Verfahren zur Grobplanung bei Einzel-, Serien-, und Massenfertigung sowie die Integration in PPS-Systemen

Inhaltsverzeichnis

Verzeichnis der verwendeten Symbole und Abkürzungen

1. Einleitung

2. Einführung in die Grobplanung

3. Definition der Grobplanung der Produktion

4. Aufgaben der Grobplanung

5. Grobplanung bei Einzelfertigung
5.1. Die betriebliche Situation bei Einzelfertigung
5.2. Die Struktur eines Grobprofils bei Einzelfertigung
5.3. Die Einplanung der Aufträge
5.3.1. Die Einplanungsreihenfolge der Aufträge
5.3.2. Die Bestimmung des frühesten und spätesten Einplanungstermins
5.3.3. Toleranzen für die Belastung der Kapazität
5.4. Die Ergebnisse der Auftragseinplanung
5.5. Die Besonderheiten bei der Einplanung von Anfragen

6. Grobplanung bei Serienfertigung
6.1. Die betriebliche Situation bei der Serienfertigung
6.2. Planung der Jahresproduktionsmengen
6.3. Planung der Monatsproduktionsmengen
6.3.1. Einlastung des Produktionsprogrammes
6.4. InvestitionenZuteilung der Kundenaufträge auf das Produktionsprogramm

7. Grobplanung bei Massenfertigung

8. Funktionen eines EDV-gestützten Systems zur Grobplanung der Produktion

9. Prinzipieller Aufbau von PPS-Systemen
9.1. Planungsmodule des PPS-Systems
9.2. Strukturierung des PPS-Systems
9.3. Abstimmung der einzelnen Planungsmodule

10. Grobplanung im Rahmen der Produktionsplanung und -Steuerung (PPS)
10.1. Datenverwaltung
10.1.1. Teilestammdaten
10.1.2. Grobplanungsdaten
10.1.3. Erzeugnisstrukturdatenverwaltung
10.1.4. Arbeitsplandatenverwaltung
10.1.5. Arbeitsplatzdaten- und Betriebsmitteldatenverwaltung
10.2. Grobplanung der Produktion
10.2.1. Mengenplanung
10.2.2. Termin- und Kapazitätsplanung
10.3. Feinplanung der Produktion
10.3.1. Ablauf der Mengenplanung
10.3.2. Terminplanung (Durchlauf- und Kapazitätsterminierung)
10.4. Steuerung von Fertigungsaufträgen
10.4.2. Organisation der Fertigungssteuerung
10.4.3. Auftragsveranlassung
10.4.4. Auftragsüberwachung
10.5. Steuerung von Bestellaufträgen

11. Kritische Beurteilung
11.1. Allgemeines
11.2. Grobplanung der Produktion
11.3. Feinplanung der Produktion
11.3.1. Mengenplanung
11.3.2. Terminplanung

12. Abstimmungsprobleme zwischen Produktionsplanung und Produktionssteuerung
12.1. Allgemeines
12.2. Das Durchlaufzeit-Syndrom
12.3. Die Wirkungskette großer Lose
12.4. Auswirkungen der Maschinenbelegungsplanung mit Prioritätsregeln

13. Zusammenfassung

14. Anhang

15. Literaturverzeichnis

Verzeichnis der verwendeten Symbole und Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit und der industriellen Arbeitsplätze kommt der organisatorischen Rationalisierung immer mehr eine zumindest gleichrangige Bedeutung wie der technischen Rationalisierung zu. Im Rahmen dieser organisatorischen Rationalisierung geht es in der Produktion um eine effizientere Gestaltung ihres Ablaufes durch entsprechende Planung und Steuerung.^[1] Insbesondere eine möglichst exakte Termin- und Kapazitätsplanung im Rahmen einer Gesamtauftragsplanung und -steuerung, d.h. einer Planung und Steuerung des Kundenauftrages vom Auftragseingang bis hin zur Auslieferung des Erzeugnisses, ist angesichts der zunehmenden Bedeutung des Liefertermins und der in den letzten Jahren ständig gestiegenen Personalkosten immer wichtiger geworden.

In der Vergangenheit konzentrierte sich die Termin- und Kapazitätsplanung vorwiegend auf den Bereich der Teilefertigung und Montage. Gerade in den Unternehmen der auftragsgebundenen Einzel- und Kleinserienfertigung wird jedoch zunehmend deutlich, dass die Planung des Fertigungsbereiches alleine nicht ausreichend ist, sondern dass darüber hinaus auch die Fertigung vor- und nachgelagerter Produktionsbereiche wie beispielsweise Konstruktion, Arbeitsplanung und Versand in die Planung einbezogen werden müssen.

Für diese Entwicklung sind im Wesentlichen zwei Gründe von Bedeutung:

- Zunehmende Automatisierung in den Bereichen Teilefertigung und Montage sowie erhöhte Anforderungen des Marktes an Produktvielfalt, -komplexität und -qualität haben den Aufwand zunehmend in die indirekten, d.h. nur mittelbar an der betrieblichen Leistungserstellung beteiligten Bereiche verlagert.^[2]
- Bei den Durchlaufzeiten der einzelnen Produktionsbereichen hat eine deutliche Verschiebung stattgefunden. Die Durchlaufzeitanteile der vorgelagerten Produktionsbereiche Konstruktion und Arbeitsplanung haben sich in den letzten Jahren signifikant vergrößert. Aus verschiedenen Analysen geht hervor, dass die Zeitanteile für die Bereiche Konstruktion, Beschaffung und Arbeitsvorbereitung ca. 55 % der gesamten Auftragsdurchlaufzeit betragen, während auf die Teilefertigung und Montage nur etwa 45 % entfallen. Brankamp, Grässler ^[3] und Warnecke, Hichert ^[4] ermittelten einen Anteil der vorgelagerten Produktionsbereiche an der Gesamtauftragsdurchlaufzeit von bis zu 70 %.

Die Entwicklung der Durchlaufzeitanteile und die Erhöhung des Aufwandes für die indirekten Bereiche machen deutlich, dass eine realistische Termin- und Kapazitätsplanung alle Produktionsbereiche berücksichtigen muss.

