Weiterentwicklung der eingesetzten Planungsverfahren zur flexiblen und kundenorientierten Auftragsfertigung

Inhaltsverzeichnis

VORWORT

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

TABELLENVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG
1.1 Firmenhintergrund der Diehl AKO Stiftung
1.2 Problemstellung
1.3 Zielsetzung
1.4 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

2 GRUNDLAGEN DER PRODUKTIONSPLANUNG UND -STEUERUNG
2.1 Begriffsdefinitionen
2.2 Aufgaben und Ziele der Produktionsplanung und -steuerung
2.3 PPS als CIM-Baustein
2.4 ERP-Systeme - die heutige Generation der PPS-Systeme
2.5 Schwachstellen von PPS-Systemen
2.6 Elektronischer Leitstand
2.7 Produktionsplanungs- und Steuerungsprinzipien
2.7.1 Steuerung nach dem Push-Prinzip
2.7.1.1 Manufacturing Resource Planning Konzepte
2.7.1.2 OPT
2.7.1.3 BOA
2.7.2 Steuerung nach dem Pull-Pinzip
2.7.2.1 Kanban
2.7.2.2 Fortschrittszahlensystem
2.7.3 Einordnung und Bewertung

3 IST-ANALYSE DER AUFTRAGSSTEUERUNG BEI DIEHL CONTROLS
3.1 Steuerungsprinzip bei Diehl AKO
3.2 Aufbau des Auftragssteuerungssystems IPC
3.2.1 Systemintegration und Datenintegration
3.2.1.1 Stammdaten IPC
3.3 Das Auftragszentrum
3.3.1 Ablauf der automatischen Planauftragsnetzbildung und Simulation
3.3.1.1 Tabelle mit Planungsparametern
3.3.1.2 Die Auftragsnetzerstellung
3.3.1.3 Ablauf der automatischen Simulation
3.3.2 Reservierungslogik bei der bedarfskettenorientierten Simulation
3.3.3 Bearbeitung des durch die Automatik erstellten Produktionsprogramms
3.3.4 Umwandeln der Planaufträge in Fertigungsaufträge und Übergabe an FL.
3.4 Steuerung des Produktionsbereiches der Fließfertigung

4 POTENTIALANALYSE
4.1 Bedarfskettenorientierte Einplanung und Reservierung
4.2 Reservierung von Material und Kapazität
4.3 Positionierung von nicht machbaren Planauftragsnetzen
4.4 Bearbeitung des Planungsergebnisses durch die Vertriebsdisponenten
4.5 Integration der Fließfertigung
4.6 Kapitelrückblick

5 LÖSUNGSANSÄTZE
5.1 Planungsverfahren für Lieferpläne
5.1.1 Vertikales Planungsverfahren
5.1.2 Planabrufszusammenfassung
5.2 Reservierungslogik der automatischen Simulation
5.3 Ablaufsteuerung
5.4 Systembetreuung und Organisation
5.4.1 Systembetreuer
5.4.2 Bearbeitung des Planungsergebnisses durch den Vertrieb
5.5 Integration Fließfertigung

6 ZUSAMMENFASSUNG UND RESÜMEE
6.1 Zusammenfassung
6.2 Resümee

LITERATURVERZEICHNIS

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Grundkonzept der PPS

Abb. 2: Y-Modell

Abb. 3: Die Struktur von SAP R/3

Abb. 4: MRP 2-Konzept

Abb. 5: Aufteilung des Auftragsnetzes in zwei Teile

Abb. 6: Trichtermodell einer Werkstattfertigung

Abb. 7: Schritte der belastungsorientierten Auftragsfreigabe

Abb. 8: Unterschied der Zentralen Fertigungsteuerung zur Steuerung nach Kanban .

Abb. 9: Das 2-Behälter Kanban-System

Abb. 10: Eingangs- und Ausgangsfortschrittzahlen

Abb. 11: Prinzip Auftragssteuerung bei Diehl AKO

Abb. 12: Schnittstellen SAP/IPC

Abb. 13: Auftragszentrum und Fertigungsleitstand im SAP Umfeld

Abb. 14: Beispiel der dynamischen Frozen Zone

Abb. 15: Ablauf Netzestellung und Simulation

Abb. 16: Bedarfskettenorientierte Materialreservierung

Abb. 17: Bedarfskettenorientierte Materialreservierung

Abb. 18: Bedarfskettenorientierte Kapazitätsreservierung

Abb. 19: Platzierung eines nicht machbaren Planauftragsnetzes

Abb. 20: Prinzip vertikales Planungsverfahren

Abb. 21: Beispiel Bedarfszusammenfassung

Abb. 22: Ablauf der Machbarkeitsprüfung

Abb. 23: Gesamtablauf Planauftragsnetzerstellung und Simulation

Abb. 24: Prozess horizontale Planauftragsnetzerstellung

Abb. 25: Prozess vertikale Planauftragsnetzerstellung

Abb. 26: Prozess horizontale Simulation

Abb. 27: Prozess vertikale Simulation

Abb. 28: Checkliste zur Einführung neuer Produkte in IPC

Abb. 29: Prozess Machbarkeit herstellen

Tabellenverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Tab. 1: Datenkommunikation zwischen den Systemen SAP und IPC

Tab. 2: Verbesserungspotentiale

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vorwort

Die hier vorliegende Diplomarbeit entstand im Rahmen des Projektes Auftragssteue- rung in der Abteilung internationale Logistik der Diehl AKO Stiftung und Co. KG in Wan- gen.

