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Die Erfolgsfaktoren für die Planung in der Fertigung

June 30, 2020

Die Erfolgsfaktoren für die Planung in der Fertigung

Der Bedarf nach einer agileren, reaktionsfähigeren und flexibleren Lieferkette ist aktuell wichtiger denn je. Eine unbeständige Nachfrage setzt die Hersteller zunehmend unter Druck. Die Nachfrage wird immer unberechenbarer, was dazu führt, dass sich die Volatilität durch Peitscheneffekt (beschreibt bekannten sich fortsetzen Lieferanten-Effekt in der Supply Chain) über die gesamte Lieferkette hinweg ausbreitet und verstärkt, was erst im Vorfeld und anschließend in der Fertigung schwerwiegende Folgen haben kann. Ein Instrument zur Bewältigung dieser Volatilität ist ein effektives Scheduling-System für die Fertigung.

Ein Scheduling-System ist hauptsächlich als Entscheidungsunterstützung für die Auftragsausführung und -steuerung in der Fertigung ausgelegt: Auftrags-/Los-Reihenfolge, Maschinenverfügbarkeit und Einrichtung/Umrüstung werden unter Berücksichtigung der Maschinen- und Materialzuordnung festgelegt, wodurch ein oder mehrere Ziele optimal erreicht werden können. Der Bedarf an einem solchen System wird deutlich, da die Anforderungen auf operativer Ebene immer komplexer werden, und die Umwandlung dieser Anforderungen in konsistentes Scheduling zu einer Herausforderung wird.

Ein Planungssystem kann erhebliche Vorteile auf der Fertigungsebene bieten, unter anderem eine deutliche Reduzierung des Planungsaufwands, die Verringerung der Menge an unfertigen Erzeugnissen (Work in Progress oder WIP), kürzere und verlässlichere Zykluszeiten sowie eine höhere Maschineneffizienz. Mit einem gut implementierten Planungssystem kann die Planungsabteilung zudem schnell auf alle externen Nachfrageschwankungen reagieren und dabei alle Rahmenbedingungen der Fertigung berücksichtigen, einschließlich der Einrichtung, der Maschinen- und der Materialverfügbarkeit bis hin zu den Wartungsplänen und Fälligkeitsterminen. Gleichzeitig bietet das System die nötige Sicherheit, dass dessen Scheduling-Ergebnisse den unternehmensspezifischen Zielen entsprechen.

Auch Daten, die in der Fertigung erhoben werden, ermöglichen es, auf Störungen oder Abweichungen schnell und problemlos zu reagieren. Das Risiko, dass die Maschinen bei der Planung der täglichen Arbeit nicht berücksichtigt werden, ist so Vergangenheit. Auch die Suche nach einer geeigneten Lösung, wenn ein größerer Zwischenfall eintritt, ist vorbei - dies wird von nun an vom APS-System (Advanced Planning and Scheduling) geregelt!

Neben den klaren Vorteilen dieses beeindruckenden Unternehmensprojekts, sollten dennoch einige der möglichen Herausforderungen im Vorwege angesehen werden, die bei der Implementierung einer klassischen Scheduling-Lösung zu bewältigen sind: hohe Kosten der Lösung, langwierige Implementierungen oder letztlich mangelnde Kompatibilität zwischen der Lösung und den Anforderungen im Fertigungsbereich.

APS als ein Element des Supply-Chain-Managements

Am Anfang dieses Artikels haben wir den Aspekt der Fertigungsplanung unter Berücksichtigung der gesamten Lieferkette betrachtet. Die Vorgehensweise bei der Bewertung einer Scheduling-Lösung für die Fertigung sollte auch diese Rahmenbedingungen berücksichtigen.

Es ist wichtig, ein Gesamtbild davon zu haben, wie jede einzelne Planungsebene von einem IT-System im Unternehmen verwaltet wird, und zu verstehen, welche Funktionen wirklich zu jeder Planungsebene zugeordnet sind. Auch die Kommunikation zwischen diesen verschiedenen Ebenen zur Synchronisierung von Informationen soll betrachtet werden. Eine der größten technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung von Advanced Planning and Scheduling (APS)-Systemen besteht in einer effektiven Unterteilung und Orchestrierung des End-to-End-Problems in Teilprobleme [1].