Aus diesem Grunde wurden Programmsysteme (Grobplanungssysteme) entwickelt, die ein geeignetes Hilfsmittel zur produktionsbereichsübergreifenden Termin- und Kapazitätsplanung darstellen. Dabei beinhaltet die Termin- und Kapazitätsplanung die Planung des zeitlichen und kapazitätsmäßigen Ablaufs der Aufträge, d.h. die Festlegung von Eckterminen für die einzelnen Produktionsbereiche und die Ermittlung der zu erwartenden Kapazitätsbelastung dieser Bereiche.

Vor dem geschilderten Hintergrund soll daher in dieser Arbeit die Grobplanung bei Einzel-, Serien- und Massenfertigern dargestellt werden. Daran anschließend wird der Aufbau und die Funktionen eines EDV-gestützten Systems zur Grobplanung erläutert.

Im zweiten Teil der Arbeit wird die funktionale Beschreibung eines integrierten Produktions- und Planungssytems beschrieben, das insbesondere

- die Datenverwaltung,
- die Grobplanung der Produktion,
- die Feinplanung der Produktion und
- die Steuerung von Fertigungsaufträgen umfasst.

Zum Schluss werden die Probleme beim praktischen Einsatz von Produktions- und Planungssystemen untersucht.

2. Einführung in die Grobplanung

Jeder Industriebetrieb hat seine Produktion mengen- und terminmäßig zu planen. Die Festlegung, zu welchem Zeitpunkt welche Enderzeugnisse in welcher Stückzahl aufgelegt werden, nennt man Programm- beziehungsweise Auftragsplanung. Zeitlich vorgelagert ist eine Sortimentsplanung. Die Investitionsplanung dagegen überlappt sich dagegen mit der Programmplanung. Die Ablaufplanung schließlich hat die Aufgabe, im Einzelnen die Abwicklung des Herstellprozesses zu planen und zu steuern.

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Abb. 1: Stellung der Programm- und Auftragsplanung

Die Planung des Produktionsprogrammes beziehungsweise die Einplanung der Kundenaufträge ist der wichtigste Vorgang, bei dem das Leistungsangebot des Betriebs mit der Marktnachfrage zum Ausgleich gebracht wird.

Das stufenweise Vorgehen bei der Produktionsplanung ist vor allem von Brankamp ^[5] ausführlich erläutert worden. Es ist aus mehren Gründen zweckmäßig:

- Für die Zukunft genügt eine grobe Planung; für die nahe Zukunft dagegen ist eine detaillierte Planung notwendig.
- Der Informationsgrad nimmt zur Zukunft hin ab, gleichzeitig wächst die Wahrscheinlichkeit für nicht vorhersehbare Ereignisse.
- Eine detaillierte Planung für einen langen Zeitraum erfordert einen hohen Aufwand.

Erst eine Abstufung der Planungsgenauigkeit ermöglicht daher eine wirtschaftliche Einteilung des Planungsaufwandes (Abb. 2). Für die Produktionsplanung in Industriebetrieben wird häufig ein 3-Stufen-Schema angewendet (Abb. 3).

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Abb. 2:Stufung der Planungsgenauigkeit

Die erste Planungsstufe übernimmt die Aufgaben der Programm- beziehungsweise Auftragseinplanung. Sie wird in der industriellen Praxis als Grobplanung bezeichnet. Diese Planungsstufe ist insbesondere für Unternehmen mit kundenauftragsorientierter Produktion entscheidend, da hier in der Regel sämtliche Produktionsbereiche wie Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Beschaffung und Fertigung bei jeder Auftragsbearbeitung tangiert werden. Die längerfristige Planung dient der Koordination dieser Produktionsbereiche. Die im Rahmen dieser Planung erstellten langfristigen Kapazitätsbelastungsübersichten (ermittelte Kapazitätsbelastung durch geplante Aufträge) sind zur realistischen Einplanung von Erzeugnissen, insbesondere mit langen Durchlaufzeiten (was bei auftragsorientierter Einzel- und Kleinserienfertigung häufig der Fall ist), unerlässlich.

In der zweiten Planungsstufe werden die Erzeugnisse durch eine Stücklistenauflösung in ihre Teile zergliedert, wirtschaftliche Teillose gebildet und eine Termin- und Belastungsrechnung vorgenommen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Stufen der Produktionsplanung

Die dritte und feinste Stufe ermittelt die Belegungsreihenfolge der Arbeitsvorgänge an den einzelnen Arbeitsplätzen. Ihre Ergebnisse dienen zur Arbeitsvorgabe in der Werkstatt. Sie kann im Extremfall täglich wiederholt werden.

Die drei Planungsphasen werden mit unterschiedlicher Häufigkeit durchgeführt. In jedem Planungslauf gehen die jeweils neusten Rückmeldungen (Auftragsfortschritt, Kannkapazität usw.) ein sowie die Vorgaben aus der übergeordneten Planungsstufe. Innerhalb dieses Systems zeichnet sich die Grobplanung durch folgende Merkmale aus:

Sie steht am Beginn, überdeckt einen langen Planungszeitraum und arbeitet mit verdichteten Daten, um eine schnelle und leichte Einplanung und Umplanung von Prognosen und Aufträgen zu ermöglichen.

3. Definition der Grobplanung der Produktion

Grobplanung wird nach REFA als eine der Planungsstufen beliebiger sequentieller Planung verstanden und kann demnach als ein Bestandteil jeglicher Planung, wie z. B. der Investitionsplanung aufgefasst werden.^[6] Außer im Produktionsbereich findet der Begriff "Grobplanung" die häufigste Anwendung in der Fabrikplanung im Sinne des Groblayouts (z. B. Wiendahl ^[7]). Aus diesen Gründen muss der Begriff der "Grobplanung" ergänzt werden. Teilweise verwendete Zusätze wie "Termin-", "Kapazitäts- ", "Auftrags-" oder "Programm-" engen den Begriff "Grobplanung" zu sehr ein. Da es jedoch um eine Planung der Produktion geht, wird der Begriff "Grobplanung der Produktion" gewählt.

Die Definition der "Grobplanung der Produktion" kann aus den bereits eindeutig festgelegten Begriffen "Planung", "Produktion" und "Produktionsplanung" abgeleitet werden.^[8]

Die Planung ist die systematische Festlegung von Zielen sowie die Vorbereitung von Aufgaben und die Festlegung deren Ablaufs zur Erreichung der Ziele.