An dieser Stelle möchte ich mich bei allen bedanken, die mir bei der Erstellung dieser Diplomarbeit unterstützend und beratend zur Seite standen.

Besonderen Dank möchte ich meinen Betreuern und Ansprechpartnern von Seiten der Diehl AKO Wangen, dem Werksleiter Herrn Dipl.-Ing. Gerhard Hirscher, Herrn Dipl.-Ing. Marc Kellner und Herrn Dipl.-Ing. Eberhard Schenk für ihre fachkundige Hilfe und unermüdliche Unterstützung aussprechen.

Herzlich bedanken möchte ich mich auch bei Herrn Prof. Dr.-Ing. Graf, meinem Betreuer von Seiten der Hochschule Karlsruhe, sowie meinem Zweitkorrektor Prof. Dr. Dübon für die gute Zusammenarbeit während der Anfertigung dieser Diplomarbeit.

1 Einleitung

1.1 Firmenhintergrund der Diehl AKO Stiftung

Gegründet wurde die Firma AKO im Jahre 1945 in Eisenharz. Mit der Entwicklung einer elektronischen Steuerung für den ersten Waschvollautomaten „Lavamat“ der Firma AEG, legte die Firma den Grundstein für das zukünftige Tätigkeitsfeld.

Durch die Übernahme der Firma durch die Diehl Gruppe im Jahre 1994, entstand die Diehl AKO Stiftung, welche mit den Standorten Wangen, Nürnberg und Kisslegg innerhalb der Diehl Gruppe im Teilkonzern Diehl Controls angesiedelt ist. Im Zuge der Globalisierung kamen in den letzten Jahren, zusätzlich zu den nationalen Standorten, noch Niederlassungen in Polen, China, den USA und Mexiko hinzu (vgl. unveröffentlichte Imagebroschüre Diehl AKO Stiftung 2005, S.6).

Neben dem Teilkonzern Controls, gehören noch die Teilkonzerne Diehl Metall, Diehl VA Systeme und weitere operative Beteiligungen zum weltweit operierenden Firmenver- bund der Diehl Gruppe. Die Trends für das Geschäftsjahr 2006 sprechen für die Diehl- Gruppe von einem Gesamtumsatz von 1,8 Mrd. Euro, an dem der Teilkonzern Diehl Controls mit 245 Mio. Euro beteiligt sein wird. Diehl Controls beschäftigt 2.140 von ins- gesamt 10.230 Mitarbeitern der Diehl Gruppe (vgl. unveröffentlichte Imagebroschüre Diehl AKO Stiftung 2006, S.7).

Als einer der größten europäischen Hersteller von Steuerungs- und Regelsystemen für die internationale Hausgeräteindustrie fertigt die Diehl AKO Stiftung nicht nur mechani- sche und elektronische Einzelkomponenten, sondern konzipiert, entwickelt und produ- ziert in enger Zusammenarbeit mit seinen Kunden auch individuelle Lösungen bis hin zu Komplettsystemen, die montiert an die Fertigungslinie des Kunden geliefert werden (vgl. unveröffentliche Diehl Unternehmenspräsentation 2005, S.19). Das Produktprogramm der Diehl AKO Stiftung umfasst zum einen die Hausgerätetechnik und zum anderen die Haustechnik und wird in die Produktgruppen Weiße Ware Nass, Heiß und Kalt unter- gliedert:

Zu der Weißen Ware Nass gehören Komponenten für Waschmaschinen, Trockner und Geschirrspüler wie Steuerelektronik, Bedien- und Anzeigenelektronik und Motorelektronik.

Zu der Weißen Ware Heiß zählen Komponenten für Backöfen, Kochmulden und Dunstabzugshauben wie Herdschaltuhren und Touch Control.

Die Weiße Ware Kalt setzt sich aus Komponenten für Kühl- und Gefriergeräte wie Gefrier- und Kühlsteuerungen zusammen.

1.2 Problemstellung

Die Forderungen an ein Unternehmen steigen ständig an. Hoher Termin- und Kostendruck, wie auch eine flexible Fertigung mit kurzen Durchlaufzeiten und geringen Roh-, Halb-, und Fertigbeständen bestimmen die Wettbewerbsfähigkeit. Faktoren wie immer kurzlebigere und variantenreichere Produkte, sowie die immer kurzfristiger werdenden Termine der Aufträge, kommen erschwerend hinzu.

Um diesen hohen Ansprüchen gerecht zu werden, entwickelte die Firma Diehl AKO eine neue Philosophie der Auftragssteuerung. Zur Umsetzung der neuen Strategie wurde nun zusätzlich zu dem sich im Einsatz befindlichen ERP-System SAP R/3 ein Werkzeug zur transparenten Steuerung der Fertigung nötig.

In Zusammenarbeit mit der Firma Ascor wurde ein System entwickelt, welches im Fe- bruar 2005 als neues Auftragssteuerungssystem der Firma Diehl AKO produktiv ge- nommen wurde. Mit dem neuen Auftragssteuerungssystem IPC (Integrated Production Control) wurde ein Werkzeug geschaffen, um der Philosophie, der über die Produk- tionsstufen vernetzten, kundenorientierten Auftragssteuerung gerecht zu werden.

Das System besteht im Wesentlichen aus zwei Modulen, dem Auftragszentrum und dem Fertigungsleitstand. Im Bereich des Auftragszentrums werden die Kundenbedarfe anhand von Stücklisten aufgelöst und einer Machbarkeitsprüfung unterzogen. Der Fertigungsleitstand dient zur Fertigungsfeinsteuerung der jeweiligen Fertigungsstufen und zur Rückmeldung der gefertigten Stückzahlen durch die Produktion.

