtermodell und Durchlaufdiagramm eines Arbeitssystems (Wiendahl 1987, S. 101) „Der mittlere Bestand in einer Periode ergibt sich aus der Summe der Einzelbestände an jedem Tag der Periode P, dividiert durch die Anzahl der Tage, die in der Periode P enthalten sind.“ (Wiendahl 1987, S. 108). Hierbei ist zu berücksichtigen, dass sämtliche Zuund Abgänge, die während eines Tages erfolgen, auf das Ende dieses Tages zu beziehen sind. Dies heißt, dass Bestandsveränderungen jeweils erst am folgenden Tag wirksam werden. 07-45.tif 434 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Die mittlere Durchlaufzeit im Arbeitssystem umfasst die Zeitspanne, in der der Bestand auf Grund der vorhandenen Leistung im Mittel genau einmal umgeschlagen wird: Mittlere Durchlaufzeit (Tage) = mittlerer Bestand (Stunden) mittlere Leistung (Stunden/Tag) Der Vorteil, die mittlere Durchlaufzeit als mittleres Bestands-Leistungs-Verhältnis zu definieren, liegt darin, dass sie unabhängig von der Abarbeitungsreihenfolge ist (vgl. Kettner/ Bechte 1981, S. 460 f.). Diese Beziehung stellt die Grundlage dafür dar, den Arbeitsplatzbestand als Steuerungsgröße heranzuziehen. Eine effektive Fertigungssteuerung ist nämlich dadurch gekennzeichnet, dass an den einzelnen Arbeitsplätzen gleichmäßige, annähernd parallele und eng aufeinander folgende Belastungs- und Leistungsverläufe vorliegen. Der Bestand soll hierbei so niedrig wie möglich und so hoch wie nötig bemessen werden. Der Bestand dient als Puffer für den bearbeitungs- und übergangsbedingten Zeitbedarf der Fertigung. Hierdurch soll gleichzeitig eine hohe Kapazitätsauslastung und ein rascher Auftragsdurchlauf gewährleistet werden. Belastung, Leistung, Bestand und Durchlaufzeit in den Arbeitssystemen werden mit Hilfe einer Belastungsschranke gesteuert (vgl. Abb. 7–52). „Bei einer festen Planperiode, einer angestrebten Plan-Durchlaufzeit und einer verplanbaren Kapazität bzw. Plan-Leistung ergeben sich auch ein Plan-Bestand und eine Plan-Belastung. Dabei wird die Plan-Belastung durch eine Belastungsschranke gekennzeichnet, welche zweckmäßigerweise als ein prozentuales Vielfaches der Kapazität der Planperiode definiert wird. Die Belastungsschranke dient als variabler Steuerungsparameter, womit über das Bestands-Leistungs- Verhältnis die mittlere Durchlaufzeit an allen Arbeitsplätzen beeinflusst werden kann.“ (Kettner/Bechte 1981, S. 463). Um einen gleichmäßigen und planvollen Fertigungsablauf sicherzustellen, sollte die Durchlaufzeit an allen Arbeitsplätzen im Mittel gleich groß sein. Bei einer Planperiode von einer Woche und Belastungsschranken von 200%, 250% bzw. 300% betragen dann die geplanten Durchlaufzeiten 1 Woche, 1,5 Wochen bzw. 2 Wochen je Arbeitsvorgang. Abb. 7–52: Planung von Belastung, Leistung, Bestand und Durchlaufzeit mit Hilfe der Belastungsschranke (Kettner/Bechte 1981, S. 462) 07-46.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 435 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–53: Schritte der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe (Kettner/Bechte 1981, S. 463) Die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe läuft in zwei Schritten ab (vgl. Abb. 7–53). Im ersten Schritt werden mittels einer Durchlaufterminierung um eine Terminschranke die dringlichen Aufträge ermittelt. Die Terminschranke legt dabei den zukünftigen Zeitraum einer konkreten Einplanung fest. Mit Hilfe der Durchlaufterminierung werden auf Grund des Endtermins und der aktuellen Durchlaufzeiten Starttermine ermittelt, die als Maß für die Dringlichkeit herangezogen werden. Um zu vermeiden, dass Aufträge zu früh freigegeben werden, werden im zweiten Schritt nur die Aufträge herangezogen, die innerhalb der Terminschranke liegen. Der zweite Schritt beinhaltet die Überprüfung der Freigabe mittels Belastung der beteiligten Arbeitsplätze und Belastungsschranke. Die Freigabe eines Auftrages erfolgt nur dann, wenn für jeden der beteiligten Arbeitsplätze die Belastung durch die bereits freigegebenen Aufträge unter der vorgegebenen Belastungsschranke liegt. Durch die Freigabe wird die Belastung der beteiligten Arbeitsplätze um die Belas- 07-47.tif 436 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 tungsanteile des freigegebenen Auftrags erhöht. Des Weiteren wird eine indirekte Belastung berücksichtigt, die Aufträge beinhaltet, die bereits in der Werkstatt sind, aber den betroffenen Arbeitsplatz noch nicht durchlaufen haben. Die indirekte Belastung wird dadurch ermittelt, dass die jeweiligen Arbeitsinhalte mit den Diskontierungsfaktoren, die die Wahrscheinlichkeit des Eintreffens der Aufträge am jeweiligen Arbeitsplatz widerspiegeln, abgewertet werden (vgl. Kettner/Bechte 1981, S. 463 f.). Merkmal Merkmalsausprägung Erzeugnisspektrum Erzeugnisse nach Kundenspezifikation Typisierte Erzeugnisse mit kundenspezifischen Varianten Standarderzeugnisse mit Varianten Standarderzeugnisse ohne Varianten Erzeugnisstruktur Einteilige Erzeugnisse Mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur Mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur Auftragsauslösungsart Produktion auf Bestellung mit Einzelaufträgen Produktion auf Bestellung mit Rahmenaufträgen Produktion auf Lager Dispositionsart Disposition kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend programmorientiert Disposition programmorientiert Beschaffungsart Fremdbezug unbedeutend Fremdbezug in größerem Umfang Weitgehender Fremdbezug Fertigungsart Einmalfertigung Einzel- und Kleinserienfertigung Serienfertigung Massenfertigung Fertigungsablaufart Baustellenfertigung Werkstattfertigung Gruppen/ Linienfertigung Fließfertigung Fertigungsstruktur Fertigung mit geringer Tiefe Fertigung mit mittlerer Tiefe Fertigung mit großer Tiefe Abb. 7–54: Belastungsorientierte Auftragsfreigabe: Eignungshinweise (Mertens/Heigl 1984, S. 18) Voraussetzungen für die Anwendung der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe sind: – bekannte Ablieferungstermine für die Aufträge, – Verfügbarkeit des benötigten Materials, – Kenntnis der verplanbaren Kapazitäten der anstehenden Planperiode, – Kenntnis über vorhandene Belastungen durch freigegebene und angearbeitete Aufträge. Abb. 7–54 zeigt auf, bei welchen Merkmalsausprägungen des Industriebetriebes der Einsatz der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe besonders geeignet ist. Punkte kennzeichnen die Merkmalsausprägungen, bei denen das Konzept vorwiegend geeignet ist. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 437 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.2.4 KANBAN-System Während das System der Belastungsorientierten Auftragssteuerung auf die Verbesserung des Betriebsgeschehens durch eine Optimierung des zentralen Steuerungssystems abzielt, bei der der Produktionsablauf unverändert bleibt, hebt das bereits 1947 pilothaft von der Firma Toyota entwickelte japanische KANBAN-System insbesondere auf eine effiziente Ablaufgestaltung in der Produktion ab (vgl. hierzu und im Folgenden Wildemann 1984, S. 33 ff.). KANBAN ist ein japanischer Begriff und steht für „Karte“ bzw. „Schild“. Zu den wichtigsten Elementen des KANBAN-Systems gehören (vgl. Hall 1983; Monden 1983): – selbststeuernde Regelkreise zwischen erzeugenden und verbrauchenden Stellen, – Hol-Prinzip für die jeweils nachfolgenden Verbrauchsstufen anstelle des üblichen Bring-Prinzips, – flexibler Personal- und Betriebsmitteleinsatz, – Übertragung der kurzfristigen Steuerungsfunktionen an die ausführenden Mitarbeiter, – Einsatz der KANBAN-Karte als Informationsträger. Abb. 7–55: Gegenüberstellung des Informations- und Materialflusses bei einer zentralen Produktionssteuerung und einer Produktionssteuerung nach KANBAN-Prinzipien (Wildemann 1984, S. 34) Der Ablauf des KANBAN-Systems stellt sich wie folgt dar: Sobald bei der verbrauchenden Stelle ein vorher definierter Mindestbestand erreicht bzw. unterschritten wird, meldet 07-49.tif Zentrale Produktionssteuerung (Push) Produktionssteuerung nach dem KANABAN-Prinzip (Pull) 438 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 sie ihren Bedarf dadurch, dass sie der Quelle die entsprechende KANBAN-Karte übergibt. Die erzeugende Stelle muss nunmehr sicherstellen, dass das angeforderte Material in der vorgesehenen Zeit und in der vorgeschriebenen Menge bereit- bzw. hergestellt wird. Sobald sich die verlangte Teilezahl im Behälter befindet, wird dieser zusammen mit der Karte an die Senke geschickt. Sobald bei der verbrauchenden Stelle der Mindestbestand erneut erreicht bzw. unterschritten wird, beginnt ein neuer Zyklus von Erzeugung, Transport und Verbrauch (vgl. Abb. 7–55). Im Vergleich zur traditionellen Werkstattsteuerung, bei der Aufträge mit Termin und Menge deterministisch vorgegeben werden, erfolgt also bei der Steuerung nach KANBAN-Prinzipien die Auslösung von Werkstattaufträgen nach aktuellem Bedarf und aktuellen Beständen. Als zentrale PPS-Funktionen verbleiben auch beim Einsatz des KANBAN-Systems die langfristige Produktionsprogrammplanung und die mittelfristig orientierte Material- und Kapazitätsplanung. Als generelle organisatorische Regeln sind im KANBAN-System zu beachten (vgl. Wildemann 1984, S. 35): – Der Verbraucher darf weder vorzeitig noch mehr Material anfordern als benötigt. – Der Erzeuger darf nicht mehr Teile als benötigt vor Eingang der Bestellung herstellen, nicht mehr als angefordert erzeugen und keine fehlerhaften Erzeugnisse abliefern. – Der Steuerer soll die einzelnen Produktionsbereiche gleichmäßig auslasten und in die Regelkreise eine adäquate – möglichst geringe – Anzahl von KANBAN-Karten einschleusen. KANBAN-Karten werden teilespezifisch zwischen jeweils einer bereitstellenden Einheit (Quelle) und einer verbrauchenden Einheit (Senke) eingesetzt, also z. B. zwischen – zwei Stufen einer Fertigung, – Fertigung und Montage oder – Zulieferer und Montage. Als notwendige Informationen sind auf einem KANBAN zu vermerken die produzierende Einheit, die Identnummer des Teils, die verbrauchende Einheit sowie die Menge bzw. Losgröße (vgl. Abb. 7–56). Ein Barcode auf der KANBAN-Karte ermöglicht eine schnelle Erfassung von ein- und ausgehenden Materialien. Abb. 7–56: Beispiel einer KANBAN-Karte Die KANBAN-Steuerung muss nicht notwendigerweise Belege verwenden; es können auch andere Signale, wie z. B. optische oder akustische, benutzt werden. Auch kann auf den Ausdruck der KANBAN-Karten dadurch verzichtet werden, dass der Auftrag auf elektronischem Wege in eine Warteschlange (elektronischer Briefkasten) in den Bildschirm der Quelle übermittelt wird. Hierbei wird die Bestandsentnahme in ein Terminal 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 439 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 der Senke eingegeben und bei Unterschreitung des Mindestbestandes der nächste KAN- BAN-Auftrag zur Füllung der Lücke erzeugt. Schließlich können die Informationen an Behälter gekoppelt werden (Zwei- oder Drei-Behälter-System). Für die Anwendbarkeit des KANBAN-Systems müssen eine Reihe von Voraussetzungen erfüllt sein (vgl. Wildemann 1984, S. 38 ff.): Harmonisierung des Produktionsprogramms Durch die Standardisierung von Teilen, Bildung von Teilefamilien und eine veränderte Absatzpolitik soll ein stetiger Teileverbrauch herbeigeführt werden. Hierdurch kann der Anteil repetitiver Tätigkeiten in der Produktion erhöht werden. Ziel ist es, kleinere Losgrößen als den Tagesbedarf zu fertigen. Bei Mengenvariationen wird die Auflagefrequenz geändert, nicht die Losgröße. Materialflussorientierte Werkstattorganisation Eine ablauforientierte Betriebsmittelgestaltung und -anordnung dient insbesondere der Unterstützung des Prinzips selbststeuernder Regelkreise. Es wird ein dem Fließprinzip angenähertes Layout angestrebt, bei dem die einzelnen Kapazitätsquerschnitte harmonisiert sind. Durch die Kapazitätsharmonisierung soll der Arbeitsrhythmus im gesamten Produktionsbereich angeglichen werden, so dass sich die Funktion der Pufferläger weitgehend auf den Ausgleich von Störungen beschränken lässt. Die bislang bedeutendste Lagerfunktion, nämlich einen Ausgleich unterschiedlicher Arbeitsgeschwindigkeiten und Arbeitstakte vorzunehmen, verliert fast völlig an Bedeutung. Hohe Verfügbarkeit und geringe Umrüstzeiten der Betriebseinrichtungen Um trotz geringer Umlaufbestände eine hohe Flexibilität der Produktion bei qualitativen und quantitativen Bedarfsänderungen gewährleisten zu können und die Konsequenzen größerer Störungen begrenzen zu können, müssen die Betriebsmittel eine hohe Verfügbarkeit aufweisen und sehr universell sein. Die wirtschaftliche Herstellung von Tageslosen erfordert minimale Rüstzeiten an den Betriebsmitteln, die sich beispielsweise herbeiführen lassen durch – die Anwendung einer Baukastensystematik, – die Bildung von Teilefamilien, – die strikte Trennung der Rüstvorgänge in solche, bei denen ein Stillstand der Maschine zwingend ist und solche, die bei laufender Maschine durchgeführt werden können, – die Ermittlung der rüstoptimalen Reihenfolge, – die rechtzeitige Bereitstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen. Niedrige Ausschussraten Aufgrund der geringen Pufferbestände ist die ausschließliche Weitergabe von Gut- Teilen in den KANBAN-Kreisläufen entscheidend für die Funktionsfähigkeit des Systems. Zur Sicherstellung niedriger Ausschussraten sind deshalb als Qualitätssicherungsstrategien in Betracht zu ziehen (vgl. Wildemann 1982 a, S. 1043 ff.): – Automatisierte Qualitätskontrolle Automatische Einrichtungen, die in den Produktionsprozess integriert sind, übernehmen die Kontrollfunktionen. Hierdurch wird eine gleich bleibende Wiederholqualität sichergestellt. Die automatische Qualitätsüberwachung versucht im Wesentlichen, die Überprüfung bzw. Messung der Qualität von subjektiven Fehlereinflüssen unabhängiger zu machen. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Mess- und Prüftechnik ergibt sich hierbei oft ein hoher Investitionsaufwand. 440 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 – Selbstkontrolle Bei diesem Ansatz werden alle Mitarbeiter in den Qualitätssicherungsprozess miteinbezogen. Jeder Mitarbeiter bzw. jede Arbeitsgruppe überprüft durch Selbstkontrolle die eigenen Arbeiten bzw. Aufgaben. Aufgrund der Eigenverantwortlichkeit und der damit direkt zurechenbaren Verantwortung werden die Mitarbeiter versuchen, die Weitergabe von fehlerhaften Teilen zu vermeiden. – Prozesskontrolle Die Prozesskontrolle bezieht sich im Gegensatz zur automatisierten Qualitätskontrolle, die sich auf das Ergebnis des Prozesses konzentriert, auf den Prozess selbst. Ziel ist es, mit Hilfe der statistischen Prozessregelung (SPC = Statistical Process Control) Störungen im Fertigungsprozess aufzudecken. Hohe Motivation und Qualifikation der Mitarbeiter. Abb. 7–57 zeigt, bei welchen Merkmalsausprägungen des Industriebetriebes der Einsatz des KANBAN-Systems besonders geeignet ist. Merkmal Merkmalsausprägung Erzeugnisspektrum Erzeugnisse nach Kundenspezifikation Typisierte Erzeugnisse mit kundenspezifischen Varianten Standarderzeugnisse mit Varianten Standarderzeugnisse ohne Varianten Erzeugnisstruktur