Unter Produktion sind die Tätigkeiten der an der Herstellung von Erzeugnissen unmittelbar oder mittelbar beteiligten Bereiche eines Unternehmens zu verstehen. Diese Bereiche werden als Produktionsbereiche bezeichnet.^[9]

In der obigen Definition der Produktion ist allgemein von Produktionsbereichen die Rede. In der Literatur werden meist nur die wichtigsten Produktionsbereiche Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Beschaffung, Teilefertigung und Montage genannt.

Eine allgemeinere Einteilung der Produktion in vorgelagerte, begleitende und nachgelagerte indirekte Produktionsbereiche sowie direkte Fertigungsbereiche (vgl. Abb. 4) ermöglicht die Erfassung aller jeweils auftretenden Bereiche.^[10]

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Abb. 4: Einteilung der Produktion in Produktionsbereiche

Aufbauend auf den Definitionen der "Planung" und der "Produktion" wird die VDI - Definition des Begriffes "Produktionsplanung" wie folgt erweitert:^[11]

Die Produktionsplanung ist die systematische Festsetzung von Zielen für die Produktion sowie die Vorbereitung und Festlegung des Ablaufs von Tätigkeiten aller beteiligten Produktionsbereiche zur Erreichung dieser Ziele.

Betrachtet man die Planung unter den Aspekten der Genauigkeit der Planungsdaten und Länge des betrachteten Zeitraums, so ist zwischen Grob- und Feinplanung zu unterscheiden.

Die Grobplanung arbeitet mit groben Planungsgrößen, während die Feinplanung möglichst exakt ermittelte Daten zugrunde legt.

Demnach kann auch die Produktionsplanung in die Grobplanung der Produktion und die Feinplanung der Produktion unterteilt werden.

Die Grobplanung der Produktion wird folgendermaßen definiert:

Sie ist die systematische Festlegung von groben Zielen für die Produktion sowie die Vorbereitung und Festlegung des groben Produktionsablaufs des Gesamtauftragsvolumens durch alle beteiligten Produktionsbereiche zur Erreichung der Ziele.

Der grobe Produktionsablauf weist folgende Merkmale auf:

- einen langen Planungszeitraum (etwa 1 bis 2 Jahre),
- grobe Planungsdaten, die entweder verdichtet oder häufig auch geschätzt, d.h. ungenau sind. Diese Ungenauigkeit bezieht sich z. B. auf die Auftragsgliederung, die Kapazitätsgliederung, die Periodenlänge, die Durchlaufzeiten und den Kapazitätsbedarf.

In der Literatur wird in der Regel die Produktionsplanung getrennt für die auftragsgebundene Produktion (Auftragsplanung) und die lagergebundene Produktion (Produktionsprogrammplanung), betrachtet und erörtert. Sinnvoll ist jedoch eine gemeinsame Betrachtung beider Produktionstypen, weil in der Praxis meist beide Arten nebeneinander anzutreffen sind. Das einzuplanende Produktionsprogramm, die Kundenaufträge, Anfragen sollen hier als Gesamtauftragsvolumen bezeichnet werden.

Die Zusammensetzung des Gesamtauftragsvolumens verdeutlicht die Abbildung 5.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: Zusammensetzung des Gesamtauftragsvolumens ^[12]

Das Gesamtauftragsvolumen umfasst sowohl die erteilten (d. h. aktuellen, aktiven oder internen) als auch die prognostizierten (d. h. unsicheren oder erst angefragten) Aufträge. Die erteilten Aufträge, wie z. B. die Kunden- und internen Entwicklungsaufträge, werden durch Kundenbestellungen bzw. neue Produktentwicklungen ausgelöst. Die prognostizierten Aufträge werden dagegen aufgrund von Marktbeobachtungen, Vergangenheitsdaten und Kundenanfragen durch Prognoseverfahren ermittelt. Die wichtigsten Prognoseverfahren sind:

- Schätzung durch Fachleute (Verkäufer, Abnehmer, Produktleiter usw.),
- EDV-gestützte Prognosen
- gleitende Mittelwertbildung,
- exponentielle Glättung,
- Verfahren der Saisonprognose.

Als Ziele der Grobplanung der Produktion können folgende genannt werden:

- kurze Durchlaufzeit für die Aufträge,
- Bestimmung realistischer Liefertermine,
- Einhaltung vorgegebener Endtermine,
- Früherkennung von Terminverzögerungen,
- Frühzeitige Aufdeckung von Kapazitätsengpässen,
- hohe und gleichmäßige Auslastung der vorhandenen Produktionskapazitäten,
- kostengünstige Auftragsdurchführung,
- Koordination der Produktionsbereiche,
- Bereitstellung von Informationen für die Unternehmensleitung

(vgl. im Anhang "Ziele des EDV-gestützten Systems zur Grobplanung der Produktion").

Diese verschiedenen Ziele der Grobplanung der Produktion können zu globalen Zielen zusammengefasst und verschiedenen Unternehmensbereichen zugeordnet werden (Abb. 6).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 6: Anforderungen der verschiedenen Unternehmensbereiche an die Grobplanung

Zum Zweck der Termin- und Kostenkontrolle und als Entscheidungshilfe, insbesondere bei der Investitions- und Personalplanung, erwartet das Management von der Grobplanung zuverlässige Informationen über den Produktionsbereich. Der Vertrieb möchte mit Hilfe der Grobplanung die Konkurrenzfähigkeit durch Verkürzung der Durchlaufzeiten, hohe Termintreue, weitgehend zuverlässige Abschätzung der Auftragskosten und zufriedene Kundenbetreuung erhalten bzw. verbessern. Die Produktion ist an einer gleichmäßigen und hohen Auslastung der Produktionskapazitäten interessiert. Alle an der Produktion beteiligten Bereiche streben humanere Arbeitsbedingungen an. Die Planungsstelle selbst, die mit der Grobplanung der Produktion betraut ist, hat die Zielsetzung, die Planung möglichst umfassend und mit wenig Aufwand zu erfüllen.