In der Praxis hat sich nun aufgrund der gesammelten Erfahrungen bei der Nutzung von IPC gezeigt, dass noch Verbesserungspotential vorhanden ist. Im Ergebnis der automatischen Verplanung der Kundenbedarfe, ergeben sich durch die unterschiedlichen Verhaltensweisen und Anforderungen der Kunden, neue Aufgabenstellungen zur Verbesserung des Planungsergebnisses.

1.3 Zielsetzung

Im Rahmen der Diplomarbeit soll das sich im Einsatz befindliche Auftragssteuerungssystem IPC untersucht werden. Es sollen insbesondere die verschiedenen Planungsverfahren hinsichtlich der Kapazitätsprüfung, der Materialverfügbarkeit, sowie der Reservierung von Kapazität und Material analysiert werden. Dabei sollten auch die unterschiedlichen Verhaltensweisen der Kunden miteinbezogen und die daraus resultierenden Auswirkungen auf das Planungsergebnis hervorgehoben werden. Im Anschluss daran, sollte eine Planungsstrategie entwickelt werden, die eine für alle Bereiche optimale Lösung darstellt, wobei die Unternehmerischen Ziele wie Reduzierung der Kapitalbindung durch geringere Bestände kürzere Durchlaufzeiten hohe Termintreue erreicht werden sollten.

Der Produktionsbereich der Fließfertigung bei Diehl AKO wird derzeit nicht mit IPC ge- steuert. Es sollte untersucht werden, ob eine Integration der Fließfertigung in IPC sinn- voll ist.

1.4 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit

Zu Beginn der Arbeit werden in Kapitel 2 grundsätzliche Begrifflichkeiten definiert und die Grundlagen der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) mit deren Aufgaben und Zielen vermittelt. Darüber hinaus wird auf die PPS als Baustein der Computer-Integrated-Manufacturing (CIM) eingegangen, welche eine Integration der betriebswirtschaftlichen und technischen Informationen verfolgt. Weiterhin wird die heutige Generation der PPS-Systeme betrachtet und deren Schwachstellen beleuchtet. Abschließend zu Kapitel 2 werden verschiedene Produktionsplanungs- und Steuerungsprinzipien nach dem Push- und Pullprinzip beschrieben.

In Kapitel 3 wird der Ist-Zustand der Auftragssteuerung bei Diehl AKO beschrieben. Be- gonnen wird mit der Beschreibung des bei Diehl AKO verfolgten Steuerungsansatzes, der über die Produktionsstufen vernetzten Auftragssteuerung. Anschließend wird der Aufbau und die Funktionsweise des Auftragssteuerungssystems IPC beschrieben. Da- bei wird der Datenaustausch zwischen SAP R/3 und IPC aufgezeigt und speziell auf die Planauftragsnetzbildung und Simulation eingegangen. Es wird der genaue Ablauf bei der Erstellung des Produktionsprogramms dargestellt und die dazu relevanten Pla- nungsparameter aufgezeigt. Anhand von mehreren Szenarien werden die Auswirkun- gen durch die vom System angewandte Reservierungslogik im Bereich der Material- und Kapazitätsreservierung auf das Planungsergebnis verdeutlicht. Zusätzlich zur au- tomatischen Planauftragsnetzerstellung und Simulation wird die manuelle Bearbeitung des Planungsergebnisses durch die Vertriebs- bzw. Fertigungsdisponenten und die Umwandlung der Planauftragsnetze in Fertigungsauftragsnetze beschrieben. Die Fein- planung im Bereich des Fertigungsleitstandes wird im Rahmen der Diplomarbeit nicht betrachtet, da in diesem Bereich keinerlei Probleme auftreten. Da eine eventuelle In- tegration der Fließfertigung in IPC Gegenstand der Untersuchung ist, wird im Rahmen der Ist-Analyse die momentane Steuerung der Fließfertigung betrachtet und beschrie- ben.

Aufbauend auf die Ist-Analyse werden in Kapitel 4 mögliche Verbesserungspotentiale aufgezeigt. Diese beinhalten ein zusätzliches Planungsverfahren für Bedarfsarten die hohen Termin- und Mengenschwankungen unterliegen, sowie Änderungen des Ablaufs bei der automatischen Planauftragsnetzerstellung und Simulation. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Reservierung von Material und Kapazität und die daraus resultierenden Planungsergebnisse.

Ausgehend von den in Kapitel 4 ermittelten Verbesserungspotentialen werden in Kapitel 5 Lösungsvorschläge erarbeitet, um diese zu erreichen. Um einen dauerhaften und effizienten Einsatz von IPC sicherzustellen, wird zusätzlich zu den funktionalen Änderungen der Organisatorische Bereich mit aufgegriffen. Es wird Vorgeschlagen einen Systembetreuer einzusetzen, der die Koordination aller IPC relevanter Themen übernimmt und als Ansprechpartner für Fragen rund um IPC zur Verfügung steht.

Abschließend dient Kapitel 6 zur zusammenfassenden Betrachtung der Arbeit. Es werden die wesentlichen Punkte und Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst und ein kurzes Resümee gegeben.