Aus diesem Grund sollte die Scheduling-Lösung als ein Teil des Puzzles im Hinblick auf das Supply-Chain-Management betrachtet werden: fehlt eine andere Planungsebene oder ist sie falsch verknüpft, bleibt das Puzzle unvollständig.

Das bedeutet, dass der Versuch, eine Scheduling-Lösung als alleiniges „Wundermittel“ zur Lösung der Planungsprobleme im Unternehmen einzusetzen, etwa durch die Übertragung der Verantwortung für die Produktionsplanung, mit Sicherheit nicht zu dem gewünschten Erfolg führt. Eine ausgereifte Planungsstrategie muss stattdessen alle Planungsebenen dem jeweiligen Anwendungsbereich und den entsprechenden Herausforderungen anpassen. Darüber hinaus ist die Berücksichtigung von Absatz- und Vertriebsplanung, Bedarfsplanung, Bestandsplanung, Produktionsplanung und Auftragserteilung notwendig. Der Schlüssel zum Erfolg ist also eine nahtlose, schnelle und effektive Einbindung der einzelnen Planungsebenen.

Nähe zur Auftragsausführung

Ist die Scheduling-Lösung am unteren Ende der Supply-Chain-Management-Hierarchie angesiedelt (Abbildung 1), so liegt es auf der Hand, dass die Lösung auf einem präzisen Modell der Fertigung aufsetzen muss. Der Terminplan sollte zudem notwendigerweise in einem System verbleiben, das der Ausführung nahesteht, weil diese Pläne in unterschiedlichem Maße angewendet und umgesetzt werden.

Das gilt auch für eine Planung- vs. Zustandsanalyse, insbesondere hinsichtlich der Ermittlung von Engpässen und Rahmenbedingungen, die für die Erfüllung der jeweiligen Terminplanung in der Fertigung entscheidend waren. Die fortschreitende Entwicklung des Konzepts Industrie 4.0 dürfte hier weitere Möglichkeiten eröffnen, so kann in einer intelligenten Fertigung die ursprüngliche Auftragszuweisung mit den Einsatzbedingungen der Maschinen in Echtzeit (z.B. Einstellung) abgeglichen werden. Erweist sich die anfängliche Auftragsentscheidung als ungünstig, ermittelt das System sofort die für den aktuellen Produktionsprozess beste Alternative am Standort.

Aufgrund dieser Überlegungen sollte die Planung in einem System erfolgen, in dem all diese Informationen und Meldungen aus der Fertigung zeitnah und fehlerfrei erfasst werden können.

Bild 1 – Supply-Chain-Hierarchie. Quelle: T. Miller, “Supply Chain Frameworks: A Constant In The Midst Of Change in Supply Chain Management and Logistics: Innovative Strategies and Practical Solutions,” [2]

Änderungsmanagement

Die Einführung einer neuen IT-Lösung im Unternehmen setzt ein vorhandenes Changemanagement voraus. Soll das Scheduling hier gesondert berücksichtigt werden? Als eine nativ integrierte Funktionalität eines MES wird das APS von mehreren Anwendern gemeinsam genutzt:

Ergebnisse, Liefertermine und Auftragszykluszeiten stehen nun in direktem Zusammenhang mit der Qualität der Prozessinformationen, die direkt im MES verfügbar sind. Die Fertigungs- und Verfahrenstechnik ist somit für die Erstellung der Terminpläne mittelbar mitverantwortlich, denn sie liefert deren Grundlage in Form von Prozessparametern.

Der Grad der Einhaltung des Terminplans für verschiedene Maschinen sowie die Entscheidung, zu welchem Zeitpunkt der Terminplan verworfen und wann/wer den Terminplan erneut erstellt werden soll, sind Themen, die jetzt für Planer und Produktionsleiter relevant sind.

Aus diesem Grund müssen diese Akteure bei der Ausarbeitung der Scheduling-Strategie unbedingt mit einbezogen werden sowie die Implementierung und Einführung des Systems begleiten.

