Produktionsmanagement (Fach) / 5. Integrative Ansätze (Lektion)

Teil 5

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• 01 Grundlagen Planungstheorie (Vorgehensweise, Planungsumfang) Entscheidungsvariablen der PPS   Planungstheorie o   Vorgehensweise §  Simultanplanung §  Sukzessivplanung o   Planungsumfang §  Totalplanung §  Partialplanung   Totalplanung:                    Umfasst die Planung aller Funktionsbereiche und die gesamte Lebensdauer einer Unternehmung Partialplanung:                 Erfasst nur einen Teilbereich und/oder einen verkürzten zeitlichen Horizont; kann  nicht alle sachlichen und zeitlichen Interdependenzen zwischen den Bereichen Rechnung tragen Simultanplanung:            gleichzeitig über alle gestaltbaren Variablen entscheiden Sukzessivplanung:          Teilprobleme à separat optimale Planung zeitlich nacheinander Simultaner Totalansatz wäre ideal, ist aber nicht realisierbar Problem: alle Interdependenzen erfassen, Datenbeschaffung und -pflege, hohe Modellkomplexität è Produktionsplanung und Steuerung (PPS) ist sukzessiver Partialansatz   Entscheidungsvariablen: o   Primärbedarfe o   Produktions- und Bestellaufträge o   Auftrags- und Arbeitsgangtermine  
• 02 Hierarchischer Planungsansatz Grundidee,     Spezifische Ausgestaltungsform des sukzessiven Planungsansatzes Grundidee: §  Dekomposition in Teilprobleme §  Aggregation der Daten è Mehrere Partialprobleme, die weniger komplex sind    
• 03 Modell von Hax und Meal Gruppierung, Entscheidungsrelevante Kosten, Ablaufschritte (3 Stück) o   Grundlage für die meisten Modelle der hierarchischen Produktionsplanung o   Zwischen den Produkten bestehen Verwandschaftsbeziehungen è Gruppierung: §  Einzelprodukt §  Produktfamilien (nur geringe Unterschiede) §  Produktgruppen (ähnliche Produktionsrelevante Größen) o   Entscheidungsrelevante Kosten: §  Materialkosten §  Lohnkosten ·         Für die reguläre Arbeitszeit ·         Für geleistete Überstunden §  Lagerhaltungskosten §  Rüst- bzw. Sortenwechselkosten  Entscheidungsebene:     Ergebnis: 1.       Zusammenfassung der Produktfamilien zu Produktgruppen Ziel: Minimierung der relevanten Kosten (ohne Rüstkosten) à Aggregierte Produktions- und Lagermengen für den Planungshorizont 2.       Zusammenfassung von Endprodukten zu Produktfamilien Ziel: Minimierung der Rüstkosten à Aufzulegende Produktfamilien mit ihren jeweiligen Mengen 3.       Planung der Endprodukte Ziel: Erreichung einer günstigen Ausgangssituation für künftige Planungsabläufe à Aufzulegende Losgrößen ↓ Weiterleitung an die Produktionsdurchführung
• 04 Grundaufbau eines PPS-Systems Zweiteilung in Planung und Steuerung, Unsicherheiten Grundaufbau eines PPS-Systems Zweiteilung in Planung und Steuerung: o   Produktionsplanung: Produktionsprozesse werden gestaltet, bevor sie ausgeführt werden o   Produktionssteuerung: Produktionsprozesse werden während ihrer Ausführung gestaltet Übergang, wenn Planvorgaben in Durchsetzungsaktivitäten übergehen, Trennung von Planung und Steuerung: Unsicherheit des Produktionsvollzugs Unsicherheiten: o   Störungen (aus unvorhersehbaren Ereignissen) o   Unvollständigkeit (Detailaspekte unbekannt, diese durch Steuerungsentscheidungen ergänzen)   Ausgangspunkt der PPS: Primärbedarfsplanung (Absatzprognose, Kundenaufträge)   Danach: Sekundärbedarfsplanung  (Stücklistenauflösung, terminierte Nettobedarfsermittlung) §  Beschaffung (optimale Bestellmenge) §  Eigenfertigung (optimale Losgröße)
• 05 Dezentral organisiertes PPS-System Durchlaufzeitsyndrom Zentrale Planungsstelle mit zentraler Planungsbasis - Produktionsprogrammplanung - Materialplanung - Termin- und Kapazitätsplanung auf Komponentenebene Dezentrale Stellen mit dezentraler Datenbasis (Rückmeldungen an zentrale Stelle von Durchlaufzeit, Bestände, Auslastung) - Kurzfristige Termin- und Kapazitätsplanungen - Werkstattveranlassung und -freigabe - Produktionsfortschrittsüberwachung   Durchlaufzeitsyndrom Durch die Schwierigkeit Durchlaufzeiten in Belastungssituationen genau zu bestimmen werden Aufträge aus Sicherheitsgründen oft etwas früher als nötig freigegeben. Verbunden mit dem Einplanen kurzfristiger dringender Aufträge entstehen große Warteschlagen vor den Arbeitssystemen. Daraus resultieren hohe Werkstattbestände die wiederum zu einer erhöhten Durchlaufzeit führen. Dieses Phänomen wird als Durchlaufzeit-Syndrom beschrieben, das eine wichtige Ursache für das Entstehen unzuverlässiger und hoher Durchlaufzeiten ist. 