4. Aufgaben der Grobplanung

Bei der industriellen Produktion steht vor dem Beginn der Ablauf- die sogenannte Grobplanung. Ihre Aufgabe ist die Einplanung des Gesamtauftragsvolumens.

Je nach Fertigungsart hat die Grobplanung unterschiedliche Aufgaben. Bei Einzelfertigung kann die gesamte Auftragsabwicklung von der Konstruktion bis zum Versand zu planen sein. Bei Serienfertigung sind vor allem die Teilefertigung und die Montagen der aufzulegenden Serien bzw. des Produktionsprogrammes zu planen. Bei Massenfertigung schließlich genügt oft eine Stückzahlplanung der Enderzeugnisse. Bei der Grobplanung werden zuerst die Grobprofile bzw. -netze gebildet. Sie beziehen sich auf Erzeugnisgruppen, Erzeugnisse oder auf Hauptbaugruppen und geben an, in welchem relativen Zeitintervall ein Produkt welche Grobkapazitäten stundenmäßig belastet. Bei ihrer Erstellung kann wie folgt vorgegangen werden:

(1) Bestimmung der Grobkapazitäten

Vielfach ist es zweckmäßig, technologisch ähnliche Arbeitsplatzgruppen, zwischen denen Arbeiten ausgetauscht werden können, in einer Grobkapazität zusammenzufassen. Beispielsweise kann es genügen, die gesamte Blechbearbeitung als eine Grobkapazität zu führen, während gleichzeitig eine bestimmte Spritzendrehbank als eine eigene Grobkapazität behandelt werden muss.

Ein besonderer Gesichtspunkt ist oft, dass gleichartige Kapazitäten in verschiedenen Kostenstellen stehen oder verschiedenen Produktbereichen zugeordnet sind; häufig werden sie dann als getrennte Kapazitäten ausgewiesen.

(2) Bestimmung der verfügbaren Grobkapazität

Unabhängig von der Abgrenzung der Grobkapazitäten untereinander stellt sich die Frage nach der Höhe der verfügbaren Kapazitäten. Abb. 7 zeigt einen durch Krankheit und Urlaub bedingten typischen Kapazitätsverlauf über ein Jahr. Die Prozentwerte für die einzelnen Monate schreibt man am besten aus der Vergangenheit fort und wendet sie auf das zukünftig geplante Kapazitätsniveau an. In die verfügbaren Grobkapazitäten gehen natürlich die Personal- und Maschinenkapazität und der Leistungsgrad der Arbeitskräfte ein.

(3) Wahl des geeigneten Zeitrasters für die Profile (z. B. Woche, Dekade, oder Monat).

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Abb. 7:: Verlauf der Kannkapazität über dem Jahr

(4) Auswahl repräsentativer Erzeugnisse

Grobprofile beziehen sich entweder auf ganze Erzeugnisse oder auf deren Hauptbaugruppen. Sowohl Erzeugnis- wie auch Baugruppenprofile beziehen sich meist auf Produkttypen und sind daher für mehrere Varianten repräsentativ. Jedes Profil gilt hier für eine bestimmte

Standardstückzahl und muss auf andere Stückzahlen sowohl im Stundeninhalt wie unter Umständen auch in der Durchlaufzeit angepasst werden.

(5) Ermittlung der Belastungsstunden und Vorlaufzeitwerte für die repräsentativen Profile mittels Stücklisten und Arbeitsplänen.

Die genauere Grundlage sind Stücklisten und Arbeitspläne von bereits abgewickelten Aufträgen. Die Stücklisten geben den Aufbau des Erzeugnisses wieder, die Arbeitpläne den Arbeitsinhalt. Zusätzlich werden die Durchlaufzeitstrecken und die ungefähren Zwischenterminpunkten der einzelnen Arbeitsvorgänge benötigt. Hat man derart den Produktionsablauf eines Erzeugnisses erfasst, so können die Daten auf das in der Grobplanung gewünschte Niveau verdichtet werden.

5. Grobplanung bei Einzelfertigung

5.1. Die betriebliche Situation bei Einzelfertigung

Bei Einzelfertigern sind die Auftragsstückzahlen gering (oft zwischen eins und fünf). Die Aufträge werden kundenbezogen gefertigt; ein Erzeugnis wird erst dann produziert, wenn ein bestimmter Kundenauftrag dafür vorliegt. Weil Termin, Anzahl und Art der Auftragseingänge nicht vorhersehbar sind, kann kein Produktionsprogramm im Voraus geplant werden. Einzuplanen sind statt dessen einzelne Kundenaufträge und -anfragen.

Die Teilefertigung erfolgt nach dem Werkstattprinzip, die Montage oft nach dem Baustellenprinzip. ^[13] Entsprechend den vielfältigen und wechselnden Anforderungen werden vor allem Universalmaschinen verwendet. Loszusammenfassungen über mehrere Aufträge erfolgen sowohl in der Teilefertigung wie in der Montage relativ selten.

Man unterscheidet drei Arten von Aufträgen:

a) Wiederholfertigung,
b) Änderungsfertigung,
c) Neufertigung.

Bei Wiederhol- und Änderungsfertigung lassen sich die zur Grobplanung benötigten Profile aus schon durchgeführten Aufträgen ableiten. Bei Neufertigung ist dies nur begrenzt möglich, da die exakten Planungsdaten des Auftrages erst im Verlauf der Auftragsabwicklung entstehen (Abb. 8).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 8: Verlauf der Informationen bei Konstruktionsaufträgen

5.2. Die Struktur eines Grobprofils bei Einzelfertigung

Bei Einzelfertigung wird eine Datei von Standardprofilen oder -netzplänen benötigt, von denen die auftragsspezifischen Grobprofile abgeleitet werden. Besonders bei großen, kompliziert aufgebauten Erzeugnissen ist eine Aufteilung in Baugruppenprofile sinnvoll. Ein Auftragsprofil kann dann entsprechend den benötigten Baugruppen baukastenmäßig zusammengestellt werden. Hierbei können unter Umständen für jede Baugruppe mehrere Profilvarianten zur Verfügung stehen.

Eine Baugruppengliederung der Grobprofile erleichtert auch den Termin- und Kapazitätsabgleich bei der Auftragseinplanung, denn es ist eine gezielte Durchlaufzeitverkürzung einzelner Baugruppen und auch eine zeitliche Verlagerung einzelner Baugruppen zum Zwecke des Belastungsausgleiches möglich.