Einteilige Erzeugnisse Mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur Mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur Auftragsauslösungsart Produktion auf Bestellung mit Einzelaufträgen Produktion auf Bestellung mit Rahmenaufträgen Produktion auf Lager Dispositionsart Disposition kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend programmorientiert Disposition programmorientiert Beschaffungsart Fremdbezug unbedeutend Fremdbezug in größerem Umfang Weitgehender Fremdbezug Fertigungsart Einmalfertigung Einzel- und Kleinserienfertigung Serienfertigung Massenfertigung Fertigungsablaufart Baustellenfertigung Werkstattfertigung Gruppen/ Linienfertigung Fließfertigung Fertigungsstruktur Fertigung mit geringer Tiefe Fertigung mit mittlerer Tiefe Fertigung mit großer Tiefe Abb. 7–57: KANBAN: Eignungshinweise (Mertens/Heigl 1984, S. 11) 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 441 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Zur Sicherstellung eines integrierten Logistik-Systems ist das Zusammenspiel der PPS- Funktionen aufeinander abzustimmen. Hierzu dienen u. a. gemeinsame Datenbasen der Planungs- und Durchführungsebene (vgl. Abb. 7–58). Abb. 7–58: Verknüpfung der PPS-Funktionen bei Werkstattsteuerung nach KANBAN-Prinzipien (Parge 1987, S. 229) 7 Produktionslogistik 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 7.2.2.5 Fortschrittszahlen-System (FZ) Ein weiteres System zur Planung und Steuerung der Produktion stellt das Fortschrittszahlen-System dar, das in seiner ursprünglichen Form aus der Automobilindustrie stammt. Das wesentliche Charakteristikum dieses Systems besteht darin, dass alle Bedarfe und Mengenleistungen eines Jahres als Summen (kumuliert) dargestellt werden (vgl. Heinemeyer 1984, S. 849). Alle Fortschrittszahlen stellen somit Mengen-Zeit-Relationen dar, wobei der sich aus der Planung ergebende Soll-Zustand dem jeweils erreichten Ist- Zustand gegenübergestellt wird. Die Bedarfsmengen werden in einem Koordinatensystem über der Zeitachse summiert. Ist zu einem bestimmten Stichtag der Istwert größer als der Sollwert, so liegt ein Vorlauf oder eine Überdeckung vor. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, so erkennt man den Zeitverzug. Der horizontale Abstand zwischen Soll- und Ist-Vorlauf informiert über die Reichweite. Als Beispiel für die Verwendung von Fortschrittszahlen wird in Abb. 7–59 die Entwicklung eines Auftrags anhand seiner Soll- und Ist-Fortschrittszahl gezeigt. Grundsätzlich kann das Fortschrittszahlen-System den ganzen Betrieb durchziehen, wobei dieser dann in Kontrollblöcke aufgeteilt und mit bereichsspezifischen Fortschrittszahlen gesteuert wird (vgl. Baku/Meyer 1982, S. 477). Derartige Kontrollblöcke können sich auf den gesamten Materialfluss oder lediglich einzelne Maschinengruppen beziehen. Entscheidend für die Abgrenzung sind notwendige, wirtschaftlich und organisatorisch reali- 07-51.tif 442 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 sierbare Detaillierungsgrade. Unter anderem können folgende Arten von Fortschrittszahlen geführt werden (vgl. ACTIS 1985, S. 9): – Eingangs-Fortschrittszahl für Fertigteile (kumulierte Anzahl der produzierten Fertigteile), – Ausgangs-Fortschrittszahl für Fertigteile (kumulierte Anzahl der ausgelieferten Fertigteile), – Kunden-Fortschrittszahl (Abruf-Fortschrittszahl) (kumulierte Anzahl der innerhalb eines Rahmenauftrags abgerufenen Produkte), – Liefer-Fortschrittszahl (kumulierte Anzahl von Produkten, die bezogen auf einen Abruf geliefert wurden), – Eingangs-Fortschrittszahl für Zubehör und Rohmaterial (kumulierte Anzahl der vom Zulieferanten gelieferten oder in Eigenfertigung hergestellten Teile), – Ausgangs-Fortschrittszahl für Zubehör und Rohmaterial (kumulierte Anzahl der an die Produktion gegangenen Teile), – Bedarfs-Fortschrittszahl (kumulierter Bedarf an Fertigteilen, Zubehör und Rohmaterial), – Geplante Eingangs-Fortschrittszahl (geplanter Eingang an Teilen und Rohmaterial), – Montage-Fortschrittszahl (kumulierter Wert der fertiggemeldeten Gut-Teile an Fertigware), – Arbeitsgang-Fortschrittszahl (kumulierte Anzahl der vom Arbeitsgang fertiggemeldeten Gutteile, wobei nur bestimmte Arbeitsgänge, sogenannte Meilensteinarbeitsgänge, als rückmeldepflichtig definiert werden, um den Rückmeldeaufwand in Grenzen zu halten). Abb. 7–59: Fortschrittszahlen-System: Beispiel Ein wesentlicher Vorteil des Fortschrittszahlen-Konzeptes liegt darin, dass eine Informationsbasis geschaffen wird, die sowohl bezüglich der Menge einen eindeutigen Aussagewert besitzt, als auch die jederzeitige Feststellung der Abweichung des Ist-Zustandes von einer Soll-Vorgabe ermöglicht. Dadurch, dass alle an der Leistungserstellung beteiligten Bereiche bzw. Abteilungen über die gleiche Datenbasis verfügen, wird die Koordination der Leistungserstellung wesentlich erleichtert (vgl. Gottwald 1982). Zu den Voraussetzungen, die bei Anwendung des Fortschrittszahlen-Systems vorliegen sollten, gehören (vgl. Mertens/Heigl 1984, S. 26): 07-52.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 443 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 – ein hoher Wiederholgrad der Fertigung, also in der Regel Serien- oder Massenfertigung, – enge Lieferbeziehungen, in der Regel in Form von Rahmenverträgen, – ein gewisses Maß an überbetrieblicher Normung von Informationsflüssen, – Bereitschaft, Dispositionserleichterungen und Rationalisierung im Partnerbetrieb zu fördern. Abb. 7–60 verdeutlicht, bei welchen Merkmalsausprägungen des Unternehmens die Fortschrittszahlen-Methode besonders Erfolg versprechend ist. Merkmal Merkmalsausprägung Erzeugnisspektrum Erzeugnisse nach Kundenspezifikation Typisierte Erzeugnisse mit kundenspezifischen Varianten Standarderzeugnisse mit Varianten Standarderzeugnisse ohne Varianten Erzeugnisstruktur Einteilige Erzeugnisse Mehrteilige Erzeugnisse mit einfacher Struktur Mehrteilige Erzeugnisse mit komplexer Struktur Auftragsauslösungsart Produktion auf Bestellung mit Einzelaufträgen Produktion auf Bestellung mit Rahmenaufträgen Produktion auf Lager Dispositionsart Disposition kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend kundenauftragsorientiert Disposition überwiegend programmorientiert Disposition programmorientiert Beschaffungsart Fremdbezug unbedeutend Fremdbezug in größerem Umfang Weitgehender Fremdbezug Fertigungsart Einmalfertigung Einzel- und Kleinserienfertigung Serienfertigung Massenfertigung Fertigungsablaufart Baustellenfertigung Werkstattfertigung Gruppen/ Linienfertigung Fließfertigung Fertigungsstruktur Fertigung mit geringer Tiefe Fertigung mit mittlerer Tiefe Fertigung mit großer Tiefe Abb. 7–60: Fortschrittszahlen-System: Eignungshinweise (vgl. Mertens/Heigl 1984, S. 27) Ein Vergleich des KANBAN-Prinzips mit dem FZ-System lässt erkennen, dass zwischen beiden gewisse Ähnlichkeiten bestehen. In beiden erfolgt eine kontinuierliche Weitergabe des Teilebedarfs von Stufe zu Stufe und zwar beim KANBAN-System in gekoppelten Regelkreisen zwischen den Fertigungsbereichen und beim FZ-System in einer hierarchisch gestaffelten Regelkreisstruktur für die jeweiligen Kontrollblöcke. 444 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Eine mögliche Verknüpfung zwischen KANBAN- und FZ-System kann durch folgende Kombination erfolgen: Im Rahmen des FZ-Systems wird der Teile- und Kapazitätsbedarf geplant. Durch die Fortschrittszahl erhält jeder Kontrollblock eine genaue und verlässliche Information über die Bedarfssituation. Hierdurch lassen sich mögliche Engpässe frühzeitig identifizieren. Der tägliche Ist-Ablauf wird nach KANBAN-Prinzipien geregelt (vgl. Gottwald 1982). 