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SCM (Fach) / Production Planning & Detailed Scheduling (Lektion)
Production Planning & Detailed Scheduling
Diese Lektion wurde von CarstenKoe erstellt.
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- Planungsaufgaben Vorgaben Vorgaben des Master Planning für das PP/DS für jedesWerk/Produktionssegment : Umfang der geplanten Überstunden und Zusatzschichten Geplante Lieferzeitpunkte und -mengen der Produkte(typen)(zur Befriedigung der Endkundennachfrage oder für nachfolgendeProduktionssegmente), Oder: geplante saisonale Lagerbestände (am Ende desPlanungszeitraums des PP/DS oder am Ende jeder Periode) Transportmengen und -zeitpunkte auf Transportrelationen Vereinbarte Liefermengen mit externen Zulieferern (periodengenau)
- Planungsaufgaben – je nach Anforderungen des Produktionssegments: Erzeugung von Sekundärbedarfen von Nicht-Engpass-Produkten Losgrößenplanung (ggf. mehrstufig und mit beschränktenRessourcen MLCLSP) Ressourcenbelegungsplanung (Reihenfolge der Lose/Aufträge) Ziel PP:Erzeugung eines zulässigen Plans mit minimalen Rüstu.Lagerkosten Ziele DS:i.d.R. Zeitziele min. Summe der Verspätungen der Aufträge min. der Summe der Rüstzeiten min. der Summe der (gewichteten) Wartezeiten min. Zykluszeit (makespan)
- Übersicht - Daten (Höchster) Detaillierungsgrad: Jede Ressource Arbeitsgang Zeitgenau
- Produktionsprozessmodell (PPM) beinhaltet: Stücklisteninformationen – u.a. Direktbedarfskoeffizienten Arbeitspläne - u.a. Produktionskoeffizienten und Zeitabstände zwischen Arbeitsgängen (Operationen) PPM besteht aus mindestens einem Arbeitsgang (= Kombinationeines Produkts und einer Ressource) Arbeitsgang besteht aus mindestens einer Aktivität Aktivitäten können Input benötigen oder Output ergeben
- Daten Unterscheidung im Modell zwischen Stammdaten: Standorte Rohstoffe, Teile und Baugruppen, Endprodukt Stücklisten Arbeitspläne Produktionsmittel (Ressourcen) Angaben zu den Zulieferern Rüstmatrizen Schichtpläne und Fabrikkalender Bewegungsdaten Lageranfangsbestände, einschließlich Work-in-Process, Rüstzustände der Ressourcen Produktionsaufträge, die in einem vorgegebenen Zeitintervall zu bearbeiten sind Kapazitätsverfügbarkeiten
- Informationsflüsse Kap.5 S.9
- Planungspyramide Kap.5 S.10
- Werkstattfertigung – Charakteristika und Konzept Charakteristika: Anordnung der Ressourcen:Gleichartige Betriebsmittel werden in Werkstätten zusammengefasst (Gießerei, Dreherei …) Auslastung:Variiert stark im Zeitablauf Anzahl verschiedener Produkte:Sehr viele, sehr unterschiedliche Anzahl Produktionsstufen: Viele Planungskonzept:Da eine Werkstattfertigung durch sehr viele verschiedene Betriebsmittel,wechselnde Engpässe und eine Vielzahl an gleichzeitig im System befindlichenAufträgen gekennzeichnet ist und die Bearbeitungsdauern der Losgrößen(Auftragsgrößen) relativ kurz sind, wird das Planungsproblem zur Reduktion derPlanungskomplexität in zwei (hierarchische) Ebenen - PP und DS - aufgeteilt.
- Mehrstufige Losgrößenplanung (MLCLSP) Mehrstufige dynamische Losgrößenplanung mit beschränktenKapazitäten (Multi Level Capazitated Lot Sizing (MLCLSP)) Prämissen analog zur einstufigen, dynamische Losgrößenplanung,zusätzlich:Mehrere ProduktionsstufenInterdependenzen zwischen den Produkten durch Direktbedarfskoeffizienten Gemeinsame Kapazitäten Detaillierungsgrad: Arbeitsgang Begründung:I.d.R. werden zur Herstellung eines Teiles mehrere Arbeitsgänge ausgeführt.Für jeden Arbeitsgang eines Teiles wird ein Fertigungsauftrag (Los) gebildet.Bei einer arbeitsganggenauen Abbildung werden nur diejenigen Losevorverlagert, die auf Engpassmaschinen zu fertigen sind.
- DS - Ressourcenbelegungsplanung Aus dem PP Modul sind die Fertigungsaufträge (Jobs) mit frühestemStart- und spätestem Endtermin bekannt Mittels der PPM werden nun die zeitliche Beziehungen zwischen den„Jobs“ und die zur Bearbeitung möglichen und notwendigenRessourcen erkannt und ein sog. Auftragsnetz (entsprechend derNetzplantechnik) aufgebaut. Modell: Resource-Constrained Project Scheduling (RCPSP)
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- Fließfertigung (mit Rüsten) Charakteristika:Anordnung der Ressourcen:Produkte, Teile mit identischer Maschinenfolge können auf einer Fließlinie hergestellt werden Auslastung:Hoch (>80%), stabil im Zeitablauf Anzahl verschiedener Produkte:Wenige, mit ähnlichen Abmessungen Anzahl Produktionsstufen: Wenige Sonstige: Keine nennenswerten Lager zwischen benachbarten Arbeitsstationen Planungskonzept (Fließlinien mit Rüsten):Aufgrund der i.d.R. hohen Auslastung einer Fließlinie sind Losgrößen undReihenfolgeplanung stark interdependent. Daher müssen PP undDS gemeinsam in einer Planungsebene gelöst werden.