2 Grundlagen der Produktionsplanung und -steuerung

In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Produktionsplanung und -steuerung er- läutert. Zu Beginn werden wichtige Begriffe definiert und auf die Aufgaben und Ziele der PPS eingegangen. Es folgt die Einordnung der PPS in das Computer-Integrated- Manufacturing, sowie die Vorstellung der heutigen Generation der PPS-Systeme mit deren Schwachstellen. Im Anschluss daran, werden die verschiedenen Produktionspla- nungs- und Steuerungsprinzipien nach dem Push- und Pullprinzip beschrieben.

2.1 Begriffsdefinitionen

Stammdaten sind zustandsorientiert und dienen der Identifizierung, Klassifizierung und Charakterisierung von Standards, die unverändert über einen längeren Zeitraum hinweg zur Verfügung stehen.

Bestandsdaten sind zustandsorientiert und kennzeichnen die betriebliche Mengenund Wertestruktur. Sie unterliegen einer kontinuierlichen Änderung, welche durch die Verarbeitung von Bewegungsdaten bewirkt wird.

Bewegungsdaten sind abwicklungsorientierte Daten. Sie entstehen durch Bewegungsvorgänge, den so genannten Transaktionen und bewirken eine Veränderung der Bestandsdaten (vgl. Hansen und Neumann 2001, S.10 f.).

Primärbedarf ist der Bedarf an verkaufsfähigen Produkten. Er wird durch die Absatzplanung ermittelt.

Sekundärbedarf wird über die Stücklistenauflösung bekannt. Bei ihm handelt es sich um den Bedarf an Rohstoffen, Teilen und Baugruppen, die für die Herstellung des Primärbedarfs notwendig sind (vgl. Kluck 2002, S.74).

2.2 Aufgaben und Ziele der Produktionsplanung und -steuerung

Die Produktionsplanung und -steuerung gehört zu den wichtigsten und aufwändigsten Aufgaben eines Industrieunternehmens (vgl. KURBEL 1998, S.15).

Aufgabe der PPS ist die Termin-, Kapazitäts- und mengenbezogene Planung und Steuerung der Fertigungs- und Montageprozesse. Während die Produktionsplanung den Inhalt und die Einzelprozesse der Fertigung und der Montage zu gestalten hat, regelt die Produktionssteuerung im Rahmen der Auftragsabwicklung den Ablauf der Tätigkeiten in der Fertigung. Dabei regelt die Produktionssteuerung, wann unter Berücksichtigung der Vorgaben der Produktionsplanung einerseits und der vorgegebenen logistischen Zielgrößen andererseits welche Teilprozesse in welcher Reihenfolge einen Produktionsfaktor beanspruchen (vgl. Eversheim 1989, S.123).

Grundlegendes Ziel der PPS ist die Minimierung der Produktionskosten. Da sich in der Praxis eine kostenmäßige Erfassung als schwierig erweist, wurden folgende Teilziele als Substitute herangezogen:

- minimale Durchlaufzeiten
- hohe Termintreue
- minimale Lagerbestände
- maximale Kapazitätsauslastung (vgl. Wöhe 2000, S.459)

Das Problem hierbei ist, dass es sich um einander widersprechende Ziele handelt. Gerade zwischen der Minimierung der Durchlaufzeiten und der Maximierung der Kapazitätsauslastung kann ein Zielkonflikt entstehen (vgl. Kurbel 1998, S.173).

Durch diese konkurrierende Beziehung können die Ziele nur schwer gleichzeitig erreicht werden. Es müssen daher Prioritäten der Ziele bestimmt werden. Diese sind von jedem Unternehmen selbst zu bestimmen.

Im Rahmen der Produktionsplanung und -steuerung sind laut Schulte die folgenden Funktionen abzudecken.

Funktionen der Produktionsplanung:

- Produktionsprogrammplanung (Festlegung der zu produzierenden Endprodukte 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)

Funktionen der Produktionssteuerung:

- Auftragsveranlassung (Freigabe von Aufträgen zur Fertigung aufgrund der geplanten Fertigstellungstermine nach einer Verfügbarkeitsprüfung der benötigten Materialien, Baugruppen und Werkzeuge)
- Auftragsüberwachung

Zusätzlich ist die Datenverwaltung als übergreifende Grundfunktion allen PPS- Teilgebieten zugeordnet. Die folgende Abbildung soll den Zusammenhang der PPSFunktionen verdeutlichen (vgl. Schulte 2005, S.372).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Grundkonzept der PPS (Quelle: In Anlehnung an Schulte 2005, S.112)

Die Produktionsprogrammplanung hat die herzustellenden Erzeugnisse nach Art, Men- ge und Termin innerhalb eines definierten Zeitraums festzulegen. Hierbei handelt es sich um den Primärbedarf, welcher den voraussichtlichen Bedarf an Erzeugnissen und Ersatzteilen beinhaltet. Der im Produktionsprogramm zu bestimmende Primärbedarf kann sich aus bereits erteilten Kundenaufträgen oder Absatzprognosen zusammenset- zen. Um eine Lieferterminabstimmung zu ermöglichen und den Kapazitätsbedarf zu ermitteln, erfolgt eine Prüfung der Kapazitäten und der Materialdeckung. Gängige PPS- Systeme unterstützen dies in der Praxis mit Prognoseverfahren (z.B. Zeitreihenanalyse auf der Grundlage des exponentiellen Glättens) und einer Kapazitätenbelastungsrech- nung auf Basis einer deterministischen Simulation. Primärbedarfe bilden die Ausgangs- basis für die Materialbedarfs- und Terminplanung (vgl. Corsten 2000, S. 514).