• 06 MRP II Beschreibung, Voraussetzungen, Manufacturing Resource Planning (MRP Ⅱ) -          Knüpft an die oberste Managementebene an und zielt auf eine ganzheitliche markt- und ressourcenorientierte Planung ab -          Integration des Produktions-, Vertriebs-, und Erfolgsplanes angestrebt -          Umfassendes System mit Rückkoppelungen -          Voraussetzungen: o   Bedarf mindestens auf Produktebene prognostizierbar o   Wesentliche Planungsparameter gut prognostizierbar o   Produktionsengpässe durch Kapazitätsanpassungsmaßnahmen überwindbar
• 07 ERP Enterprise Resource Planning (ERP) -          Weiterführung von MRP Ⅱ -          Anspruch die Gesamtheit der Geschäftsprozesse einer Unternehmung zu planen, steuern und kontrollieren -          Funktionsbereiche: Materialwirtschaft, Produktion, Anlagenwirtschaft, Vertrieb, Rechnungswesen, Finanzwesen, Personalwirtschaft… alle bauen auf einer gemeinsamen Datenbank auf  
• 08 APS Kernelemente Advanced Planning System (APS) -          Auf unternehmensübergreifende Zusammenarbeit abgezielt -          Supply-Chain-Management-Softwaresysteme -          Kernelemente des Supply-Chain-Management: o   Ausgangspunkt der Steuerung bildet der Bedarf der Endkunden o   Geschäftsprozessorientiert und zielt auf die optimale Gestaltung der Gesamtprozesse ab und zwar unternehmensübergreifend o   Kooperative Zusammenarbeit der Teilnehmer -          APS sind modular strukturierte Softwaresysteme zur integrativen Unterstützung einer unternehmensübergreifenden Planung und Steuerung von Leistungsprozessen -          Trotz APS benötigt jede Unternehmung ein eigenes PPS-/ERP-System, mit dessen Hilfe die Stamm- und Auftragsdaten weiterhin verwaltet werden  
• 09 CIM Was umfasst CIM? Y-Modell nach Scheer "I" in CIM Bedeutung? Computer Integrated Manufaturing (CIM) -          Integrierte Informationsverarbeitung in einer industriellen Unternehmung -          Wirtschaftliche PPS-Aufgaben werden um technische Aufgaben erweitert è Technisch orientierte Funktionen (CAD, CAP, CAM, CAQ) und wirtschaftlich orientierte Funktionen (PPS) -          „I“ in CIM steht für Daten-/Vorgangsintegration o   Datenintegration: gemeinsame Datenbasis für alle CIM-Komponenten à logisch einheitliche Datenorganisation, die eine redundanzfreie Datenverwaltung    ermöglicht à Informationsübertragung beschleunigt, Medienbrüche vermieden  o   Vorgangsintegration: Reintegration von Teilfunktionen      