- Fließfertigung (mit Rüsten) - Modell PLSP PLSP (Proportional Lot-sizing and Scheduling Problem) ist einsmall-bucket Modell Allg. Prämissen von small-bucket Modellen: Zeitachse ist in sehr viele - relativ kurze(?) - Zeitintervalle eingeteilt Endlicher Planungshorizont Deterministische, dynamische Bedarfe (Bedarfsdeckung) Lagerzugang zeitpunktgeballt (am Ende einer Periode) Mehrere Produkte Einzige Interdependenz: 1 gemeinsame Kapazitätsrestriktion Rüstkosten fallen nur in der ersten Periode einer Losproduktion an Zielsetzung: Min. Summe der Rüst- u. Lagerkosten
- Einzelfertigung Charakteristika: Anordnung der Ressourcen: Viele Ressourcen (>100), oft in Baustellenfertigung Auslastung: stark schwankend im Zeitablauf Anzahl verschiedener Produkte: Wenige individuelle Projekte Anzahl Produktionsstufen: Viele Planungskonzept:Losgrößen spielen keine Rolle.Zeit- und Reihenfolgeplanung auf den Ressourcen sind für denProjekterfolg (Einhaltung von Budget und Fertigstellungstermin) vongroßer Bedeutung eine Planungsebene!
- Fließlinie ohne Rüsten Taktzeit Zeitspanne, die jeder Arbeitsstation zur Fertigstellung jeweils einer MEzur Verfügung steht. TaktprinzipAufträge (Produkte) kommen im gleichen zeitlichen Abstand (Taktzeit)an den Arbeitsstationen anSynchronisation aller Arbeitsstationen der Fließlinie durch Zuordnungeiner geeigneten Mengen an Arbeitsgängen Fließband (Beispiel Automobilproduktion)Spezielle Ausprägung der Fließfertigung in der MassenfertigungGetaktete Fließlinie, wobei der Transport zwischen den einzelnenArbeitsstationen mit Hilfe von Bändern erfolgt
- Fließlinie ohne Rüsten Charakteristika: Charakteristika: Anordnung der Ressourcen:…gemäß Anforderungen der Produkte Auslastung: hoch, relativ konstant Anzahl verschiedener Produkte: Keine bis viele Varianten (sehr ähnlichaus produktionstechnischer Sicht) Anzahl Arbeitsgänge:Mittel bis sehr viele Planungskonzept: Mittelfristig (nicht in APS):Bestimmung der Anzahl der (Arbeits-) Stationen (Arbeitsplätze) an einer Fließlinie (Fließband) und der Zuordnung der Arbeitsgänge zuden Stationen Kurzfristig (nicht in APS) Reihenfolgeplanung (nur für die Mehrproduktfließfertigung)Beispiel: Reihenfolge von PKW-Modellen auf einem Fließband: sog. „Sequenzproblem“
- Just in Time (JIT) Charakteristika: Anordnung der Ressourcen: Häufig Fließlinien (ohne Rüsten) oder Gruppenfertigung Auslastung: hoch, relativ konstant Anzahl verschiedener Produkte:Wenige Varianten Anzahl Produktionsstufen: Wenige bis mittel Planungskonzept: Taktisch: Auslegung der Betriebsmittel/Arbeitsplätze so, dass ein One-Piece-Flow (d.h. Losgröße 1 ) wirtschaftlich möglich ist Mittelfristig (im MP): Glättung der Tagesbedarfe Kurzfristig: Einlastung der Produkte (Reihenfolgeplanung) dezentral, oftmanuell oder mit Unterstützung eines Fertigungsleitstandes
- Überblick Lösungsverfahren Kap.5 T.2 S.3
- Lösungsverfahren - Definition Eine Meta-Heuristik ist ein iteratives Verfahren, das die Ausführunguntergeordneter einfacher Heuristiken steuert, um qualitativ hochwertigeLösungen mit vertretbarem Aufwand zu erzeugen. Untergeordnete, einfache Heuristiken können sein: eine einfache lokaleSuche (z.B. einen Job in eine bestehende Auftragssequenz einzufügen)oder ein Konstruktionsverfahren.
- Def. Prioritätsregel Eine Prioritätsregeln ordnet jeder Operation aus einer Menge anOperationen einen Zahlenwert (Priorität) zu. Die Operation mit der zueinem Entscheidungszeitpunkt höchsten Priorität wird (zur Bearbeitung)ausgewählt. Zur Güte von Prioritätsregeln:Bestimmte Prioritätsregeln eignen sich besonders bei bestimmten Zielsetzungen, z.B. die kürzeste Operationszeitregel (KOZ) zur min. der Durchlaufzeiten (undder Zykluszeit) die Schlupfzeitregel (SZR) zur Einhaltung vorgegebener Fertigstellungstermine(d.h. min. der Summe der Terminüberschreitungen).
- Man unterscheidet statische und dynamische Prioritätsregeln: Statische Prioritätsregeln vergeben einmalig (vor Beginn der Einlastung) fürjede Operation eine Priorität (die im Zeitablauf nicht verändert wird).Beispiel: KOZ Bei dynamischen Prioritätsregeln werden Prioritäten einer Operation –soweit erforderlich – zu bestimmten Entscheidungszeitpunkten neuberechnet.Beispiel: SZR Prioritätsregeln können sowohldezentral an jedem Arbeitsplatz/Maschine eingesetzt werden oderzentral für ein Werk/Produktionssegment (z.B. in einem Fertigungsleitstand)