Aufgabe der Mengenplanung ist es, zu ermitteln, welche Rohstoffe, Einzelteile und Baugruppen in welchen Mengen und zu welchen Zeiten beschafft werden müssen. Hierzu wird der Primärbedarf anhand von Stücklisten in seinen Sekundärbedarf aufge- löst. Während bei der Bruttobedarfsermittlung der Gesamtbedarf festgelegt wird, wird bei der Nettobedarfsermittlung der Bedarf um die verfügbaren Lagerbestände reduziert. Anschließend erfolgt die Ermittlung der optimalen Bestellmenge und der optimalen Los- größe (vgl. Kluck 2002, S.144).

Bei der Termin- und Kapazitätsplanung geht es darum, ausgehend vom geplanten Fer- tigstellungstermin auf den Starttermin eines Fertigungsauftrages zu schließen. Hierzu dienen die Verfahren der Durchlauf- und Kapazitätsterminierung (vgl. Wöhe 2000, S.462).

Um die Start- und Endtermine der Fertigungsaufträge zu ermitteln, benötigt man die Durchlaufzeit des jeweiligen Auftrags. Die Durchlaufzeit beinhaltet Bearbeitungszeiten und Rüstzeiten je Einheit. Ermitteln lassen sich diese aus den Arbeitsplänen. Hinzu- kommen dann noch die zu schätzenden Warte- und Transportzeiten. Bei der Ermittlung der Start- und Endtermine wird zwischen einer Rückwärts- und Vorwärtsterminierung unterschieden. Bei der Rückwärtsterminierung wird mittels der Soll-Durchlaufzeiten der spätmöglichste Bereitstellungstermin der einzelnen Teile eines Auftrages ermittelt. Ziel ist es, so spät als möglich mit der Produktion zu beginnen, ohne den Fertigstellungs- termin zu überschreiten. Dabei wird vom spätesten Bedarfstermin eines Auftrages aus- gegangen und rückwärtsschreitend die Termine der einzelnen Arbeitsgänge ermittelt.

In einigen Systemen wird zusätzlich eine Vorwärtsterminierung vollzogen. Dabei wird von dem durch die Materialbedarfsplanung determinierten frühesten Starttermin ausge- gangen. Zu diesem Termin werden die Zeiten der einzelnen Arbeitsgänge in die Zukunft fortschreitend addiert. Basis dafür ist bei vielen Softwareherstellern die so genannte „Heute-Linie“, die dem aktuellen Dispositionstermin entspricht. Ist der frühestmögliche Beginn eines Arbeitsganges kleiner als der spätestmögliche, so ist es möglich den Ar- beitsgang um dieses Delta zu verschieben, ohne dass der Endtermin gefährdet wird. Ist der spätestmögliche Termin bereits überschritten, so müssen Maßnahmen zur Senkung der Soll-Durchlaufzeit eingeleitet werden. Gängige PPS-Systeme geben leider keine Auskunft darüber, welche Maßnahmen in einem solchen Fall zu ergreifen sind.

Im Anschluss an die Durchlaufzeitterminierung wird nun der sich ergebende Kapazi- tätsbedarf in den entsprechenden Perioden ermittelt. Dies geschieht mittels der Kapazi- tätsbedarfsrechnung. Darauf aufbauend wird mittels der Kapazitätsterminierung ver- sucht den Bedarf an Kapazität dem Angebot an Kapazität anzugleichen, d.h. es sollte weder eine zu große Unter- noch Überdeckung vorhanden sein. Dieser Abgleich findet an jeder Bearbeitungsstation der Fertigung statt. Reicht die angebotene Kapazität nicht aus, um die anfallende Menge an Aufträgen abzuarbeiten, so sind entsprechende An- passungsmaßnahmen zu ergreifen. Mittlerweile wird in vielen PPS-Systemen dazu übergegangen die Kapazitätssituation lediglich zu visualisieren. Der Kapazitätsabgleich ist dann den Mitarbeitern überlassen (vgl. Corsten 2000, S.515 f.).

Bei der Auftragsveranlassung geht es um die kurzfristige Durchsetzung des Fertigungs- programms. In einem ersten Schritt gilt es die Aufträge festzulegen, die aus terminli- chen Gründen kurzfristig freizugeben sind. Die freizugebenden Aufträge werden dann einer Verfügbarkeitsprüfung unterzogen, d.h. es wird geprüft, ob alle zur Fertigung be- nötigten Mittel in ausreichender Menge zur Verfügung stehen. Ist dies der Fall, so wer- den die Aufträge zur Produktion freigegeben. Parallel zur Freigabe werden alle zur Pro- duktion notwendigen Papiere, wie z.B. Auftragspapiere, Lohnscheine, Rückmeldeschei- ne etc., erstellt. Für die freigegebenen Aufträge ist jetzt noch eine Feinplanung notwen- dig. Dabei wird festgelegt, welche Arbeitsgänge wann auf welchen Ressourcen zu ferti- gen sind. Diese Feinplanung bildet die Grundlage für die Materialtransportsteuerung. Hier wird festgelegt, zu welcher Zeit welches Material, in welcher Menge an den jeweili- gen Ressourcen bereitgestellt werden muss (vgl. Hackstein 1989, S.15 f.).