• 10 Lösungsansätze für ausgewählte Teilprobleme Reine Formen, Inoutorientiert: BoA (Vorgehensweise)   Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BoA) Regelung des Zugangs von Aufträgen à Auftragsbestand vor den einzelnen Bearbeitungsstationen auf ein günstig erachtetes Niveau dimensionieren à niedrige Durchlaufzeit + bessere Einhaltung der Liefertermine + gute Kapazitätsauslastung   Durch die Freigabe von Aufträgen kann ein bestimmtes Bestandsniveau angestrebt werden. Dafür muss der Zugang pro Zeiteinheit dem Abgang entsprechen und es gilt: tanα=tanβ   Vorgehensweise BoA: 1.       Ermittlung der dringlichen Aufträge (aufgrund der spätesten Starttermine) 2.       Abwertung der Belastung (mit Gewichtsfaktoren GF -> wahrscheinliche Belastungszeit) 3.       Bestimmung der freizugebenden Aufträge (Aufträge in der Reihenfolge ihrer Dringlichkeit auf die Möglichkeit ihrer Freigabe geprüft -> Auftrag nur dann freigegeben, wenn Belastungsschranken nicht, oder erstmalig überschritten werden)      
• 11 Lösungsansätze für ausgewählte Teilprobleme Reine Formen, Inoutorientiert: RT (Zentrales Element, Ausgangspunkt) Retrogerade Terminierung (RT) Zentrales Element: heuristisches Grobplanungsverfahren für die Termin- und Kapazitätsplanung sowie Auftragsfreigabe und –überwachung Ausgangspunkt: Schwachstellen der klassischen PPS-Systeme 1.       Terminierung der Aufträge auf Basis mittlerer Durchlaufzeiten 2.       Zu hoher Detaillierungsgrad 3.       Zentraler Planungs- und Steuerungsansatz 4.       Unzureichende Rückkoppelungen   Zu 1.         Grundlage bilden die reinen Bearbeitungszeiten è Durchlaufzeiten sind Ergebnis der Planung Zu 2.         - Zeitliche Vergröberung - kapazitative Vergröberung (gleichartige Maschinen, Arbeitsplätze, Maschinen und Arbeitsplatzfolgen werden  zu Steuereinheiten zusammengefasst) - inhaltliche Vergröberung (mehrere Arbeitsschritte innerhalb einer Steuereinheit werden zu Arbeitsgängen zusammengefasst à Großarbeitspläne) Zu 3.         Partiell zentraler Planungs- und Steuerungsansatz Zentrale Grobplanung, Dezentrale Feinplanung und Planumsetzung sind verbunden un geben in dieser Reihenfolge Vorgaben und in umgekehrter Reihenfolge Rückmeldungen an den hierarchisch über- bzw. untergeordneten.  Zu 4.         - rollierende Planung - Planungsheuristik à Kapazitätsabgleich überflüssig Planungsstufen der Planungsheuristik: 1.         isolierte Rückwärtsterminierung zur Initialisierung à nicht zulässiger Belegungsplan, da Kapazitätsrestriktionen unberücksichtigt 2.         Vorwärtsterminierung Planung unter Berücksichtigung von Arbeitsgangprioritäten, verfügbarer Kapazität, sowie Vorrangbeziehungen so früh wie möglich à erster zulässiger Belegungsplan (geringe Stillstandzeiten, geringe Lieferterminüberschreitungen, aber auch hohe Zwischen- und Endlagerzeiten) 3.         Partielle Rückwärtsterminierung à Entzerrung des Belegungsplans à verbesserter Belegungsplan mit geringeren Zwischen- und Endlagerzeiten, aber höheren Stillstandzeiten