7.2.2.6 Engpasssteuerung Das von Goldratt entwickelte und seit 1980 in den USA eingesetzte System zur Engpasssteuerung wurde unter dem Namen OPT-(Optimized Production Technology)-System bekannt. Während die Datenbasis des OPT-Systems derjenigen von MRP-Systemen entspricht, bestehen wesentliche Unterschiede in der Planungssystematik. Ausgangspunkt dieses Engpasssteuerungssystems stellt die Überlegung dar, dass auftretende Engpässe einen wesentlichen Einfluss auf die Höhe des Materialdurchsatzes innerhalb der Produktion haben. Durch die Identifikation und optimale Belegung bzw. Auslastung von Engpasskapazitäten kann deshalb eine Verbesserung der durchschnittlichen Auslastung aller Produktionsmittel, eine Reduzierung der Auftrags- und Materialdurchlaufzeiten sowie eine Senkung des Umlaufbestandes herbeigeführt werden. Die dem OPT- System zugrundeliegenden Prinzipien lassen sich in 10 Regeln zusammenfassen (vgl. Fox 1982 b): 1. Den Fertigungsfluss, nicht die Kapazität abgleichen. 2. Der Nutzungsgrad einer Leistungseinheit, die keinen Engpass darstellt, wird nicht von ihrer eigenen Leistungsfähigkeit, sondern durch irgendeine andere Begrenzung im Umsystem bestimmt. 3. Bereitstellung und Nutzung einer Kapazität sind nicht gleichbedeutend. 4. Eine Stunde an Kapazität oder Durchlaufzeit an einem Engpass zu verlieren, bedeutet den Verlust einer Stunde für das ganze System. 5. Eine Stunde an einem Nicht-Engpass zu gewinnen, ist bedeutungslos. 6. Engpässe bestimmen sowohl den Durchlauf als auch die Bestände. 7. Das Transportlos soll nicht mit dem Produktionslos identisch sein und darf das in vielen Fällen auch nicht. 8. Die Produktionslosgröße sollte variabel und nicht fixiert sein. 9. Wenn Pläne aufgestellt werden, sind alle Voraussetzungen gleichzeitig zu überprüfen. Durchlaufzeiten sind das Ergebnis eines Planes und können nicht im Voraus festgelegt werden. 10. Die Summe der Einzeloptima ist nicht gleich dem Gesamtoptimum. Die Auftragseinplanung erfolgt im OPT-System in mehreren Schritten (vgl. Fox 1983 b). Zunächst wird das gesamte Produktions- und Materialflusssystem in einem an Produktionsabläufen sowie qualitativen und quantitativen Kapazitätsquerschnitten der einzelnen Leistungseinheiten orientierten Netzwerk abgebildet. Als Grundlage hierfür dienen die allgemeinen Systemdaten, wie z. B. Arbeitspläne mit betriebsmittelbezogener Bearbeitungs- und Rüstzeit, Betriebsmittel- und Personalkapazität, Stücklisten. Daran anschlie- ßend werden die Engpasskapazitäten identifiziert. Hierzu wird eine Vorwärtsterminierung durchgeführt, d. h. neue Aufträge werden in Richtung auf einen geplanten Endtermin hin eingelastet. Als Ergebnis dieser Vorwärtsterminierung erhält man ein Belastungsprofil der Kapazitätseinheiten sowie eine Reihung der Kapazitätseinheiten nach abnehmen- 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 445 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 der Belastung. Anhand dieser Reihung können die auftretenden Engpässe identifiziert werden und deren Bedeutung für den Leistungserstellungsprozess abgeschätzt werden. Aufbauend auf diesem Ergebnis wird im nächsten Planungsschritt das gesamte Produktionsnetzwerk in einen kritischen und einen unkritischen Bereich aufgeteilt (vgl. Abb. 7–61). Abb. 7–61: Aufteilung des Produktionsnetzwerkes (vgl. Fox 1983) Die weitere Planung kann sich deshalb auf den Teil des Produktions- und Materialflusssystems beschränken, der auf Grund der enthaltenen Engpässe als kritisch anzusehen ist. Für diesen Teil des Systems erfolgt nun die Optimierung der Engpässe unter Berücksichtigung variabler Kapazitäten, Losgrößen und Auftragsreihenfolgen. Um vor den Engpässen eine sichere Planerfüllung gewährleisten zu können, werden vor diesen Pufferläger dimensioniert und platziert (vgl. Fox 1983 b). Daran schließt sich eine Rückwärtsterminierung der Aufträge an, um die Auswirkungen der im vorangegangenen Planungsschritt erhaltenen Kapazitätsverteilungen, Produktions- und Transportlosgrößen sowie Auftragsreihenfolgen auf die Kapazitätsbelastung der übrigen Leistungseinheiten zu ermitteln. Falls bei diesem Planungslauf wiederum Engpässe identifiziert werden, erfolgt eine erneute Überprüfung der Systemparameter und Randbedingungen. Dieser Algorithmus wird solange wiederholt, bis kein neuer Engpass mehr erkennbar ist. Aufgrund seiner Planungsfunktionen und -abläufe eignet sich das OPT-System nicht nur zur Planung der Leistungserstellung im Produktionsbereich, sondern auch zur Neuplanung von Produktionseinrichtungen, Erweiterungs- und Ersatzinvestitionen sowie zur Analyse der Konsequenzen von Veränderungen des Lieferservice auf das Produktionssystem. 07-54.tif 446 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Das OPT-System wird als Softwareprodukt mit einem rechtlich geschützten Algorithmus angeboten, der bislang jedoch nicht ausdrücklich erläutert wird. „So lassen sich nur folgende vorläufige Feststellungen treffen: – Die Betonung der Engpasskapazitäten ist sinnvoll: allerdings ändern sich diese im Laufe der Zeit dauernd, was jedes Mal eine neue Netzwerkberechnung erfordert. – Die Unterscheidung zwischen Bearbeitungslos und Transportlos ermöglicht prinzipiell einen schnelleren Auftragsdurchlauf und niedrigere Bestände, weil dadurch bei großen Bearbeitungslosen die Gefahr von Stillständen an Folgearbeitsmaschinen verringert wird. Dem steht jedoch der erhöhte Steuerungsaufwand für das Verfolgen und Zusammenführen der Teillose gegenüber. – Die wesentlichen Steuerungsziele Bestand, Durchlaufzeit, Auslastung und Terminabweichung werden – zumindest für den Benutzer – nicht fortlaufend dargestellt und überwacht. – Dem Benutzer stehen keine einfachen Steuerparameter zur Verfügung, mit denen er bei Bedarf einem bestimmten Ziel vorrangiges Gewicht verleihen kann. – Das System erzeugt einen für den Benutzer nicht nachvollziehbaren „optimalen“ Produktionsplan. Es ist zu bezweifeln, dass es wirklich nur einen einzigen kostenminimalen Plan geben soll. Verschiedene Kombinationen von Auslastung und Bestand könnten nämlich durchaus dieselben minimalen Gesamtfertigungskosten ergeben“ (Wiendahl 1987, S. 334). 7.2.2.7 Abdeckung der Produktionsplanungs- und -steuerungsfunktionen durch die einzelnen Systeme Ausgangspunkt für die Auswahl der (des) geeignetsten PPS-Konzepte(s) ist die Tatsache, dass die vorgestellten Konzepte die Funktionsgruppen Produktionsprogrammplanung, Mengenplanung, Termin- und Kapazitätsplanung sowie Auftragsveranlassung und -überwachung in sehr unterschiedlichem Umfang abdecken (vgl. zum folgenden Wildemann 1988 a, S. 83 f.) (vgl. Abb. 7–62). Abb. 7–62: Abdeckung der PPS-Funktionen durch die PPS-Konzepte (vgl. Wildemann 1988 a, S. 76) 07-055.tif Engpasssteuerung 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 447 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 MRP-Systeme beinhalten in der Regel alle Funktionen der Produktionsplanung. Gewisse Defizite weist die Fertigungssteuerung auf, die häufig mit hohen Beständen und langen Durchlaufzeiten einhergeht. Die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe deckt lediglich die Terminplanung und die Auftragsfreigabe ab, wobei letztere zum Teil Steuerungsfunktionen umfasst. Beim KANBAN-System handelt es sich ausschließlich um ein Steuerungssystem. Aufgrund der physischen Teileflusskontrolle sowie der generellen Regelungen erfüllt es auch Funktionen der Betriebsdatenerfassung. Das