5.3. Die Einplanung der Aufträge

5.3.1. Die Einplanungsreihenfolge der Aufträge

Hat man ein EDV-gestütztes System zur Grobplanung im Einsatz, kann man hereinkommende Kundenaufträge mit Hilfe eines Dialogsystems eingeben. Es empfiehlt sich, aus Gründen des Planungsaufwandes Auftrag für Auftrag einzuplanen. Bei diesem Vorgehen werden bisher schon eingeplante Aufträge zunächst als unverschiebar behandelt. Die neuen Aufträge werden nacheinander in der Reihenfolge ihrer Priorität eingeplant. Zur Bestimmung der Auftragspriorität kann man die "first come - first served" -Regel anwenden oder Prioritätskriterien wie Konventionalstrafen, Kundenbedeutung, Auftragswert, Wunschendtermine, Dringlichkeit usw. berücksichtigen^[14]

Insgesamt empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:

1. Löschen von Aufträgen,
2. Umplanen von Aufträgen,
3. Einplanen der neuen Aufträge - sortiert nach Priorität,
4. Einplanen der Aufträge.

Hierbei gehen die personellen Entscheidungen des Disponenten in Form von Kapazitätskorrekturen, Umplanungen und Prioritätsvorgaben in die Planung ein. Das maschinelle Planungsverfahren ermittelt sodann je Auftrag und Anfrage einen Vorschlagswert und die belastungsmäßigen Konsequenzen.

Unterstützend bieten EDV-Systeme häufig die Möglichkeit zur simulativen Einplanung von Kundenaufträgen an. Der Planer kann aufgrund der Simulationsergebnisse beispielsweise grob feststellen, ob ein konkreter Kundenauftrag bis zum gewünschten Liefertermin mit dem verfügbaren Kapazitätsangebot gefertigt werden kann oder nicht, und kann die Ergebnisse verschiedener Einplanungen vergleichen und die beste Alternative auswählen.

5.3.2. Die Bestimmung des frühesten und spätesten Einplanungstermins

Für jeden Auftrag ist zunächst der frühestmögliche Endtermin FET zu bestimmen. Er resultiert aus zwei Randbedingungen: Erstens kann die Auftragslaufzeit frühestens "Heute" beginnen, manchmal sogar erst später (Abb. 9a), und zweitens ist das zeitliche Vorziehen des Auftrages vor den Wunschtermin des Kunden aus Gründen der Kapitalbindung oft auf eine bestimmte Zeitspanne T^- begrenzt (Abb. 9c). Der frühestmögliche Einplanungstermin ergibt sich aus der ungünstigeren von diesen beiden Bedingungen (zeitlich gesehen).

Jeder Auftrag hat außerdem einen spätzulässigen Endtermin SET. Dieser ergibt sich aus der maximal erlaubten Überschreitung T⁺ des Wunschtermines oder am Ende des Planungszeitraumes (T^- und / oder T⁺ können auch den Wert Null annehmen oder unbegrenzt groß sein). Mit der Bestimmung des frühestmöglichen und des spätestzulässigen Endtermines liegt der Einplanungsspielraum für einen Auftrag fest.

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Abb. 9: Ermittlung des frühestmöglichen Einplanungstermines

Nicht immer ist bei der Einlastung zum Wunschtermin genügend freie Kapazität vorhanden. Oft ist daher in den Grenzen zwischen FET und SET nach einem anderen möglichen Einlastungstermin zu suchen. Hierbei gibt es drei Alternativen:

a) Rückwärtsterminierung,
b) Vorwärtsterminierung,
c) Termindiktat.

Für die Zwecke der Durchlaufterminierung kann auch die Netzplantechnik eingesetzt werden. Dies empfiehlt sich insbesondere bei Kundenaufträgen, die in ihrer Abwechslung sehr komplex sind. Als Verfahren stehen grundsätzlich die CPM-Methode (Critical Path Method), die PERT-Methode (Program Evaluation and Review Technique) und die MPM-Methode (Metra Potential Method) zur Verfügung.

a) Rückwärtsterminierung

Rückwärtsterminierung ist vor allem dann angebracht, wenn die Kapitalbindung infolge vorzeitiger Auftragsabwicklung vermieden werden soll und es unwahrscheinlich ist, dass der Kunde einer vorgezogenen Auslieferung zustimmt.

Wie Abb. 10 zeigt, erfolgt der erste Einplanungsversuch zum Wunschtermin. Falls nicht genügend Kapazität vorhanden ist, wird dann schrittweise die Zeitspanne bis zum frühesten Einplanungstermin abgesucht und falls sich auch in diesem Bereich keine Einlastungsmöglichkeit ergibt, wird auch noch der Zeitraum bis zum spätestzulässigen Einplanungstermin geprüft. Sobald zu einem bestimmten Termin genügend Kapazität für das Grobprofil vorhanden ist, endet der Suchvorgang. Der Auftrag wird zu diesem Termin eingeplant, und die sich dabei ergebende zusätzliche Kapzitätsauslastung wird errechnet.

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Abb. 10: Einplanungsversuche bei der Rückwärtsterminierung

b) Vorwärtsterminierung

Zum frühzeitigen Füllen etwa vorhandener Belastungslücken eignet sich die Vorwärtsterminierung. Zwei Fälle können auftreten:

Fall 1:

Der Auftrag besitzt keinen Wunschtermin, sondern der frühestmögliche Liefertermin ist gesucht. Der erste Einplanungsversuch erfolgt zum frühestmöglichen Einplanungstermin. Falls erforderlich, wird die Zeit bis zum Ende des Planungszeitraumes PLZ abgesucht (Abb. 11).

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Abb. 11: Einplanungsversuche bei der Vorwärtsterminierung

Fall 2:

Der Auftrag besitzt einen Wunschtermin. Die Einplanung verläuft ähnlich wie im Fall 1, jedoch mit dem Unterschied, dass bei Erreichen des Wunschtermines der Auftrag gegen eine erhöhte Kapazität eingeplant werden kann (Abb. 11).