• 12 Lösungsansätze für ausgewählte Teilprobleme Reine Formen, Inputorientiert: OPT (5 Zentrale Module, 5 Planungsschritte, Drum-Buffer-Rope Ansatz) -          Konsequente Fluss- und Engpassorientierung -          5 zentrale Module: o   Bulidnet: Daten von Stücklisten, Arbeitsplänen, Primärbedarf usw. verwalten und aufarbeiten o   OPT/SERVE: erfasst die Produktionsstruktur und identifiziert Produktionsengpässe o   SPLIT: Trennung von kritischen (Enpassaufträge à Vorwärtsterminierung (OPT))und nichtkritischen (à Rückwärtsterminierung (SERVE)) Aufträgen o   Initial: eventuell organisatorischen Möglichkeit Engpässe zu entschärfen o   Request: vollständiger Produktionsplan   5 Planungsschritte des OPT: 1.       Identifikation der Systembeschränkungen à maximaler Output über Engpässe festgelegt 2.       Festlegung über effiziente Ausnutzung der Engpässe à Engpässe legen Material- und Warenfluss des gesamten Systems fest à Gegebenenfalls unterschiedliche Transport- und Produktionslose für Engpässe als für Nichtengpässe 3.       Unterordnung aller übrigen Ressourcen à Nichtengpässe müssen Aufträge von Engpässen sofort weiterverarbeiten können à Nichtengpässe sollen nicht bis zur Belastungsgrenze ausgelastet werden 4.       Lockerung von Engpässen im System à Aufgrund der Bedeutung der Engpässe sind diese möglichst zu beseitigen (z.B. durch kürzere Rüstzeiten an Engpässen à mehr Durchsatz) 5.       Wenn Verbesserung möglich à Zurück zu Schritt 1 à Permanente Verbesserung des realen Produktionssystems   è Drum-Buffer-Rope-Ansatz Zunächst Engpässe identifizieren è Trennung des Netzes in kritischen (Engpassarbeitsgänge) und unkritischen Teil è Puffer zwischen Übergängen vom nichtkritischen zum kritischen Netzteil, sowie an den übrigen Netzwerkübergängen Negativ: störungsempfindlich à neue Initialisierung 
• 13 Lösungsansätze für ausgewählte Teilprobleme Reine Formen, outputorientiert: Kanban (Ziele, Pull Steuerung, Voraussetzungen) Ziele: o   Just-in-Time-Produktion è Niedrige Lagerbestände §  Kapitalbindungskosten reduzieren §  Liefertermine einhalten o    Hohe Qualität   Pull-Steuerung: -          Produktionsstelle darf nur dann produzieren, wenn Produktionskanban Impuls gibt -          Es werden nur Standardbehälter genutzt o   Material wird immer in den Standardbehältern transportiert o   Für jede Teileart existiert ein Behälter mit einer bestimmten Menge -          Für jeden Behälter gibt es zwei Arten von Kanban (=Schild/Karte) o   Transportkanban: steuert Materialfluss zwischen Pufferlager und nachgeschalteter verbrauchender Stelle è Transportregelkreis o   Produktionskanban: steuert Materialfluss zwischen erzeugender Stelle und nachgeschaltetem Pufferlager è Produktionsregelkreis     Voraussetzungen: -          Produktionsprogramm: standardisierte Teile mit konstantem Bedarf -          Produktionspotential: hohe Flexibilität und Verfügbarkeit der Betriebsmittel -          Produktionsprozess: Fließprinzip (nur erstklassige Teile werden weitergereicht à hohe Qualität!)    