Mit der Kapazitäts- und Auftragsüberwachung werden Zustandsänderungen der Aufträ- ge und Kapazitäten erfasst und verwaltet. Die Auftragsfortschrittsüberwachung erfasst und übermittelt den Arbeitsfortschritt und führt hierzu Soll-Ist-Vergleiche durch. Die Ka- pazitätsüberwachung erfasst ressourcen- und mittarbeiterbezogene Daten, wie Rüst-, Ausfall- und Abwesenheitszeiten (vgl. Hackstein 1989, S.16; Corsten 2000, S.516).

Grundlage für die Auftragsfortschrittskontrolle, die Artikelkalkulation, die Lohnabrech- nung und die Ermittlung der Auslastungsgrade der Ressourcen bildet die Betriebsda- tenerfassung (BDE). Die Aufgabe der BDE ist es, alle für den Produktionsplanungs- und Produktionssteuerungsprozess relevanten Daten zu sammeln, speichern und zu aktualisieren.

Laut Corsten sind folgende Daten von elementarer Bedeutung (vgl. Corsten 2000, S.516):

- auftragsbezogene Daten (z.B. Produktionszeiten und -mengen, Qualitäten)
- maschinenbezogene Daten (z.B. Stillstandszeiten)
- mitarbeiterbezogene Daten (z.B. Anwesenheitszeiten)
- materialbezogene Daten (Zu- und Abgänge von Materialien an den einzelnen Produktionsstellen)

2.3 PPS als CIM-Baustein

PPS-Systeme wurden anfänglich zum Zweck der Datenintegration entwickelt. Im Rah- men der Produktionsplanung und -steuerung werden jedoch nicht nur betriebswirt- schaftliche Daten, sondern auch eine Vielzahl technischer Daten benötigt. Das Ziel des CIM-Konzepts ist es, durch die Integration der technischen und betriebswirtschaftlichen Datenverwaltung, überflüssige Organisationsarbeiten und Planungsfehler zu vermeiden (vgl. Wöhe 2000, S.470).

Im Y-Modell von Scheer (vgl. Abbildung 2) kommt die Verbindung der Schnittstellen deutlich zum Ausdruck.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Y-Modell (Quelle: Scheer 1990, S.2)

Das CIM-Konzept beinhaltet folgende technische Funktionen:

- Computer Aided Engineering (CAE)

Unter CAE ist das computergestützte Entwerfen von Produkten zu verstehen.

- Computer Aided Design (CAD)

Unter CAD versteht man die computergestützte Anfertigung von Konstruktionszeichnungen mit dem Ergebnis von Erzeugniskonstruktionen und Stücklisten. Die Ergebnisse der CAD-Programme können beispielsweise zur Steuerung der Fertigung im Rahmen von CAM eingesetzt werden.

- Computer Aided Planning (CAP)

Unter CAP ist die computergestützte Erstellung von Arbeits- und Montageplänen, die Entwicklung von NC-Programmen, sowie die Auswahl der Werkstoffe zu ver- stehen.

- Computer Aided Manufacturing (CAM)

Unter CAM ist die computergestützte Produktion mit den Teilbereichen Teileferti- gung, Montage, Transport, Lagerung und Instandhaltung zu verstehen. CAM- Programme werden hauptsächlich zur Steuerung von Werkzeugmaschinen ein- gesetzt.

- Computer Aided Quality Assurance (CAQ)

Unter CAQ versteht man die computergestützte Qualitätssicherung. Hier wurden bisher vor allem Prüfprogramme, mit dem Ziel alle Arbeitsvorgänge von der Produktentwicklung bis zum Vertrieb zu überprüfen, entwickelt (vgl. Nebl 2004, S.551 f.; Wöhe 2000, S.471 f.).

Die betriebswirtschaftlichen Komponenten des CIM-Konzepts werden in der Produk- tionsplanung und -steuerung zusammengefasst und wurden bereits in Kapitel 2.1 erläu- tert.

Basis für eine effiziente Planung und Steuerung der Produktion sind die Ergebnisse der technischen Funktionen von CIM. Eine integrierte Nutzung der technischen und betriebswirtschaftlichen Funktionen von CIM birgt somit ein entscheidendes Potential für die Wirtschaftlichkeit eines Unternehmens in sich (vgl. Nebl 2004, S.554).

2.4 ERP-Systeme - die heutige Generation der PPS-Systeme

Anfang der 90er Jahre führte die Einführung integrierter Transaktionssysteme, so genannter ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning), zu einer Veränderung der Wettbewerbssituation (vgl. Kuhn und Hellingrath 2002, S.128).

Eine PPS-Software dient heute als ERP-Software nicht nur den Aufgaben der Produktion. Vielmehr bildet sie weitgehend alle Aufgabenbereiche und Prozesse eines Unternehmens ab (vgl. Schönsleben 2004, S.441).

In einem ERP-System bauen einzelne Module auf einer gemeinsamen Datenbasis auf. Hierzu wird eine zentrale Datenbank verwendet, wodurch Datenredundanzen vermieden werden. Gleichzeitig ist es somit möglich, dass geänderte Informationen innerhalb eines Geschäftsprozesses automatisch allen weiteren beteiligten Funktionen zur Verfügung stehen (vgl. Schulte 2005, S.143).

