Fertigungssteuerung durch Retrograde Terminierung - Grundlagen und Anwendungsbeispiel

INHALTSVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

ABBILDUNGSVERZEICHNIS

1. Einleitung
1.1. Problemstellung und Ziel der Arbeit
1.2. Wandel der Produktionsstruktur
1.3. Schwächen klassischer PPS-Konzepte

2. Die Retrograde Terminierung
2.1. Duales Steuerungskonzept
2.1.1. Zentrale Steuerung
2.1.2. Dezentrale Steuerung
2.1.3. Probleme
2.2. Rahmenbedingungen der RT
2.2.1. Produktionsverhältnisse
2.2.2. Organisatorische Grobgliederung
2.2.3. Zeitraster
2.2.4. Planungsmodus
2.2.5. Datengrundlage
2.3. Funktionsweise der Retrograden Terminierung
2.3.1. Erste Stufe: Wunschterminierung
2.3.2. Zweite Stufe: Erster zulässiger Belegungsplan
2.3.3. Dritte Stufe: Verbesserte Terminliche Koordination
2.3.4. Rückkopplung
2.4. Steuerparameter

3. Schlussbetrachtung

LITERATURVERZEICHNIS

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

ABBILDUNGVERZEICHNIS

Abbildung 1: Partiell zentrales Steuerungskonzept der RT

Abbildung 2: Die drei Stufen der Retrograden Terminierung

Abbildung 3: Wunschtermine

Abbildung 4: Kapazitätsnachfrage bei Wunschterminen

Abbildung 5: Maschinenbelegungsplan nach der 2. Stufe der RT

Abbildung 6: Maschinenbelegungsplan nach dem ersten Durchgang der dritten Stufe

Abbildung 7: Maschinenbelegungsplan nach dem zweiten Durchlauf der zweiten Stufe

1. Einleitung

1.1. Problemstellung und Ziel der Arbeit

Industrie-Unternehmen können in der heutigen Zeit mit dem ihnen verfügbaren Kapital Gewinne nur dann langfristig erzielen, wenn Planung und Steuerung der Produktion auf das oberste Unternehmensziel der Gewinnerwirtschaftung abgestimmt sind. Das in dieser Arbeit vorgestellte Fertigungssteuerungskonzept versucht den neuen Anforderungen für die Produktionsplanung und –steuerung bezüglich zeitlicher Aspekte wie Termintreue und Durchlaufzeiten gerecht zu werden.^[1]

Anhand eines Beispiels soll diese Arbeit die Vorgehensweise bei der Retrograden Terminierung erläutern.

1.2. Wandel der Produktionsstruktur

In den Produktionsprogrammen von Industriebetrieben hat sich in den letzten 25-30 Jahren ein starker struktureller Wandel vollzogen. Die Jahre zuvor waren durch ungesättigte Märkte mit geringer Ausrichtung der Produktionsprogramme an spezifische Wünsche der Kunden und Massenfertigung meist ähnlicher Produkte in wenigen Varianten gekennzeichnet. Die strategischen Erfolgsfaktoren Kosten und Zeit standen im Vordergrund. Zunehmende Sättigung der Märkte führten im Laufe der Zeit zu einer kundenorientierteren Auftragsproduktion von zahlreichen Produkten und Varianten. Qualität, Termintreue bei kurzen Lieferzeiten wurden zunehmend wichtiger für den Erfolg eines Unternehmens. Der wesentlich komplexer gewordene Informations- und Koordinationsaufwand (sowohl mengenmäßig, als auch zeitlich) versuchen die Unternehmen durch den Einsatz von EDV-gestützten Produktionsplanungs- und steuerungs- Systemen (PPS-Systeme) zu lösen. D.h., traditionelle Produktionssysteme müssen durch flexiblere Fertigungssysteme und eine stärker dezentrale Steuerung der Fertigungsabläufe und des Materialflusses ersetzt werden.^[2]

1.3. Schwächen klassischer PPS-Konzepte

Bei der klassischen Produktion waren die ablaufbedingten Liegezeiten gering, so dass die Durchlaufzeit der Aufträge relativ sicher prognostizierbar waren. Mit steigender Komplexität der Produktion steigt aber auch der relative Anteil ablaufbedingter Wartezeiten der Aufträge erheblich. Dies führt zu stark schwankenden Durchlaufzeiten, welche als Planungsgrundlage für klassische Steuerungsverfahren ungeeignet sind. Auf Grund der Prognoseungenauigkeit der Durchlaufzeiten können die Aufträge nicht zum geplanten Termin auf den Anlagen bearbeitet werden. Die Folge sind erhöhte Lagerbestände, Verzögerungen bei der Materialversorgung und geringe Termintreue, welche die Existenz des Unternehmens auf lange Sicht gefährden.^[3] In der folgenden Arbeit soll das Planungskonzept der Retrograden Terminierung (kurz: RT) vorgestellt werden, „das die Schwächen bisheriger Planungskonzepte aufgreift und mit einer Philosophie aus zentralen und dezentralen Ablaufentscheidungen zu einer verbesserten Fertigungssteuerung beiträgt.“^[4]