• 14 Lösungsansätze für ausgewählte Teilprobleme Mischform: CONWIP Mischform: CONWIP CONWIP (Constant Work in Progress) ist ein Verfahren zur Auftragsfreigabe eines Fließproduktionssystems, bei dem immer dann ein neuer Auftrag freigeben wird. Wenn ein Auftrag das System verlassen hat. Dadurch wird versucht der Bestand innerhalb des Produktionssystems konstant zu halten. Das Produktionssystem bildet somit einen sich selbst steuernden Regelkreis. Innerhalb des Systems erfolgt die Weitergabe eines Auftrags an die nachfolgende Station, sobald ihre Bearbeitung abgeschlossen ist.   Ziel des CONWIP-Systems ist es einen moglichst gleichmasigen Materialfluss zu erreichen.   Den primaren Einsatzbereich von CONWIP bildet die Variantenproduktion, was flexible Betriebsmittel und gut ausgebildete Mitarbeiter voraussetzt   Problemstellungen des CONWIP-Systems: -          Festlegung der Bearbeitungsfolge -          Der Einsatz bei wechselnden Engpassen   Vergleich von CONWIP mit Kanban bzw. BOA: CONWIP Kanban Mehrere Bearbeitungseinheiten bilden einen Regelkreis Ein Regelkreis besteht immer aus zwei Einheiten à Bestand ist nur für das gesamte System fixiert à Bestand ist für jede einzelne Bearbeitungseinheit bestimmt Nächstes zu produzierendes Produkt wird durch Produktionsplan bestimmt Produktion wird durch Karte bestimmt à Kann ein größeres Teilespektrum verarbeiten, d.h. es eignet sich für Variantenprodukte à Niedrige Flexibilität, eignet sich nur für standardisierte Produkte   CONWIP BoA Für Fließproduktion ausgelegt Für Werkstattproduktion ausgelegt Auftragsfreigabe auf der Grundlage des Bestands des gesamten Systems Auftragsfreigabe auf der Grundlage des Bestands einzelner Bearbeitungseinheiten Freigabe erfolgt immer dann, wenn ein Auftrag das System verlassen hat Freigabe erfolgt in Intervallen
• 02.1 Hierarchischer Planungsansatz Koordination der Teilprobleme (Spezifika, Strukturierung,Segmentierung, Probleme) Koordination der Teilprobleme: o   Spezifika §  Vertikale Anordnung der Planungsebenen §  Übergeordnete Ebene hat das Recht nachgeordneten Ebenen Vorgaben zusetzen §  Erfolg einer übergeordneten Ebene wird auch von den Ergebnissen der nachgeordneten Ebene beeinflusst o   Strukturierung (an der Unternehmenshierarchie auszureichten) §  Bestehende Informationskanäle weiterhin nutzen §  Keine neuen Zuständigkeiten zu schaffen §  Akzeptanz der Planung dadurch erhöhen, dass das Wissen der Planer auf den jeweiligen Ebenen adäquat einbezogen wird o   Segmentierung: mehrere gleichgeordnete Teilpläne o   Probleme: §  Welcher Aggregationsgrad erscheint für die einzelnen Planungsebenen angemessen? §  Wie soll die Abstimmung der Teilpläne untereinander erfolgen?
• 02.2. Hierarchischer Planungsansatz Aggregation (Arten, Berücksichtigung von horizontalen/vertikalen Interdependenzen) Aggregation: Gruppierung von Daten §  Inhaltliche (setzt an gegebenen Parametern wie Produktgruppen usw. an) §  Zeitliche (Bildung unterschiedlicher Zeiträume, in denen relevante Zustandsveränderungen herbeigeführt oder beobachtet werden sollen) o   Perfekte Aggregation: Umfang des Ausgangsmodells wird so verringert, dass das Ergebnis des aggregierten Modells nicht von dem Ergebnis des detaillierten Ausgangsmodells abweicht (i.d.R. praktisch nicht möglich) o   Konsistente Aggregation: Wahrung der Zulässigkeit der Lösung o   Berücksichtigung von §  Horizontalen Interdependenzen durch die aggregierte Einbeziehung der Teilpläne einer Planungsebene in das Planungsproblem übergeordneter Planungsebenen §  Vertikale Interdependenzen durch ·         das Gegenstromprinzip ·         Rollierende Planung (Berücksichtigung vertikaler Interdependenzen) o   Plan für erste Periode verbindlich, nachfolgende vorläufig o   Periodische Anpassung der Pläne an den aktuellen Informationsstand, wodurch der Unsicherheit Rechnung getragen wird
• 06.1 MRP II Philosophie, Probleme MRP Ⅱ-Philosophie: o   Hierarchisches Planungskonzept: Zerlegung der Gesamtplanungsaufgabe so, dass der Detaillierungsgrad der Entscheidungen mit fortschreitendem Planungsprozess zunimmt, während die zeitliche Reichweite abnimmt o   Integrationsgedanke:Teilbereiche informationstechnisch verknüpft und planerisch aufeinander abgestimmt o   Flexibilität:auf veränderte Bedingungen ohne Zeitverzug reagieren   Probleme MRP Ⅱ: o   Bestimmung der DurchlaufzeitDurchlaufzeit wird geschätzt in die Planung integriert, obwohl sie eigentlich Ergebnis der Planung ist o   Bestimmung von kapazitätsunabhängigen Losgrößen

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