Das Ziel der Anbieter von ERP-Software ist es eine umfassende und integrierte Software zur Unterstützung aller Geschäftsprozesse in einem Unternehmen bereitzustellen. Seit einigen Jahren ist die Firma SAP mit ihrer Software R/2 und dem Nachfolger R/3 auf diesem Gebiet marktführend. Abbildung 3 zeigt die Übersicht der Struktur von SAP R/3 und macht den modularen Aufbau deutlich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: Die Struktur von SAP R/3 (Quelle: Schönsleben 2004, S.428)

2.5 Schwachstellen von PPS-Systemen

In der Praxis wurden PPS-Systeme zunächst mit dem Ziel entwickelt, eine einheitliche Datenbasis bereitzustellen, um Planungsfehler aufgrund von inkonsistenten Daten zu vermeiden. Mit den heutigen Systemen, wie z.B. SAP R/3, wurde dieses Ziel weitgehend erreicht (vgl. Wöhe 2000, S.463).

Aufgrund des weltweiten Konkurrenzdrucks und der steigenden Marktdynamik wird es für Unternehmen immer bedeutender, integrierte Informationen über den Fortschritt von Aufträgen bzw. Prozessen sowie über die Kapazitätssituation, zu erlangen (vgl. Bergerfurth bei Becker und Luczak (Hrsg.) 2003, S. 186). Gerade in diesem Bereich stoßen die gängigen PPS-Systeme schnell an ihre Grenzen.

Ein Problem stellt die so genannte Sukzessivplanung dar. Die einzelnen Stufen der Planung laufen dabei linear und ohne Rückkoppelung ab. Probleme entstehen dann, wenn eine Stufe zur Planung Informationen braucht, die eine nachgelagerte Stufe erst erzeugt. Der vorgelagerte Plan basiert somit häufig auf Annahmen, die für die nachfolgende Stufe als Rahmen gesetzt werden. Die Leistungsfähigkeit der Sukzessivplanung hängt damit von der Güte der Annahmen ab (vgl. Corsten 2000, S. 525).

Ein weiteres Problem stellt das häufige Abweichen der tatsächlichen Durchlaufzeiten von den Soll-Durchlaufzeiten dar. Ermittelt werden die Soll-Durchlaufzeiten aus den durchschnittlichen Ist-Werten der Vergangenheit. Dabei wird aber nicht beachtet, dass die Durchlaufzeiten der Vergangenheit in Abhängigkeit der damaligen Kapazitätsauslastung entstanden sind. Eine Festlegung der Soll-Durchlaufzeiten auf diese Weise ist daher nur gerechtfertigt, wenn die Bedingungen in der Zukunft mit denen der Vergangenheit identisch sind (vgl. Kurbel 1998, S.28).

Weiter ist zu bemängeln, dass die Abstimmung zwischen Produktionsprogramm und Kapazität nur sehr grob und erst auf der Stufe der Kapazitätsplanung erfolgt. Grundlage hierfür sind die Soll-Durchlaufzeiten. Stimmen diese nicht mit den tatsächlichen Durch- laufzeiten überein, so ist die auf die Perioden bezogene ermittelte Auslastung der Ka- pazitäten nicht mehr korrekt. Auf den Stufen der Bedarfsermittlung und der Terminver- gabe wird die Kapazitätssituation noch außer Acht gelassen, was zu weiteren Inkon- sistenzen in der Planung führt.

Als letzter Schwachpunkt sei hier genannt, dass in den vorhandenen PPS-Systemen keine gezielte Steuerung nach den festgelegten Teilzielen, wie hohe Termintreue, ge- ringe Durchlaufzeiten, niedrige Bestände und hohe Auslastung, möglich ist. In den Sys- temen sind keine Parameter zur gezielten Steuerung dieser Ziele vorhanden (vgl. Corsten 2000, S.525).

Probleme, die aus den Planungsansätzen der bisherigen PPS-Systeme resultieren, werden schon heute durch dezentrale Leitstände und verteilte PPS-Systeme angegangen und gelöst (vgl. Kuhn und Hellingrath 2002, S130).

2.6 Elektronischer Leitstand

Die unzureichende Unterstützung der PPS-Systeme im Bereich der kurzfristigen Produktionsplanung und -steuerung führte zur Entwicklung von elektronischen Leitständen (vgl. Corsten 2000, S.568 f.). In der Literatur werden zum Begriff Leitstand synonym auch die Begriffe Leitstandsystem und Leitwarte gebraucht (vgl. Schwinn 1992, S.31). Eingesetzt werden elektronische Leitstände meist im Rahmen einer Ressourcenbelegungsplanung. Dabei sollen sie zur Durchsetzung der Planungsergebnisse aus dem PPS-System in die Fertigung dienen.

Als zentrales Hilfsmittel eines Leitstandes wird die elektronische Plantafel angesehen (vgl. Eversheim 1997, S.260). Eine Plantafel ist in mehrere Bereiche gegliedert und soll, durch Visualisierung der Daten, eine strukturierte Sicht auf Ist- und Soll-Zustand ermög- lichen (vgl. Sauer 2002, S. 71). Sofern es gelingt die Plantafel ständig aktuell zu halten, kann diese die Übersicht über die Fertigungssituation erheblich verbessern und somit mehr Transparenz über die Produktion verschaffen (vgl. Kurbel 1998, S.236).