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Der letzte Fall mutet theoretisch an, ist jedoch leicht möglich. Beispielsweise besitzt ein Erzeugnis eine Mindestdurchlaufzeit von sechs Monaten; der Wunschtermin des Auftrages liegt jedoch bei fünf Monaten seit Erteilung. Wenn keine Terminverschiebung gestattet ist, fällt also der SET mit dem WT zusammen und liegt einen Monat vor dem FET.

c) Termindiktat

Wurde in den vergangenen Planungsläufen für einen wichtigen Auftrag kein geeigneter oder gar kein Vorschlagstermin gefunden, so kann ihn der Auftragsbearbeiter mit einem Diktattermin DT versehen und damit zwangsweise einlasten. Der Diktattermin muss sich dabei nicht unbedingt mit dem Wunschtermin des Kunden decken (Abb. 12). Der Auftragsbearbeiter sollte jedoch ein Diktat nur vornehmen, nachdem er die Möglichkeit von Kapazitätsanpassungen und Verlagerungen anderer Aufträge geprüft hat.

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Abb. 12: Einplanung zum Diktat

5.3.3. Toleranzen für die Belastung der Kapazität

Bei der Einplanung der Aufträge in die verfügbaren Kapazitäten kommt es oft vor, dass ein Auftrag nur an wenigen Stellen oder nur sehr geringe Überlastungen verursacht. Damit aus diesem Grund nicht unnötig viele Einplanungsversuche erfolgen oder gar eine Ablehnung dieses Auftrages, sind Überlastungen in gewissen Grenzen zu tolerieren.

Der Anwender kann die Größe der Toleranz selbst bestimmen und bei verschiedenen Grobkapazitäten unterschiedlich hoch ansetzen. Zweckmäßig würde folgendes zweistufiges Toleranzschema sein:

1. Toleranzstufe:

Einzelne Kapazitäten dürfen bis zu einem gewissen Prozentsatz (beispielsweise 10 Prozent überlastet werden).

2. Toleranzstufe:

Ein bestimmter Anteil der Belastungsstunden jedes Grobprofilelementes darf in die vorgelagerte bzw. nachgelagerte Terminperiode verschoben werden (beispielsweise 15 Prozent).

5.4. Die Ergebnisse der Auftragseinplanung

Die wichtigsten Ergebnisse der Einplanung von Aufträgen sind:

- Auftragseckbestätigungen
- Eckterminlisten je Auftrag (Abb. 13)
- gegebenenfalls Ablehnungsmeldungen
- auftragsbezogene Grobprofile
- von einem Auftrag verursachte Überbelastungen (Abb. 15)
- neue Belastungssituation der Grobkapazitäten

( Abb. 16a und Abb. 16b )

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Abb. 13: Ecktermine

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Abb. 14: Auftragsdaten

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Abb. 15: Überlastungsstunden

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Abb. 16a: Belastungsübersicht

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Abb. 16b: Auflistung von Belastungsbrocken

Abb. 16 zeigt die Ausgabe von Grobplanungsergebnissen. Die Belastungsübersicht weist je Kapazitätseinheit (KE) und je Terminperiode die verfügbare Kapazität, die vorgegebene Belastung und die Differenz aus. Zusätzlich sind die Summen über einen längeren Zeitraum und über eine gesammelte Kostenstelle verfügbar. In Abb. 16a ist beispielsweise Grobkapazität 13 in der Kostenstelle 5 von März 2005 bis Februar 2006 insgesamt um 3,5 % überlastet. Besonders sind hiervon die Monate Mai, Juli und Dezember bis Februar betroffen. Zur näheren Aufschlüsselung dieser Überlastungen dient die Brockenliste in Abb. 16b. Diese gibt Endtermin, Menge, Grobprofilnummer und Belastungsstunden der Bedarfe an, welche die größten Belastungen verursachen.

Diese Informationen dienen dem Auftragsbearbeiter zur Überprüfung der Situation und bilden die Grundlage für personelle Korrekturentscheidungen wie Umplanung einzelner Aufträge, Verlagern einzelner Baugruppen innerhalb eines Auftrages, Akzeptieren bestimmter aufgetretener Überlastungen usw..

5.5. Die Besonderheiten bei der Einplanung von Anfragen

Im Gegensatz zur Einplanung von festen Aufträgen ergeben sich bei Kundenanfragen mehrere Unsicherheitsmomente:

- Es ist nicht sicher, ob die Anfrage zu einem Auftrag wird.
- Es ist nicht sicher, wann die Anfrage zu einem Auftrag wird.
- Oft ist nicht sicher, welche Erzeugnisausführung bestellt werden wird.

Eine wesentliche Rolle spielt dementsprechend die Wahrscheinlichkeit, mit der zu erwarten ist, dass eine Anfrage zum Auftrag wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 17: Anfrageeinplanung

Drei verschiedene Vorgehensweisen sind nötig:

a) Man plant alle Anfragen ein und zwar gegen eine erhöhte Kapazitätsgrenze für Angebote. Die Erhöhung der Kapazitätsgrenze muss dabei umso stärker sein, je geringer die durchschnittliche Erfolgsquote bei den Anfragen beziehungsweise Angeboten ist (Abb. 17).
b) Entsprechend dem erwarteten Auftragseingang plant man nur einen gewissen Prozentsatz der Anfragenstückzahlen ein und bezieht sich dabei auf die tatsächliche Kapazität.
c) Man plant nur solche Anfragen ein, die eine sehr hohe Realisierungs-Wahrscheinlichkeit besitzen.

Außerdem ist bei der Angebotsterminierung die Bindefrist gegenüber dem Kunden zu berücksichtigen. Einige Zeit vor dem Ablauf der Frist kann vom Rechner eine Meldung ausgegeben werden. Nach Ablauf der Bindefrist können die entsprechenden Kapazitätsreservierungen automatisch gelöscht werden.

6. Grobplanung bei Serienfertigung

6.1. Die betriebliche Situation bei der Serienfertigung

Die Enderzeugnisse werden bei Serienfertigung meist in regelmäßigen Abständen aufgelegt. Auf spezielle Kundenwünsche geht man durch ein Angebot von Varianten und auch durch konstruktive Anpassungen ein. Der Verkauf ist meist in der Lage, mehr oder minder genaue Prognosen über die absetzbaren Erzeugnismengen zu geben. Damit sind die Voraussetzungen für eine Fertigung auf Programm gegeben, insbesondere für die Materialbeschaffung, die Teilefertigung und die Vormontagen. Da jedoch spätestens bei der Endmontage die speziellen Kundenvarianten zu berücksichtigen sind, werden diese meist erst nach Kundenauftragseingang ausgeführt.