Fortschrittszahlen- System deckt die Mengenplanung und Auftragsfreigabe ab. Eine Terminplanung wird nur insoweit wahrgenommen, als durch die Soll-Fortschrittszahlen Ecktermine für die betriebliche Leistungserstellung vorgegeben werden. Die Aufträge werden jedoch den Kapazitätseinheiten zeitlich nicht zugeordnet. Die Kapazitätsterminierung wird ebenso wie die Fertigungssteuerung dezentral von den Meistern wahrgenommen. Die Engpasssteuerung nimmt eine exakte Kapazitätsterminierung für den Engpass sowie von diesem ausgehend eine Rückwärtsterminierung für Aufträge in den vorgelagerten und eine Vorwärtsterminierung für Aufträge in den nachgelagerten Bereichen vor. Damit geht die Auftragsfreigabe einher. Eine laufende Fertigungssteuerung erfolgt nur für den Engpass. Abb. 7–63: Einsatzbereiche der Verfahren der Fertigungssteuerung (vgl. Wiendahl 1987, S. 321) 7 Produktionslogistik 7.2 Planung und Steuerung der Produktion Zusammenfassend zeigt sich, dass nur MRP-Systeme alle PPS-Teilfunktionen vollständig abdecken. Voraussetzung für den Einsatz der übrigen PPS-Konzepte ist deshalb zusätzlich stets ein MRP-System. Bei der Auswahl des geeigneten PPS-Konzeptes sind als Kriterien heranzuziehen: – Organisationsprinzip der Fertigung, – Produktstruktur, – Produktionsstückzahlen je Periode, 07-056.tif 448 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 – Stetigkeit des Absatzverlaufs, – Anzahl der Varianten und – Konstanz des Produktmix. Abb. 7–63 zeigt im Überblick die Einsatzschwerpunkte der Verfahren der Fertigungssteuerung (ergänzend zu den hier behandelten Verfahren enthält die Übersicht auch den Bereich der technischen Prozesssteuerung). Vielfach führt eine Kombination der Konzepte zu höheren Zielerreichungsgraden, wobei dem übergeordneten MRP-System dann zusätzlich die Aufgabe zufällt, die Koordination der nach unterschiedlichen Prinzipien gesteuerten Bereiche sicherzustellen. 7.2.3 PPS-Systeme im Rahmen von CIM-Konzepten 7.2.3.1 Datenbeziehungen zwischen PPS und CAD/CAM Neben den behandelten Systemen zur Produktionsplanung und -steuerung, die primär betriebswirtschaftlich ausgerichtet sind (vgl. linker Schenkel des Y in Abb. 7–64), werden im Produktionsbereich technisch orientierte Funktionen (vgl. rechter Schenkel des Y in Abb. 7–64) wahrgenommen. Aufgrund vielfältiger Daten- und Aktivitätsverknüpfungen zwischen diesen beiden Planungs- und Informationssystemen liegt es nahe, die Informationsverarbeitung der betriebswirtschaftlichen und technischen Aufgaben eines Industriebetriebes in einem CIM-(Computer Integrated Manufacturing)-System mit gemeinsamem Grunddatenbestand zu integrieren (vgl. Scheer 1987, S. 3). Abb. 7–64: Informationssysteme im Produktionsbereich (Scheer 1987, S. 3) 07-057.tif 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 449 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Bei den technisch orientierten Funktionen handelt es sich um den computergestützten Entwurf von Produkten (Computer Aided Engineering = CAE), die computergestützte Konstruktion (Computer Aided Design = CAD), die computergestützte Arbeitsplanung einschließlich der Erstellung von Programmen für NC-Maschinen (Computer Aided Planning = CAP), die computerunterstützte Steuerung und Überwachung der Fertigung (Computer Aided Manufacturing = CAM) sowie die computerunterstützte Qualitätssicherung (Computer Aided Quality Ensurance = CAQ). Revision Die Datenanforderungen von PPS-Systemen an von CAD/CAM-Systemen erstellte und verwaltete Daten sowie umgekehrt beziehen sich auf gemeinsam verwendete Grunddaten, kundenauftragsbezogene Daten und fertigungsauftragsbezogene Daten (vgl. hierzu Scheer 1984, S. 11 ff.). Beispiele für den Datenfluss von CAD/CAM zu PPS sind bei den Grunddaten – die im Rahmen des CAD-Systems erstellte Konstruktions-Stückliste, die bereits wesentliche Informationen zur Definition der Baukastenstückliste enthält, – die im Rahmen des CAD-Systems entwickelten Arbeitspläne, deren Grunddaten ebenfalls in den Arbeitsplandateien des PPS-Systems benötigt werden, – die Plandaten des Instandhaltungssystems über erforderliche vorbeugende Instandhaltungsaktivitäten, die in der Kapazitätsterminierung und Fertigungssteuerung des PPS-Systems zu berücksichtigen sind. bei den kundenauftragsbezogenen Daten – kundenspezifische Konstruktions- bzw. Arbeitsplandaten zur Planung des Materialbedarfs und zur Kapazitätsterminierung, – die Versandsteuerung, die zur rechtzeitigen Bereitstellung von Transportmitteln für besonders transportempfindliche Güter rechtzeitig die entsprechenden technischen Spezifikationen benötigt (im Fall der Kundenauftragsfertigung). bei den fertigungsauftragsbezogenen Daten – die Verfügbarkeit der erforderlichen NC-Programme im Rahmen der Auftragsfreigabe, – Fertigungsunterlagen (z. B. Zeichnungen einschließlich der Geometriedaten) für die Fertigungssteuerung, – Informationen von den automatisierten Fertigungs-, Transport- und Lagereinrichtungen für die Auftragsüberwachung im Rahmen der Betriebsdatenerfassung. Beispiele für den Datenfluss von PPS zu CAD/CAM sind: bei den Grunddaten – Betriebsmittel- und Werkzeugspezifikationen, um durch die Berücksichtigung vorhandener Anlagen eine fertigungsgerechte Konstruktion sicherzustellen, – Kapazitätsinformationen über die Betriebsmittel, um z. B. bei der Konstruktion eilbedürftiger Aufträge den Einsatz von Engpassaggregaten zu vermeiden, – Durchlaufzeiten für zeitkritische Teile und Beschaffungszeiten für fremdbezogene Teile zur Berücksichtigung von Kundenwunschterminen im Konstruktionsprozess. bei den kundenauftragsbezogenen Daten – Produktions- und Materialkosten aus den Kalkulationsprogrammen des PPS-Bereichs zum Treffen optimaler Entscheidungen über Fertigungsverfahren, Eigenfertigung oder Fremdbezug im Rahmen kundenwunschorientierter Konstruktionen. 450 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 bei den fertigungsauftragsbezogenen Daten – Reservierungen von Ressourcen für die Bereitstellung von NC-Programmen, – Steuerungsimpulse aus der Fertigungssteuerung in die Abläufe des CAM-Systems, z. B. Vorgabe von Planmengen und -terminen für die Teilefertigung und Montage, Angabe der Transportaufträge, Definition der einzulagernden oder auszufassenden Mengen, – Regelungsimpulse an Aggregate und Steuerungssysteme, die für im Rahmen der Betriebsdatenerfassung ermittelte Soll-Ist-Abweichungen verantwortlich sind. 7.2.3.2 Integrationsmöglichkeiten Empirische Erhebungen (vgl. z. B. Köhl u. a. 1987; Nuber u. a. 1987) ergaben, dass von den CIM-Komponenten der EDV-Einsatz bei den PPS-Systemen die größte Verbreitung aufweist, weshalb diese als Kristallisationskern bei der Entwicklung von CIM-Systemen zugrundegelegt werden können (vgl. Wildemann 1988 a, S. 29). Abb. 7–65 enthält unterschiedliche Schritte zur Integration von CIM-Komponenten. Hierbei wird unterstellt, dass der CAD/CAM-Bereich für sich bereits weitgehend integriert ist. In der ersten Stufe wird nur eine organisatorische Integration zwischen EDV-technisch unverbundenen Systemen von PPS und CAD/CAM vorgenommen. Hierbei werden an einem Arbeitsplatz in der Konstruktion, Arbeitsvorbereitung oder Logistik jeweils zwei Bildschirme aufgestellt, die einen Zugriff auf die unterschiedlichen EDV-Systeme ermöglichen. Bei dieser als Notlösung zu beurteilenden Verbindung können Daten zwischen den Systemen ausschließlich manuell übertragen werden, weshalb zwischen den verschiedenen Datenbasen auch keine Datenkonsistenz sichergestellt werden kann (vgl. hierzu und zum Folgenden Scheer 1986 a, S. 8 sowie Scheer 