Zu den wichtigsten Aufgaben eines elektronischen Leitstandes gehören:

- Betriebsmittelbelegungsplanung mit Hilfe der auf dem Bildschirm dargestellten elektronischen Plantafel
- Kapazitätsdisposition mit Hilfe von hinterlegten Kapazitätsprofilen
- Auftragsfreigabe mit eventueller Belegerstellung
- Fertigungsüberwachung, insbesondere Behandlung von Rückmeldungen und Auftragsfortschrittskontrolle (vgl. Kurbel 1998, S.237)

Mit diesen Aufgaben geht die Funktionalität des Leitstandes über die reine Informations- funktion hinaus. In der idealisierten Form läuft ein Planungsvorgang in folgenden Schrit- ten ab:

- Die terminierten Arbeitsgänge, die in der nächsten Feinplanungsperiode anste- hen, werden durch das PPS-System zur Planung durch den Leitstand freigege- ben. Diese Arbeitsgänge enthalten einen frühesten und spätesten Start- und Endtermin und sind nur auf der Ebene der Arbeitsplatzgruppen zugeordnet.
- Die zur Planung freigegebenen Arbeitsgänge werden dann auf der Basis verschiedener Planungsalgorithmen auf den entsprechenden Arbeitsplatz in die Plantafel eingeplant und bekommen den Status „eingeplant“. Bei diesem Vorgang spricht man von einer Feinterminierung.
- Im Anschluss an die Feinterminierung werden die Arbeitsgänge zur Produktion freigegeben.
- Tritt eine Störung in der Produktion auf, dann wird diese an den Leitstand zu- rückgemeldet. Anhand dieser Meldung erfolgt eine Statusänderung der betroffe- nen Arbeitsgänge. Der Planer kann diese nun manuell um- oder ausplanen.
- Als letzter Schritt werden die Rückmeldungen der fertig gestellten Arbeitsgänge an das PPS-System zurückgegeben und die Arbeitsgänge aus der Plantafel entfernt (vgl. Corsten 2000, S.570 f.).
- Alle Ansätze im Bereich von Leitständen dienen der EDV-Unterstützung auf dem Gebiet der Feinplanung. Angestrebt werden Verbesserungen im Bereich der Fertigung, durch Flexibilisierung der Software, sowie der Ausarbeitung von neuen Koordinations- und Kommunikationskonzepten (vgl. Eversheim 1997, S. 260).

2.7 Produktionsplanungs- und Steuerungsprinzipien

Seit Anfang der 60er Jahre wurden verschiedene Produktionsplanungs- und Steuerungsprinzipien entwickelt, welche unterschiedliche Ansätze verfolgen und daher für unterschiedliche Produktionscharakteristiken geeignet sind.

Die Auswahl der Fertigungssteuerungsverfahren hängt dabei von der Fertigungsstruktur, Anzahl, Variantenvielfalt und den Bedarfsverläufen der herzustellenden Produkte ab (vgl. Wiendahl 2002, S.83).

Grundsätzlich können zwei Prinzipien der Produktionslogistik zur Steuerung von Fertigungsaufträgen in der betrieblichen Leistungserstellung unterschieden werden:

Produktionsplanung und -steuerung nach dem Push-Prinzip Produktionssteuerung nach dem Pull-Prinzip

2.7.1 Steuerung nach dem Push-Prinzip

Das Push-Prinzip, auch Schiebeprinzip genannt, ist das in Industrieunternehmen am häufigsten anzutreffende System. Bei dieser Art der Steuerung werden Aufträge und Material ohne vorherige Überprüfung von Kapazitäts- und Materialbedarf auf Basis unendlicher Verfügbarkeit platziert.

Dabei werden in einer übergeordneten Planungsebene, im Rahmen der Disposition, Fertigungsmengen und -termine vorgegeben, die dann in der Produktion von der Roh- materialbereitstellung bis zur Auslieferung an den Kunden durchzusetzen sind. Ziel der Fertigungssteuerung ist es, den Auftrag so durch die Fertigung zu steuern, dass dieser zum festgelegten Endtermin fertig ist (vgl. Wiendahl 1999 bei Eversheim und Schuh (Hrsg), S.83).

Zum Push-Prinzip können gezählt werden:

- Manufacturing Resource Planning Konzept (MRP 1 und MRP 2)
- Optimized Production Technology (OPT)
- Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA)

2.7.1.1 Manufacturing Resource Planning Konzepte

Die zur Durchführung der Produktionsplanung und -steuerung verbreitetsten Systeme sind die so genannten MRP-Systeme. Das MRP 1 (Material-Requirement Planning) ist ein System zur genauen Kontrolle über die Planung der Produktion und des Absatzes (vgl. Schulte 2005, S.417). Es konzentriert sich vorwiegend auf die Produktionsprogramm- und Mengenplanung mit Materialbedarfsermittlung aufgrund einer Stücklistenauflösung (vgl. Wöhe 2000, S.458).

In den achtziger Jahren wurde MRP 1 zu MRP 2 (Manufacturing Resource Planning) weiterentwickelt. In MRP 2 wird auf unterschiedlichen Planungsebenen ein Kapazitäten- abgleich bezüglich Personal, Material, Maschinen und Finanzmittel durchgeführt. Durch die streng hierarchische und sequentielle Planungslogik mit Rückkoppelungsschleifen kommt die nachgelagerte Planungsebene erst zum Einsatz, wenn von der vorgelager- ten Ebene verbindliche Entscheidungen vorliegen (vgl. Schulte 2005, S.417).

In MRP 2 wird die strategische Ebene der Geschäftsplanung in den PPS-Prozess integ- riert (vgl. Abbildung 4). Auf dieser Ebene, die im Allgemeinen monetäre Größen be- trachtet, werden auf der Grundlage vorgegebener Budgets, Ergebnis- und Finanzpläne erstellt. Auf Produktgruppenebene werden Absatzpläne erstellt und der Kapazitätenbe- darf für die geplanten Absatzmengen abgeschätzt. (vgl. Corsten 2000, S.558)

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