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Planungsanforderungen 4.0

Autor: Enrico Teich

In den vergangenen Jahren haben sich die Planungsanforderungen, die an Produktionsunternehmen gestellt werden, deutlich verändert. Aufgrund des zunehmenden Wettbewerbes, unter anderem hervorgerufen durch Globalisierungsprozesse, besteht in vielen Branchen heute ein Angebotsüberhang. Das heißt, Anbietermärkte haben sich vielfach zu Käufermärkten entwickelt. Produzenten versuchen sich in diesen Märkten durch eine Diversifikation ihres Produktportfolios von der Konkurrenz abzugrenzen. Demnach wird eine möglichst kundenindividuelle Bedürfnisbefriedigung angestrebt. Dies hat zu einer wesentlichen Erhöhung der Produktvariantenvielfalt geführt. Welche Auswirkungen haben diese Entwicklungen in der Praxis und wie sehen die Planungsanforderungen 4.0 aus?

Kunden können heute beispielsweise beim Autokauf aus einer nahezu unüberschaubaren Angebotspalette unterschiedlichster Autolackfarben und Ausstattungsvarianten wählen. Mit der kontinuierlichen Umsetzung der Industrie 4.0-Entwicklungen wird sich, vor allem aufgrund der damit verfolgten Vision von „Losgröße 1“, die Steigerung der Variantenvielfalt sehr wahrscheinlich weiter fortsetzen. Endverbraucher können dann etwa durch IT-Applikationen direkt Einfluss auf die Produktgestaltung nehmen.

Optimierungspotentiale in der Produktionsplanung nutzen

Für Produktionsunternehmen stellt die Bewältigung dieser Variantenvielfalt eine erhebliche Herausforderung dar. Auf der einen Seite soll eine hoch individuelle Bedürfnisbefriedigung in der Fertigung erfolgen und auf der anderen Seite erfordert der wettbewerbsbedingte Kostendruck jedoch eine Bedarfsaggregation. Das heißt, vor allem durch eine geschickte Sequenzierung von Fertigungsaufträgen in der Produktion lassen sich die notwendigen Kostensenkungen realisieren. Das Einsparpotenzial ergibt sich diesbezüglich zum Beispiel aus dem Wegfall von Rüstzeiten, wenn Fertigungsaufträge, die einen gleichen Artikel herstellen, in der Produktion aufeinander folgen.

Derartige Sequenzierungen begünstigen auch, dass Produktionsmitarbeiter nicht ständig mit wechselnden Fertigungsaufgaben konfrontiert werden. Dadurch wird ermöglicht, dass Lerneffekte im Fertigungsprozess auftreten können, die eine Verbesserung der Durchlaufzeit zur Folge haben. Die Möglichkeit einer derartigen Sequenzierung wird allerdings zum einen durch die mit den Kunden vereinbarten auftragsspezifischen Liefertermine und zum anderen durch möglicherweise entstehende Kapitalbindungskosten bei der vorzeitigen Auftragsfertigstellung begrenzt.

Da aufgrund der beschriebenen Steigerung der Variantenvielfalt die Wahrscheinlichkeit des Vorliegens artikelgleicher Fertigungsaufträge im begrenzten Planungszeitraum weiter abnimmt, muss bei der Auftragseinplanung darauf reagiert werden. Das bedeutet, die Sequenzierung muss so erfolgen, dass Fertigungsaufträge in der Produktion aufeinander folgen, die gleiche oder „ähnliche“ Artikel herstellen.

Hierzu müssen in Advanced Planning and Scheduling (APS)-Systemen Möglichkeiten zur Definition planungsbeeinflussender Artikelmerkmale inklusive jeweiliger Toleranzbereiche geschaffen werden. So können etwa die Artikelmerkmale „Durchmesser“, „Gewicht“ oder „Länge“ die notwendige Maschinenumrüstung determinieren. Für Artikel, deren Merkmalsausprägungen diesbezüglich in definierten Toleranzbereichen liegen (gleiche Artikelklasse), kann die Umrüstung bei Fertigungsauftragswechseln auf der Maschine entfallen. Auch die Definition von Rüstzeiten in Form von Matrizen ist in diesem Zusammenhang ein wichtiges Thema. Beispielsweise kann der Wechsel von Artikelklasse A auf B eine andere Rüstzeit erfordern als der Wechsel von Artikelklasse B auf A.

Optimierungsgruppen in GANTTPLAN®

Das APS-System GANTTPLAN® kommt diesen Anforderungen nach. In GANTTPLAN® lassen sich mit Hilfe sogenannter „Optimierungsgruppen“ individuell Artikelmerkmale mit entsprechenden Toleranzbereichen definieren. Am Artikel selbst wird dann die jeweilige Merkmalsausprägung festgelegt. Auf diesem Weg ist auch die Definition von Artikelklassen möglich. Weiterführend lassen sich in GANTTPLAN® aus diesen Optimierungsgruppen Matrizen zur Festlegung der jeweils notwendigen Rüstzeiten bilden.

Die Ressourcenbelegungsplanung von GANTTPLAN® nutzt diese Daten zur Erstellung einer optimierten Auftragseinplanung. Das heißt, Fertigungsaufträge werden nach Möglichkeit so auf der jeweiligen Maschine sequenziert, dass Umrüstungen entfallen. Dabei werden im Sinne einer multikriteriellen Optimierung weitere relevante Zielgrößen, wie die Erhöhung der Liefertermintreue oder die Minimierung von Kapitalbindungskosten, in der Auftragseinplanung ebenfalls berücksichtigt.

Kurzum: Mit derartigen Feinplanungstools lassen sich die Anforderungen der vierten industriellen Revolution für die Produktionsplanung 4.0 beherrschen.

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