1987, S. 95 ff.). Bei der zweiten Stufe werden die unverbundenen Grundsysteme über EDV-Werkzeuge, sogenannte Tools, miteinander verknüpft. Die Ursprungssysteme aus PPS und CAD/CAM werden hierbei nicht verändert. Trotz der nunmehr über beide Systeme hinweg bestehenden Auswertungsmöglichkeiten, besteht weiterhin der Nachteil der fehlenden Unterstützung der Datenintegrität. Als Tools stehen zur Verfügung: – Mikrocomputer, die auf Grund ihrer Konzeption als offene Systeme an unterschiedliche Hardwaresysteme angeschlossen werden können. Durch einen Dateitransfer aus den jeweiligen PPS- bzw. CAD/CAM-Systemen in die Datenbasis des Personal Computers stehen auf diesem die zusammengeführten Daten für integrierte Auswertungen zur Verfügung. – Datenbank-Abfragesprachen (Query), die bei relational-orientierten Datenbanken einen hohen Benutzerkomfort aufweisen und somit für den Anwender leicht erlernbar sind. Durch den Einsatz einer Query kann sich der Benutzer die für sein Aufgabengebiet benötigten Informationen unabhängig von der DV-Abteilung beschaffen. – Lokale Netzwerke (Local Area Networks = LAN), die die Kommunikation computergesteuerter Systeme ermöglichen. Hierbei sind herstellerspezifische Netzkonzepte sowie standardisierte Netzwerke zu unterscheiden. Letztere erlauben die Kommunikation auch heterogener Hardware-Einheiten, wie beispielsweise das offene Kommunikationssystem MAP (Manufacturing Automation Protocol). Im Rahmen der dritten Stufe werden Daten mittels Dateitransfer an das jeweils andere System übertragen. Zu diesem Zweck müssen die auszutauschenden Daten vom sendenden System in der Art und dem Format zur Verfügung gestellt werden, wie sie vom 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 451 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 empfangenden System verarbeitet werden können. Derartige Verbindungen sind jeweils auf die miteinander zu verknüpfenden Systeme auszurichten. Sie können nur dann in allgemeiner Form bereitgestellt werden, wenn ein Standardformat zwischen den Übertragungsvorgang geschaltet wird, für das dann Pre- und Postprozessoren zu erstellen sind. Diese Verbindung wird in der Praxis insbesondere für die automatische Übertragung von Stücklisten, die in einem CAD-System generiert werden, an das PPS-System eingesetzt. Da Stücklistenänderungen in der Regel nicht zwangsläufig an das PPS-System weitergegeben werden können, ist durch weitere organisatorische Maßnahmen sicherzustellen, dass die Aktualisierung bei allen relevanten Stellen erfolgt. Abb. 7–65: Integrationsgrade und -möglichkeiten von CIM-Komponenten (Scheer 1986 a, S. 9) 07-58.tif 452 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Eine wesentlich stärkere Integration der Systeme wird in der vierten Stufe durch den Zugriff auf eine gemeinsame Datenbasis herbeigeführt. Beispielsweise werden Stücklisten und CAD-Daten bzw. Arbeitspläne und NC-Daten in einer Datenbank geführt. Ein wesentlicher Vorteil liegt in der hohen Datenintegrität, da Änderungen in einem Anwendungsgebiet dem anderen Bereich unmittelbar zur Verfügung stehen. Voraussetzungen für diese Integrationsstufe sind ein identischer Datenaufbau für beide Gebiete sowie der Einsatz eines einheitlichen Datenbanksystems. Bei der Anwendung-zu-Anwendung-Beziehung durch Programmintegration (fünfte Stufe) können Transaktionen des einen Systems Transaktionen des anderen Systems aufrufen und umgekehrt. Dies setzt voraus, dass auch die Betriebs- und Datenbanksysteme der einzelnen Anwendungsbereiche untereinander kommunizieren können. 7.2.3.3 Funktions- und Rechnerhierarchie Im Rahmen eines CIM-Konzeptes sind unter Organisationsgesichtspunkten die Verteilung der CIM-Funktionen innerhalb der Unternehmenshierarchie festzulegen sowie daraus abgeleitet auch die Rechnerhierarchien zu definieren. Bei der Festlegung der Funktionshierarchie geht es um die Zuordnung der grundsätzlichen Aufgaben zu einzelnen Hierarchiestufen. Hierbei ist zu gewährleisten, dass durchgängige Ablaufketten entstehen. So muss sichergestellt werden, dass selbstständig operierende Organisationseinheiten, wie einzelne Werke oder Fertigungsinseln, mit Aufträgen versorgt werden und umgekehrt die übergeordneten Versorgungs- und Dispositionssysteme Rückmeldungen über Fertigungsergebnisse oder Störungen erhalten (vgl. Scheer 1987, S. 75). Neben der Funktionsaufteilung ist auch eine Zuordnung der Aufgaben auf verschiedene Rechnertypen innerhalb der Hierarchie vorzunehmen. Dies erfolgt unter Zugrundelegung typischer Hardwareeigenschaften, wie Realtime-Fähigkeit, Fähigkeit zur Verwaltung gro- ßer Datenbanken etc. Als selbstverständlich wird von einer Vernetzung aller Rechner ausgegangen. Der Entwicklung einer organisationsadäquaten Rechnerhierarchie kommt unter Integrationsaspekten hohe Bedeutung zu. Hiermit ist einer bisweilen zu beobachtenden unkoordinierten Funktionsaufteilung zwischen verschiedenen Ebenen eines Rechnernetzes und damit einhergehenden unterschiedlichen EDV-Umgebungen (Betriebs- und Datenbanksystemen, Programmiersprachen etc.) entgegenzuwirken. Ersteres kommt beispielsweise darin zum Ausdruck, dass ein und dieselbe Funktion, z. B. der back-up eines BDE- Systems, in einem Werk eines Konzerns auf einem dedizierten Betriebsrechner erfolgt, in einem anderen Werk hingegen auf dem Host-Universalrechner (vgl. Scheer 1986 b, S. 14). Als Hierarchiestufen eines Industriekonzerns lassen sich beispielsweise definieren (vgl. Scheer 1987, S. 77 ff.) (vgl. Abb. 7–66): – Die Konzernebene mit primär administrativen Funktionen, weshalb hier ein Universalrechner mit der Fähigkeit, große Datenbanken zu verwalten, zum Einsatz gelangt. – Die Produktbereichsebene ist u. a. für die Verwaltung der Stücklisten, Arbeitspläne und Betriebsmittel zuständig. Für die Wahrnehmung der PPS-Funktionen eignet sich wiederum ein Universalrechner, wobei für CAD-Funktionen zusätzlich mit dem Universalrechner verbundene dedizierte Rechner oder Workstations herangezogen werden können. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 453 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Abb. 7–66: Funktions- und Rechnerhierarchie eines Industriekonzerns (Scheer 1987, S. 78) – Auf der Werksebene erfolgt u. a. die Feinterminierung der aus der Produktbereichsebene übernommenen Aufträge und die Zuordnung auf die einzelnen betrieblichen Teilbereiche. Herangezogen werden zum Teil Universalrechner, aber auch Prozessrechner, wenn eine enge zeitliche Kopplung an darunterliegende Betriebsprozesse vorliegt. – Auf der Fertigungsbereichs- bzw. Betriebsmittelgruppenebene werden wahrgenommen der DNC-Betrieb, die Steuerung von bereichsbezogenen Transport- und Lagersys- 07-59.tif 454 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 temen, die Feinterminierung von Arbeitsgängen, die Festlegung der Reihenfolge, die Betriebsmittelzuordnung sowie BDE-Funktionen. Die Nähe zur Fertigungsebene macht Rechner mit hoher Verfügbarkeit und zum Teil Realtime-Fähigkeit sowie der Möglichkeit, unterschiedliche periphere Geräte (Prozessrechner) anzuschließen, erforderlich. – Die Betriebsmittelebene beinhaltet die Verwaltung der auszuführenden Arbeitsgänge, den NC- und DNC-Betrieb sowie gegebenenfalls die direkte Übernahme von Betriebsdaten aus den Steuerungen. Für die Wahrnehmung der Steuerungsfunktionen werden dedizierte Steuerungen und zunehmend auch Mikrocomputer zu deren Versorgung eingesetzt. – Auf der Betriebsmittelkomponentenebene gelangen dedizierte Steuerungen zum Einsatz, die beispielsweise auf dem Wagen eines Fahrerlosen Transportsystems permanente Kollisionsprüfungen durchführen. Bei der vorgestellten Funktionszuordnung auf Unternehmens- und Rechnerhierarchie kann es sich lediglich um ein Beispiel handeln, das aber so gewählt wurde, dass es einen möglichst weiten Anwendungsbereich umfasst. Charakteristisch für den hierarchischen Aufbau ist, dass jede Einheit einer Ebene mehrere Einheiten der direkt darunter liegenden Ebene koordiniert (Baumstruktur). Alle Pfeile in Abb. 7-66 repräsentieren ein- und ausgehende Informationen. 