Auf den niedrigen Baustufen ist eine starke Loszusammenfassung wirtschaftlich. Viele Teile können sogar verbrauchsgesteuert werden und für manche ist eine Massenfertigung möglich. Aus diesem Gründen tritt in der Serienfertigung das Fließprinzip ergänzend neben das Werkstättenprinzip.

Bezüglich der Planungsunterlagen kann der Serienfertiger überwiegend auf vorhandenen Stücklisten und Arbeitsplänen aufbauen. Aus diesen lassen sich auch die Grobprofile ableiten. EDV-gestützte Systeme zur Grobplanung nehmen mittels Stücklisten und Arbeitsplänen des Erzeugnisses eine Terminierung vor und verdichten dann den so errechneten Feinplan zu einem Grobprofil.

Die gesamte Grobplanung eines Serienfertigers gliedert sich in mehrere Teilaufgaben:

1. Planung der Jahresproduktionsmengen,
2. Planung der Monatsproduktionsmengen,
3. Auftragszuteilung auf das Programm.

Sie werden in den folgenden Punkten behandelt.

6.2. Planung der Jahresproduktionsmengen

Auf lange Sicht (etwa drei Jahre im Voraus) genügt es, die Jahresstückzahlen der Erzeugnisse oder Erzeugnisklassen zu planen. Diese Produktion gehört zur langfristigen Unternehmensplanung und ist eng mit der Investitionsplanung verknüpft.

Um die Jahresbelastung des Betriebes mit den jährlichen Produktionskapazitäten in Einklang zu bringen, genügen Grobprofile ohne zeitliche Differenzierung (Abb. 18).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 18: Grobprofil und Jahreskapazitäten ohne zeitliche Auffächerung

Gleichzeitig ist aber wegen der Wechselwirkung mit den Investitionsentscheidungen ein möglichst feines Kapazitätsraster wünschenswert (z. B. Arbeitsplatzgruppen).

Die Einlastung der geplanten Jahresproduktionsmengen auf die verfügbaren Jahreskapazitäten kann mit Hilfe der linearen Programmierung erfolgen.

Eine Anwendung der linearen Programmierung erfordert folgende Voraussetzung:

- Jedem herzustellenden Erzeugnis lässt sich ein zahlenmäßig fassbarer Nutzwert je Stück zuordnen ^[15].
- Der Gesamtgewinn je Erzeugnis ist gleich dem Stückgewinn, multipliziert mit
der Produktionsstückzahl.
- Die zur Herstellung eines Erzeugnisses benötigten Kapazitäten sind ebenfalls proportional zur gefertigten Stückzahl.
- Die Belastung der betrieblichen Kapazitäten kann die verfügbaren Werte nicht übersteigen.

Ein Beispiel anhand von zwei Produkten und zwei Bearbeitungsstationen soll die Rechnung verdeutlichen:

Produkt 1 liefere den Deckungsbeitrag 500 Euro, Produkt 2 dagegen 800 Euro. Die Produktion verursache jährlich 26.000 Euro an Fixkosten. Die zwei zur Produktion verfügbaren Anlagen besitzen folgende Jahreskapazitäten:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Herstellung einer Einheit von Produkt 1 benötige 30 Stunden auf Anlage A; Produkt 2 dagegen brauche 45 Stunden auf A und 75 Stunden auf B. Gesucht sind diejenigen Mengen von Produkt 1 und 2, welche den größten Geschäftsgewinn erbringen.

Variablendefinition: Xi produzierte Menge des Produktes i

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Beide Anlagen werden hierbei voll ausgelastet. Der erzielte Gewinn beträgt 21.000 Euro.

Zur Berücksichtigung der realen Absatzmöglichkeiten muss man für die einzelnen Erzeugnisse Mengenober- und -untergrenzen angeben.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die maximale Absatzmenge X i o entspricht der Aufnahmefähigkeit des Marktes, und X i u erzwingt eine Mindestabsatzmenge, die wegen bestehender Kontrakte oder aus marktpolitischen Überlegungen erforderlich ist.

6.3. Planung der Monatsproduktionsmengen

Für maximal ein Jahr im Voraus sind die Monatsstückzahlen der Erzeugnisse zu planen. Ein wesentlicher Unterschied zur Planung der Jahresmengen liegt darin, dass die Durchlaufzeit der Erzeugnisse oft geringer als ein Jahr ist, aber meist größer als ein Monat, so dass nun zeitbezogene Grobprofile benutzt werden müssen. Der kleinere Planungshorizont gewährleistet auch eine genauere Kenntnis der zu erwartenden Kundenaufträge. Abbildung 19 zeigt, dass die Planungssicherheit abnimmt, je geringer der Abstand von "heute" ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 19: Prognosegenauigkeit für die Nachfrage eines Produktes ^[16]

Zweck dieser feinen Planungsstufe ist eine möglichst weitgehende Abstimmung des Vertriebsprogrammes mit den betrieblichen Produktionsmöglichkeiten. Das Produktionsprogramm ist etwa monatlich an die neuste Nachfrage und Kapazitätssituation anzupassen. Es dient sowohl der Verkaufsabteilung als Richtschnur wie dem Betrieb als Anstoß zur Produktion, letzteres bevor alle entsprechenden Kundenaufträge vorliegen. Erreicht eine zu planende Erzeugnisserie S die so genannte Mindestvorplanungszeit (Durchlaufzeit des Grobprofiles), so muss die Auflagestückzahl dieser Serie endgültig festgelegt werden (Serie 2 in Abb. 19). Zur Belastung der Grobkapazitäten kann es - je nach Produktionsstruktur - sinnvoll sein, die Enderzeugnisstückzahlen oder die Stückzahlen der Hauptbaugruppen als Programm vorzugeben und dementsprechend Baugruppenprofile zu verwenden.