2. Die Retrograde Terminierung

Ende der 80´er Jahre entwickelte Prof. Dr. Diedrich Adam am Institut für Industrie- und Krankenhausbetriebslehre in Münster ein neues Verfahren zentraler Fertigungssteuerung, welches im Jahre 1986 in einem Maschinenbau-Unternehmen im Münsterland getestet wurde.^[5] Die sogenannte Retrograde Terminierung erhielt ihren Namen aus der entgegengesetzt des Produktionsflusses, also rückwärts (retrograd) der gewünschten Fertigstellungstermine erfolgenden Berechung der Einsteuerungstermine von Fertigungsaufträgen und –anfragen. D.h., für die Aufträge werden feste Liefertermine vereinbart und die Ermittlung des Auftragsstarts erfolgt mit Hilfe der RT.^[6] Die Aufgabe der RT, ist die Erstellung eines Belegungsplanes, der angibt, wann welcher Auftrag in welcher Arbeitsplatzgruppe gefertigt werden soll. Zweck dieser Planung ist es, über die Prioritätensteuerung bzw. Reihenfolgeplanung der Aufträge eine verbesserte terminliche Abstimmung des Auftrags- und Teileflusses aller Steuereinheiten des Produktionssystems zu gewähren.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Partiell zentrales Steuerungskonzept der RT

(Quelle: Sibbel, R..: Fuzzy-Logik in der Fertigungssteuerung am Beispiel der Retrograden

Terminierung, 1998, S. 20)

2.1. Duales Steuerungskonzept

Auf Grund des diskontinuierlichen Materialflusses bei Einzel- oder Sortenfertigung entstehen sehr unterschiedliche (steuernde) Durchlaufzeiten in der Produktion. Ein Steuerungskonzept für solche Produktionsbedingungen muss daher aus zentralen und dezentralen Steuerungselementen bestehen. Bei der RT handelt es sich um eine Steuerungsphilosophie mit EDV-gestützter, zentraler Grobsteuerung für Einzelfertigung (zunächst werden sämtliche Maschinenbelegungen grob geplant, um eine gute terminliche Abstimmung des Auftragsflusses über die Reihenfolgeplanung sicherzustellen) und dezentraler Feinsteuerung (entscheidet bei Umsetzung über deren detaillierte Ausgestaltung innerhalb der Ecktermine). Ein solches duales Steuerungskonzept delegiert Ablaufentscheidungen in die Werkstätten und bindet die Mitarbeiter in den Entscheidungsprozess ein. Zentrale Herausforderung bei kundenindividueller Einzelfertigung ist es, im Sinne der Just-in-Time-Idee, die Abwicklung aller Aufträge zeitlich zu koordinieren. Fertigungsstarttermine von Aufträgen werden auf deren Liefertermin abgestimmt. Da in der Produktion ein hohes Maß an Störfaktoren auftreten kann, kann die Lieferterminabstimmung nur durch eine Kombination aus zentraler Grobterminierung und dezentraler Feinterminierung erreicht werden. Dabei müssen die dezentralen Einheiten versuchen, die Ecktermine der zentralen Grobterminierung durch Ausnutzung ihrer Entscheidungsspielräume zu halten.

2.1.1. Zentrale Steuerung

Die Zentrale Komponente legt auf Basis von Prioritäten die an die Soll-Liefertermine angepassten Fertigungstermine fest, erstellt einen Rahmenplan mit Eckterminen der Aufträge (Start, Ende), ordnet den Steuereinheiten bedarfsorientiert Kapazitäten (z. B. Personal) zu, macht Vorschläge für die Fertigungsreihenfolge der Aufträge und gibt diese für die Fertigung frei. Somit stimmt sie die Entscheidungen der dezentralen Einheit auf die gesamtbetrieblichen Ziele ab. Um dies zu erreichen, werden die Ecktermine so koordiniert, dass eine möglichst gute Kapazitätsauslastung, eine geringe Abwicklungszeit der Aufträge und hohe Termintreue besteht. Die zentrale Steuerung ist also ein Instrument zur groben Koordination der dezentralen Steuerungsentscheidungen. Ziel dieser Steuerung ist es, durch eine Grobkoordination der Fertigungstermine die Konflikte der Zielgrößen:

- Durchlaufzeit der Aufträge
- Bestände an Rohstoffen, Teilen und Enderzeugnissen
- Auslastung der Kapazitäten
- Liefertreue

im Sinne der unternehmerischen Zielsetzung (bspw. Gewinnmaximierung) zu optimieren. Dabei werden Faktoren, welche auf das Zielniveau einwirken, in die Planungsvorgänge der RT einbezogen. Wesentliche Faktoren sind:

- Werkstattbestände
- Kapazitäten
- Auftragsgrößen (Losgrößen)
- Bearbeitungsreihenfolge der Aufträge.^[7]