Die Zukunft

Eine klare Strategie hinsichtlich der Supply-Chain-Entwicklung im Unternehmen sichert aufgrund der Einführung eines APS-Systems langfristig die Wirtschaftlichkeit. Zur Erläuterung dieser Thematik soll im Folgenden die Entwicklung von Lieferketten gemäß dem Logistics Maturity Model [3] von Gartner dargestellt werden.

Bild 2 – R. v. d. Meulen. “5 Stages of Logistics Maturity.” Gartner. [3]

Dieses Modell unterscheidet zwischen fünf Reifegraden einer Lieferkette, angefangen mit einzelnen, isolierten Bereichen, die eigenständige Entscheidungen treffen (Stufe 1), bis hin zu einem umfassenden Netzwerk, das in Echtzeit alle Informationen für alle wichtigen Teilnehmer synchronisiert und alle Entscheidungen im Hinblick auf den erzielten Kundennutzen trifft (Stufe 5).

Was bedeutet das für das Scheduling? Die Anforderungen beschränken sich bei der ersten Implementierung auf die Bereitstellung einer Lösung für die Produktions- und Planungsabteilungen, sodass manuelle Planungsabläufe, die auf Tabellenkalkulationen und Whiteboards basieren, durch ein automatisches Planungssystem ersetzt werden. Das System berücksichtigt alle geltenden Rahmenbedingungen (daher Stufe 1) und gibt gleichzeitig Rückmeldung an ein übergeordnetes System (z.B. ERP) über die voraussichtliche Auftragsausführung (hier Übergang zu Stufe 2, da Angebot und Nachfrage aufeinander abgestimmt werden).

Der Schwerpunkt wird verstärkt auf die Integration aller Planungsebenen im Laufe der späteren Entwicklungsstufen des Supply-Chain-Reifegradmodells gelegt. Dabei wird sichergestellt, dass jeder Input in Echtzeit in dem gesamten System erfasst wird und vereinheitlichte, kundenspezifische Metriken bereitgestellt werden.

Die Hauptrolle des APS innerhalb einer etablierten Lieferkette verlagert sich dadurch womöglich in Richtung eines Validierungssystems, das sofort auf Nachfrageänderungen in einer höheren Ebene reagiert und sicherstellt, dass eine verlässliche "Go/No Go"-Rückmeldung an den Vertrieb gegeben wird. Eine solche Vision erfordert zahlreiche flexible Elemente, die zusammen funktionieren müssen. Ein reaktionsschnelles und leistungsfähiges Scheduling-System gehört mit Sicherheit dazu.

Zusammenfassung

Ein APS kann eine wertvolle Komponente Ihrer Gesamtstrategie zur Bewältigung von Herausforderungen innerhalb der Lieferkette darstellen. Ein gutes APS lässt sich sowohl in die Geschäfts- als auch in die Produktionssysteme integrieren, sodass Nachfrageänderungen schnell erkannt werden und die erforderlichen Korrekturen zur genaueren Ausführung erfolgen können.

Die Scheduling-Funktionalität kann iterativ eingeführt werden, um die Überlastung durch die Big-Bang-Projekte zu umgehen, die häufig in Unternehmen vorkommen. Die Fähigkeit, auf Nachfrageveränderungen zu reagieren und diese zu berücksichtigen, bietet den Unternehmen insbesondere im heutigen anspruchsvollen Marktumfeld einen klaren Wettbewerbsvorteil.

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie unter https://criticalmanufacturing.com/en/critical-manufacturing-mes/scheduling.

Quellenverzeichnis

[1] A. Lupeikiene, G. Dzemyda, F. Kiss, and A. Caplinskas, “Advanced planning and scheduling systems: modeling and implementation challenges,” Informatica, vol. 25, no. 4, pp. 581-616, 2014.

[2] T. Miller, “Supply Chain Frameworks: A Constant In The Midst Of Change in Supply Chain Management and Logistics: Innovative Strategies and Practical Solutions,” 2016, pp. 3-17.

[3] R. v. d. Meulen. “5 Stages of Logistics Maturity.” Gartner. https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-stages-of-logistics-maturity/


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Five Ways Medical Device Industry Leaders Maintain their Manufacturing Edge
by Julie Fraser, Iyno Advisors
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