In beiden Fällen wird man jedoch mit repräsentativen Profilen arbeiten, die ähnliche Varianten zusammenfassen. Wenn man mit repräsentativen Profilen (Typenprofilen) arbeitet, erspart dies die Speicherung eigener Profile für jede Erzeugnisvariante und man kann Einplanungen vornehmen, bevor man die genaue Spezifikation eines Auftrages kennt. Bei der Ermittlung eines Typprofils geht man entweder von einer besonders häufigen Erzeugnisvariante aus oder man führt eine Mischungsrechnung durch, bei der die Varianten entsprechend ihrem Stückzahlprozentsatz berücksichtigt werden. Die beiden Prinzipien lassen sich auch kombinieren. ^[17]

6.3.1. Einlastung des Produktionsprogrammes

Die Grundlage der Planung bildet eine einfache Einlastung ohne Abgleich. Eingabedaten sind das Produktionsprogramm (Abb. 20), die Grobprofile und die Kannkapazitäten. Das wichtigste Ergebnis ist die in Abb. 16 gezeigte Belastungsübersicht für alle Großkapazitäten sowie die Brockenliste, die angibt, welche Serien (Profile, Endtermin, Menge) die größte Belastung in überlasteten Periode verursachen (Abb. 16b).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 20: Produktionsprogramm eines Serienfertigers

Bei der Profilbildung ist darauf zu achten, dass verbrauchsgesteuerte Teile (C-Teile) als Grundlast eingeplant werden können und dass B-Teile, deren Losbildung über mehrere Erzeugnisserien reicht, möglichst gesondert eingelastet werden.

Auch wenn in einer vorangegangenen Jahresprogrammplanung eine erste Abstimmung des Produktionsvolumens und der Kapazitäten erfolgt ist, können durch die Verfeinerung des zeitlichen Rasters, durch die Bildung von Erzeugnislosen (Serien) sowie durch die monatliche Kapazitätsschwankungen noch größere Über- und Unterlastungen auftreten.

Zur Vermeidung von größeren Differenzen zwischen der benötigten und der verfügbaren Kapazität bietet sich eine Reihe von Maßnahmen an (Abb. 21).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 21: Maßnahmen zur Kapazitätsabstimmung

6.4. InvestitionenZuteilung der Kundenaufträge auf das Produktionsprogramm

Da der Serienfertiger auf Programm fertigt, müssen die eintreffenden Kundenaufträge bzw. Anfragen auf das gerade gültige Programm zugeteilt werden. Zwei Fälle sind hierbei zu unterscheiden:

a) Die Programmkontingente gelten für Enderzeugnisse. In diesem Fall genügt ein "Verbuchen" der Aufträge auf die freien Auflageserien (Abb. 22).
b) Die Programmkontingente gelten für montagereife Baugruppen und Teile: Hierbei werden die hereinkommenden Aufträge ebenfalls den entsprechenden Programmkontingenten zugeordnet; für Montage und Prüffeld ist jedoch eine zusätzliche Kapazitätsterminierung notwendig.

Das Vorgehen bei der Zuteilung kann entsprechend zur Einplanung von Kundenaufträgen bei Einzelfertigung erfolgen, wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben ist. Der bedeutende Unterschied besteht jedoch darin, dass nicht ein Erzeugnisprofil auf verschiedene Kapazitätseinheiten einzuplanen ist, sondern nur eine Auftragsstückzahl auf einem Programmkontingent.

[...]

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^[1] Hackstein, R.: Produktionsplanung und -steuerung (PPS). Ein Handbuch für die Betriebspraxis, VDI-Verlag, Düsseldorf 1989, S. 1.

^[2] Die indirekten Produktionsbereiche lassen sich in vorgelagerte, nachgelagerte und begleitende Produktionsbereiche unterteilen. Zu den vorgelagerten Bereichen zählen insbesondere die Entwicklung/Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Beschaffung. Die nachgelagerten Bereiche umfassen die Endkontrolle und Verpackung/Versand. Zu den begleitenden Produktionsbereiche werden Lager, Transport und Instandhaltung gezählt.

^[3] Brankamp, K.; Gräßler, D.: Die Funktionen und Bausteine einer Gesamtauftragssteuerung.

^[4] Warnecke, H.J.; Hichert, R.: Notwendigkeit der Rationalisierung in Entwicklung und Konstruktion.

^[5] Brankamp, K.: Ein Terminplanungssystem für Unternehmen der Einzel- und Serienfertigung, S.23-45.

^[6] REFA: Methodenlehre der Planung und Steuerung, Teil 1, Grundlagen. Hrsg.: REFA-Verband für Arbeitsstudien e. V. München 1974 / 75, S. 31.

^[7] Wiendahl, Hans-Peter: Betriebsorganisation für Ingenieure, München 2008.

^[8] Pitra, L.: Grobplanung der Produktion, in: FIR-Miteilungen, Aachen 1980, S. 1-22.

^[9] VDI (Hrsg.): Elektronische Datenverarbeitung bei der Produktionsplanung und -steuerung I, 3. Auflage, Düsseldorf 1979, S. 36.

^[10] Maluche, Ch., Sperling, H.: Ermittlung der Kapazitätsbedarfe in den indirekten Bereichen der Fertigung, Berlin-Köln 1979, betriebstechnische Reihe RKW, REFA, S. 11.

^[11] VDI (Hrsg.): Elektronische Datenverarbeitung bei der Produktionsplanung und -steuerung VI, 2. Auflage , Düsseldorf 1978, S. 167.

^[12] Hackstein, R.: PPS, 1989, S. 89.

^[13] Schneeweiß, C.: Einführung in die Produktionswirtschaft, Berlin Heidelberg 2002, S.11 ff.

^[14] Corsten, H.: Produktionswirtschaft, München Wien 2007, S. 504.

^[15] Arlt, J.: Systematische Produktbewertung - Vorbedingung einer optimalen Produktionsprogrammplanung, in: Industrial Engineering, Darmstadt 2 ( 1972) 3, S. 115-123.

^[16] Arlt, J.: Dynamische Produktionsprogrammplanung (Dissertation), Aachen 1971, S. 41.

^[17] Arlt, J.: Dynamische Produktionsprogrammplanung (Dissertation), Aachen 1971, S. 77.