2.1.2. Dezentrale Steuerung

Die dezentrale Komponente konkretisiert die Ablaufentscheidungen innerhalb der Ecktermine des Rahmenplans. Sie trägt somit die Verantwortung für den Ablauf und die Termineinhaltung. Entscheidungsspielräume dieser Komponente resultieren aus den Informationsdefiziten der zentralen Steuerung. So kann die dezentrale Einheit vom zentralen Vorschlag für die Reihenfolge der Aufträge abweichen, wenn dadurch bspw. Rüstzeiten eingespart werden können, oder ihnen Informationen vorliegen, die der zentralen Einheit unbekannt sind (bspw. kurzfristiger Ausfall von Personal oder Maschinen, Fehlen von Bauteilen, usw.). Es werden zusätzlich die Mitarbeiter der Fertigung mit in die Ablaufentscheidungen einbezogen. Dadurch erhalten die Mitarbeitern in den Werkstätten Entscheidungskompetenzen, bspw. über die endgültige Auftragsreihenfolge oder Zuordnung von Personal zu Aufträgen.^[8]

2.1.3. Probleme

Informationsdefizite sind das größte Problem der zentralen Steuerung, weshalb ihr Informationsstand maximal für eine Grobkoordination ausreicht. So sind bspw. die Bearbeitungszeiten für Arbeitsoperationen nur grob bekannt, was zu Unsicherheiten über den Zeitbedarf neuer Aufträge führt. Kapazitäten sind nicht vollständig bekannt, da unvorhergesehen kurzfristig Maschinen und Arbeitskräfte ausfallen können. Die Effizienz und die Flexibilität der Arbeitskräfte kann nur ungenau bestimmt werden. Bei dieser Art der Produktion ist es sehr oft möglich, dass Aufträge sehr kurzfristig hereinkommen und ohne große Vorlaufzeit abgewickelt werden. Als Folge davon sind Kapazitätsnachfrage und –angebot nur unzureichend quantifizierbar und grob koordinierbar. Häufig ist auch der genaue Arbeitsablauf der Fertigungsaufträge nicht detailliert bekannt, da für gleichartige Varianten ein gemeinsamer Arbeitsplan existiert, aber zur Erfüllung kundenindividueller Sonderwünsche und spezieller Bauteile von diesem abgewichen werden muss.^[9]

2.2. Rahmenbedingungen der RT

2.2.1. Produktionsverhältnisse

Die Retrograde Terminierung ist ein Grobplanungssystem auf Basis mittlerer Durchlaufzeiten zur Kapazitäts- und Terminplanung bei auftragsorientierter Einzelfertigung nach dem Prinzip der Werkstattfertigung.^[10] Einzelfertigung zeichnet sich vor allem durch stark diskontinuierlichen Materialfluss (Aufträge mit großen und stark unterschiedlichen Arbeitsinhalten und Durchlaufzeiten je Fertigungsstufe oder Steuereinheit) und mehrstufige, vernetzte Produktionsstruktur (mehrteilige Produkte werden in vielen Arbeitsgängen erstellt) aus. Bei der Werkstattfertigung werden Maschinen und Arbeitsplätze nach dem Verrichtungsprinzip angeordnet, d.h. sie werden räumlich in Werkstätten konzentriert, welche die Aufträge entsprechend ihrer individuellen Bearbeitungsfolge durchlaufen. Dieses sogenannte Different Routing verursacht einen uneinheitlichen, unübersichtlichen und koordinationsintensiven Materialfluss. Kundenspezifische Aufträge erlauben nur einen geringen Mechanisierungsgrad der Produktion, d.h. nur wenige Bearbeitungsvorgänge können automatisiert werden. Konsequenz daraus ist, dass der Fertigungsfortschritt stark durch die Zuordnung der Personalkapazitäten bestimmt wird. Diese Fertigungsarten existieren speziell im Maschinen- und Anlagenbau oder auch im Spezialfahrzeugbau.^[11]

[...]

^[1] Vgl. Fischer, K.: Retrograde Terminierung, 1990, S. 1.

^[2] Vgl. Adam, D.: Fertigungssteuerung, 1992, S. 10 f.

^[3] Vgl. Adam, D./Sibbel, R..: Retrograde Terminierung, 1999, S. 5 f.

^[4] Adam, D./Sibbel, R.: Fertigungssteuerung mit der Retrograden Terminierung, 1999, S. 510.

^[5] Vgl. Adam, D.: Fertigungssteuerung, 1992, S. 306.

^[6] Vgl. Bloech, J.: Einführung in die Produktion, 2001, S. 319.

^[7] Vgl. Adam, D.: Produktionsmanagement, 1998, S.642.

^[8] Vgl. Adam, D./Sibbel, R.: Fertigungssteuerung mit der Retrograden Terminierung, 1999, S. 511.

^[9] Vgl. Adam, D.: Produktionsmanagement, 1998, S. 643.

^[10] Vgl. Sibbel, R.: Fuzzy-Logik in der Fertigungssteuerung, 1998, S.17.

^[11] Vgl. Adam, D.: Produktionsmanagement, 1998, S. 642.