7.2.4 PPS-System-Generationen: Historische Entwicklung und Ausblick Unter einer Generation von PPS-Systemen werden im folgenden Systeme zusammengefasst, die sich sowohl in betriebswirtschaftlicher Sicht als auch in DV-technischer Sicht von den bis dahin verfügbaren Systemen in qualitativer Hinsicht deutlich abheben. Aufgrund der allmählichen Entwicklung einer neuen PPS-Generation ist eine exakte zeitliche und inhaltliche Trennung zwischen den einzelnen Generationen nicht möglich. Am Markt angebotene PPS-Systeme können unterschiedlichen Generationen angehören. PPS-Systeme lassen sich insbesondere differenzieren anhand ihrer softwaretechnischen Ausprägung (hierzu gehören beispielsweise das Konzept der Datenorganisation, die Gestaltung der Benutzeroberfläche, die Dialogstrukturen, die (Un)Abhängigkeit von Betriebssystemen und Hardwareplattformen) sowie der jeweils integrierten Methoden und Verfahren zur PPS (vgl. Maucher 1998, S. 73). Einen Überblick über die Entwicklung der PPS-Systeme in den vergangenen vier Jahrzehnten gibt Abb. 7–67. 7.2.4.1 PPS-Systeme der ersten Generation PPS-Systeme der ersten Generation deckten lediglich einen Teilbereich der Produktionsplanung ab. Durch den Einsatz von Stücklistenprozessoren ließen sich im Bereich der Materialwirtschaft erhebliche Rationalisierungsreserven erschließen. Die Funktionsschwerpunkte der PPS-Systeme der ersten Generation lagen in der Auflösung von Stücklisten (auf Basis des Primärbedarfs) und der Ermittlung des Nettobedarfs. Erste Anbieter von Stücklistenprozessoren waren Hardware-Hersteller, wobei der von IBM angebotene Bill of Material Processor (BoMP) der bekannteste war. Da die Speicherungsverfahren fester Bestandteil der Stücklistenprozessoren waren, konnten die gespeicherten Daten nicht von anderen Programmen genutzt werden. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 455 D ruckerei C .H . B eck Schulte, Logistik (Vahlen) ..................................... M edien m it Zukunft R evision, 23.11.2012 Abb. 7–67: Generationenfolge von PPS-Systemen (vgl. Maucher/Kirli 1998, S. 78) 07-60.tif 456 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 Seit den sechziger Jahren wurden neben Stücklistenprozessoren Softwareprodukte zur Kapazitätswirtschaft angeboten (z. B. ab 1965 von IBM ein System zur Kapazitätsterminierung). Veränderte Rahmenbedingungen in der Fertigung wurden wegen der kaum vorhandenen EDV-Unterstützung im Rückmeldewesen nicht berücksichtigt, weshalb die Planungsbasis schnell an Aktualität verlor. PPS-Systeme der ersten Generation waren deshalb sehr unflexibel und wurden den Anforderungen des Produktionsbereichs kaum gerecht. Der Einsatz der Systeme beschränkte sich vielfach auf einige kritische Produktbereiche. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 7.2.4.2 PPS-Systeme der zweiten Generation PPS-Systeme der zweiten Generation unterstützen umfassender als diejenigen der ersten Generation Funktionen des MRP-Konzeptes. So enthalten die entsprechenden Software- Produkte neben der Stücklistenauflösung auch die Arbeitsplanverwaltung, Auftragsverwaltung und Terminplanung. PPS-Systeme der zweiten Generation unterstützen die Verfolgung von Mengen- und Kapazitätszielen, wenngleich sie noch durch einen relativ starren und zentralen Planungsansatz gekennzeichnet sind. Obwohl einzelne Hardware-Hersteller bereits in den sechziger Jahren versuchten, integrierte PPS-Systeme anzubieten, wurden bei den Anbietern in der Regel erst in den siebziger Jahren die hierfür erforderlichen Hardware-Voraussetzungen geschaffen. Dies wurde durch den Rückgang der Hardware-Anschaffungskosten für viele Unternehmen erst zu diesem Zeitpunkt wirtschaftlich vertretbar. Bei der Softwareentwicklung und -wartung war eher ein Trend zu steigenden Kosten zu beobachten, weshalb in diesem Bereich nach Kostensenkungsmöglichkeiten gesucht wurde. Einen bedeutenden Beitrag leistete die Modularisierung als Prinzip der Systemarchitekturgestaltung, die sich hierzu entwickelte und die Verbreitung von Standard-Software Systemen förderte. Bei Modulen handelt es sich um funktionale Einheiten, die sich durch eine weitgehende Kontextunabhängigkeit und definierte Schnittstellen für externe Bezüge auszeichnen. Durch die Kontextunabhängigkeit können Module weitgehend unabhängig von anderen Modulen entwickelt, geprüft und gewartet werden. Als gängige Form der Datenverarbeitung dominierte bei PPS-Systemen bis Mitte der siebziger Jahre die Stapelverarbeitung. Ende der siebziger Jahre wurden die ersten dialogorientierten PPS-Systeme angeboten. Auf die Stapelverarbeitung wird für die Durchführung bestimmter PPS-Funktionen, wie etwa die Simulation komplexer Daten, aber auch in den heute angebotenen, in aller Regel dialogfähigen Systemen nicht verzichtet. In den PPS-Systemen der zweiten Generation findet zunehmend die Integration von Datenbanken statt. Vielen Systemen liegen herstellerspezifische Datenbanken mit möglichst günstigen Verarbeitungszeiten zugrunde. Dieser Leistungssteigerung steht als Nachteil die Inkompatibilität der in PPS-Systemen verarbeiteten Daten für andere Funktionsbereiche gegenüber. Außerdem erschweren proprietäre Datenbanken den Wechsel auf ein anderes PPS-System. Parallel beginnt aber im Bereich der Datenbankenentwicklung der Prozess der herstellerübergreifenden Standardisierung. Ab Beginn der siebziger Jahre treten verstärkt Softwarehäuser am Markt auf, die von Hardware-Herstellern unabhängig sind, so dass die Anwender zwischen einem großen Angebot an Anwendungsprogrammen wählen können. 7.2 Planung und Steuerung der Produktion 457 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.4.3 PPS-Systeme der dritten Generation Die Entwicklung von PPS-Systemen der dritten Generation wurde neben neuen technischen Möglichkeiten insbesondere von veränderten Anforderungen der Anwender beeinflusst. Durch kürzere Produktzyklen und die Zunahme kundenspezifischer Varianten verloren Produkt- und Produktionsstrukturen der Anwendungsunternehmen an Stabilität. Die in den achtziger Jahren teilweise zu beobachtende PPS-Euphorie erreichte im Zusammenhang mit der Diskussion zu CIM ihren Höhepunkt. Gleichzeitig mussten aber auch immer mehr Unternehmen in den achtziger Jahren feststellen, dass ihre hohen Erwartungen an PPS-Systeme nicht erfüllt wurden. Die mit hohem Aufwand erstellten Produktionspläne wurden schon bei kleinen Störungen nicht mehr eingehalten. Immer mehr Praktiker empfanden, dass PPS-Systeme die Produktionsrealität nur unzureichend abzubilden vermögen. Dies führte zu einer gewissen Ernüchterung hinsichtlich der Leistungsfähigkeit von PPS-Systemen. PPS-Systeme der dritten Generation umfassten vielfach die Funktionen von MRP II. Seitens der PPS-Anwender wurde zunehmend angestrebt, die Abhängigkeit von Softwareoder Hardware-Produkten eines bestimmten Herstellers abzubauen. So ging mit der Entscheidung über die Anschaffung eines Großrechners eine mittelfristige Abhängigkeit vom Hardware-Hersteller einher, da mit einem Wechsel der Hardware-Plattform erhebliche Investitionen in neue Hardware- und Software-Komponenten verbunden waren. Anwendungsprogramme und zum Teil auch die Grunddaten konnten vielfach nicht von der alten auf eine neue Hardware-Basis übernommen werden. Dies machte die Neuentwicklung von Individualprogrammen oder die Anschaffung neuer Standard-Software-Anwendungen erforderlich. Dieser Leidensdruck der Anwender führte zu einer Forcierung der Standardisierungsbemühungen. In PPS-Systemen der dritten Generation sind meist relationale Standard-Datenbanken integriert, die zu einer beträchtlichen Leistungssteigerung führten. Durch die Realisierung der Datenbankfunktionen in einem eigenen System – wird funktional eine höhere Flexibilität gewährleistet, – lassen sich bei der Bewältigung unterschiedlicher Aufgaben mit sehr großen Datenmengen noch akzeptable Antwortzeiten im Dialogbetrieb realisieren, – kann die Integration des PPS-Systems mit anderen betrieblichen Informationssystemen (z. B. CAD, CAM, Vertrieb) erfolgen. Die höheren Flexibilitätsanforderungen der Anwender an die Feinsteuerung führten zur Verbreitung von PPS-Ansätzen wie KANBAN oder belastungsorientierte Auftragsfreigabe. Die Entwicklung und der Einsatz elektronischer Leitstände zielte auf die Entlastung der PPS-Systeme und die Rückverlagerung von Dispositionskompetenz in den Fertigungsbereich ab. In einen elektronischen Leitstand werden einzelne Aufträge mit Eckterminen aus dem PPS-System eingelastet. Die arbeitsgangbezogene Planung und Steuerung findet im elektronischen Leitstand statt. Treten in einem Fertigungsbereich Störungen auf, wirken sich diese primär auf die vom Leitstand aufgestellten Pläne aus. Eine Rückkopplung zum vorgelagerten PPS-System erfolgt erst dann, wenn vorgegebene Ecktermine nicht eingehalten werden können. 458 7 Produktionslogistik Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 7.2.4.4 Entwicklungstendenzen für PPS-Systeme der vierten Generation In die sich Ende der neunziger Jahre herausgebildeten PPS-Systeme der vierten Generation fließen sowohl die Erkenntnisse über die Defizite der Vorläufergeneration als auch neue DV-technische Möglichkeiten ein. Es zeichnen sich zwei Richtungen ab (vgl. Maucher 1998, S. 91): – Dezentralisierung der Einsatzmöglichkeit für einzelne PPS-Funktionen, – verstärkte Integration möglichst aller betrieblichen Bereiche. Computer Integrated Manufacturing (CIM) Betriebsdatenerfassung (BDE) ãJ ust in time“ Elektronische Leitstände Verteilte Systeme Individualisierte Systeme Simulationsfähigkeit Produktorientierte Systeme Auftragsorientierte Systeme Entscheidungsunterstützungssysteme Verbesserte Verfahren Fertigungsinseln flexible Technologien Integration Zeitnähe Dezentralisierung Operations Research Restrukturierung Künstliche Intelligenz menschlicher Sachverstand Produktionsplanung und -steuerung Abb. 7–68: Entwicklungstendenzen im PPS-Bereich (Kurbel 1993, S. 326) Der Trend zur Dezentralisierung zeichnet sich bereits in der dritten Generation der PPS- Systeme ab und führt zur Neuverteilung der Kompetenzen zwischen Mitarbeitern aus den 07-61.eps 7.3 Interne Materialbereitstellung in Produktion und Montage 459 Druckerei C.H . Beck Schulte, Logistik (Vahlen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medien mit Zukunft Revision, 23.11.2012 einzelnen PPS-Bereichen. Die mit der Dezentralisierung einhergehende Anwendung unterschiedlicher Planungs- und Steuerungsverfahren in verschiedenen dezentralen Organisationseinheiten führt beispielsweise dazu, dass in bestimmten Produktbereichen eines Unternehmens kleine PPS-Systempakete eingesetzt werden und in anderen Produktbereichen desselben Unternehmens elektronische Leitstände. Hierbei kann ein zentrales, unternehmensweit eingesetztes PPS-System die Koordination zwischen den einzelnen Bereichen übernehmen. Der Einsatz dezentraler PPS-Systeme wird begünstigt durch (vgl. Maucher 1998, S. 92 f.): – Fortschritt bei der Hardware-Entwicklung (leistungsfähige Workstation-Rechner zu relativ günstigen Anschaffungskosten) – die zunehmende Vernetzung von Unternehmen – die Definition normierter Schnittstellen – Standard-Datenbanken zur generellen Grunddatenverwaltung. Der skizzierte Dezentralisierungstrend stellt einen Erfolg versprechenden Ansatz zur Komplexitätsreduktion traditioneller PPS-Systeme dar. Die Einführung von Standard-Software wirft regelmäßig die Frage nach der Anpassbarkeit an unternehmensspezifische Besonderheiten auf. In PPS-Systemen der dritten Generation ist die unternehmensspezifische Anpassung (Customizing) über Tabellen und Parameter möglich. In der Praxis erfolgt jedoch meist eine Anpassung der Ablauforganisation an die im PPS-System vorgegebenen Standardabläufe. Inwieweit PPS-Systeme der vierten Generation einen Kompromiss zwischen „Festhalten am Standard“ und „Abbilden von Produktionscharakteristika“ ermöglichen werden und in welchem Umfang die Potenziale objektorientierter Programme ausgeschöpft werden, ist derzeit schwer abschätzbar. Die Verfahren der Parameter- und Tabelleneinstellung werden aber sicher weiterhin existieren. Die bislang in PPS-Systemen kaum verbreiteten wissensbasierten Lösungsansätze könnten – zumindest für abgrenzbare Teilaufgaben – künftig an Bedeutung gewinnen. Abb. 7–68 fasst die Entwicklungstendenzen im PPS-Bereich zusammen. 7.3 Interne Materialbereitstellung in Produktion und Montage Während die externe Materialbereitstellung den Material- und Informationsfluss vom Lieferanten zum Unternehmen betrifft und der Beschaffungslogistik zuzuordnen ist (siehe Abschnitt 6.4) betrifft die interne Materialbereitstellung den innerbetrieblichen Materialund Informationsfluss zu und zwischen den Produktions-/Montagestellen. Die im Rahmen der Produktionslogistik durchzuführende interne Materialbereitstellung umfasst entweder den Transport von Materialien direkt aus dem Wareneingang bzw. anderen vorgelagerten Bereichen zum Produktions- bzw. Montagesystem oder die Auslagerung aus unterschiedlichen (Zwischen-)Lagern und die Anlieferung an das jeweilige System. Sie beinhaltet zudem alle weiteren Materialflusswege innerhalb eines betrachteten Produktions- bzw. Montagesystems. Die Materialbereitstellungsaufgabe gliedert sich in die drei Bereiche Planen, Steuern und Durchführen (vgl. Bullinger/Lung 1994, S. 7 f.). Die planerischen Aufgaben beinhalten die Festlegung geeigneter Bereitstellungsprinzipien, die organisatorische Gestaltung von Transport-, Umschlags- und Lagerungsaktivitäten sowie die technische Auslegung des

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References

Zusammenfassung

Der 360°-Blickwinkel auf die Logistik

Dieses Buch präsentiert Ihnen in einer umfassenden und systematischen Darstellung den aktuellen Stand der Logistik. Dabei werden Ihnen neben den klassischen Logistikkonzepten insbesondere neue Entwicklungen, die großen Einfluss auf das Supply Chain Management haben, erläutert. Aus diesem Grund findet das Buch nicht nur an vielen Hochschulen sondern auch in der Praxis regen Einsatz.

Aus dem Inhalt:

- Logistikstrategie und nachhaltige Logistik

- Erfolgsfaktoren der Logistik

- Beschaffungs- und Produktionslogistik

- Distributions- und Entsorgungslogistik

- Supply Chain Management

- Informations- und Kommunikationssysteme in der Logistik

- Transport- und Umschlagsysteme

- Lager- und Kommissioniersysteme

- Aufbauorganisation und personelle Aspekte der Logistik

- Logistik-Controlling

Über den Autor:

Dr. Christof Schulte ist Mitglied des Vorstandes (Chief Financial Officer) eines Unternehmens der Energiebranche.