Produktionsplanung und
Transcrição
Produktionsplanung und
31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn HNI Produktionsplanung und -steuerung Teil 5: Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Bedarfsorientierter Anstoß der Produktion © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion Übersicht - Bedarfsorientierte Produktion - Verbrauchsorientierte Produktion W2332-01: Produktionslogistik 1 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter Anstoß der Produktion HNI Produktionsplanung umfasst ... jene Phasen, in deren Mittelpunkt die systematische Suche und Festlegung der gegenwärtigen Handlungsmöglichkeiten steht, um die zukünftigen Zustände im Produktionsbereich festzulegen. Sie entspricht dem Willensbildungsprozess. Nicht jeder Plan ist gleich gut im Sinne einer mit der Planung erfolgten Zielsetzung. Entscheidend ist die Wahl des Planungsmodells und der darauf angewandten Verfahren. Nicht zuletzt ist diese Wahl bestimmt durch den Aufwand, der für die Planung getrieben werden kann oder soll. Daher sind im Folgenden zwei Ansätze angegeben, die mit unterschiedlichen Verfahren und nicht vergleichbarem Aufwand letztlich doch dasselbe Ziel verfolgen, nämlich konsistente Vorgaben für die zielkonforme Produktion zu ermitteln. Bedarfsorientierte hierarchische Vorgehensweise - Manufacturing Ressource Planning (MRP) Insbesondere ältere marktgängige PPS-Systeme basieren auf einem schrittweise aufeinanderfolgenden („sukzessiven“) Ablauf der Teilplanungen. Diese Sequenz von Teilplanungen ist durch eine fortschreitende Differenzierung und sachliche/zeitliche Detaillierung gekennzeichnet. Die üblicherweise rollierende Planung verwendet ausgehend von der Produktionsprogrammplanung bis zur Steuerungsebene immer kürzere Planungshorizonte. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Funktionsgruppen und Einzelfunktionen der Produktionsplanung und -steuerung W2332-01: Produktionslogistik 2 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Im Rahmen der Produktionsprogrammplanung sind - ausgehend von Absatzprognosen und/oder bereits eingegangenen Kundenaufträgen - die zu produzierenden Erzeugnisse nach Art, Menge und Termin im Planungszeitraum festzulegen. Damit wird gleichzeitig der Primärbedarf fixiert, der als Vorgabe in die Mengenplanung eingeht. Die Systemunterstützung durch PPS-Systeme beschränkt sich in vielen Fällen auf die Bereitstellung von Prognoseverfahren. Diese sind für eine erwartungsbezogene Programmbildung von Interesse. Optimierungsmodelle, die erlauben, Produktionsprogramme unter dem Gesichtspunkt von Kosten oder Deckungsbeiträgen zu ermitteln, fehlen in der Regel. Für eine kundenauftragsbezogene Programmbildung ist im besonderen die Lieferterminbestimmung wesentlich, die unter Beachtung der aktuellen Kundenaufträge die Kapazitätssituation des Betriebes und die Materialdeckung in die Analyse einzubeziehen hat. Eine terminliche Vorlaufsteuerung für die auftragsabhängigen Arbeiten der Konstruktion und Arbeitsplanung ist im Rahmen einer kundenauftragsbezogenen Programmplanung vorzunehmen. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Die Mengenplanung ermittelt die Verbrauchsfaktoren (Repetierfaktoren) nach Art, Menge und Termin, die zu fertigen bzw. zu beschaffen sind, um das geplante Produktionsprogramm durchzuführen (Materialbedarfsplanung). Dazu enthalten PPS-Systeme Programme der Stücklistenauflösung (Stücklisten und Rezepturen), die es ermöglichen, den Sekundär-Bedarf an Baugruppen, Teilen, Rohstoffen zu errechnen (Materialbedarfsplanung). Bei der Nettobedarfsermittlung werden die verfügbaren Lagerbestände der Komponenten (Lagerbestand, Bestellbestand, Werkstattbestand sowie Reservierungen) in der Rechnung berücksichtigt. Untrennbar mit diesen Aufgaben ist daher eine Bestandsführung verbunden. Diese erfasst und verbucht Lagerzugänge und -abgänge. Damit lassen sich buchmäßige Lagerbestandswerte feststellen und statistische Auswertungen über den vergangenen Verbrauch vornehmen. Im Rahmen der Nettobedarfsrechnung ist eine Losgrößen- bzw. Bestellgrößenrechnung vorgesehen. PPS-Systeme enthalten dazu einfache Verfahren, die erlauben, Rüst- und Lagerhaltungskosten alternativer Auftragsgrößen gegeneinander abzuwägen. Der Nettobedarf für jede Verbrauchsfaktorklasse wird durch eine zeitliche Vorlaufverschiebung auf Perioden zugeordnet. Damit wird der Produktionsbeginn je Produktionsstufe und gleichzeitig der Bruttobedarf für die vorhergehenden Produktionsstufen ausgelöst. Die Vorlaufzeitverschiebung basiert auf geplanten Durchlaufzeiten. Ergebnis dieses Schrittes sind terminierte Fertigungsaufträge bzw. Bestellaufträge für Einkaufsteile, die über einen bestimmten Zeitraum aus dem Nettobedarf abgeleitet werden. Es erfolgt keine Zuordnung zu Gebrauchsfaktoren. W2332-01: Produktionslogistik 3 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Die Termin- und Kapazitätsplanung ermittelt die Start- und Endtermine für die Vorgänge der geplanten Fertigungsaufträge. Basis stellen dabei die Rüst- und Bearbeitungszeiten je Einheit aus den Arbeitsplänen dar, sowie die in der Regel vergangenheitsbezogenen Übergangszeiten, die Warte-, Transportzeiten und dergleichen antizipieren sollen. Die Termin- und Kapazitätsplanung erfolgt im Allgemeinen in zwei Schritten: Der erste Schritt der Terminplanung, die Durchlaufterminierung (Termingrobplanung) legt die Start- und Endtermine der Vorgänge unter Beachtung der technisch bedingten Arbeitsabläufe fest, ohne aber die Kapazitätsgrenzen zu berücksichtigen. Die Ablaufstruktur wird in der Durchlaufterminierung je Sekundarauftrag aus der Mengenplanung nur einmal instanziiert. Damit reduziert sich eine Bestandsaussage auf eine 0/1 - Aussage, nämlich ob der Vorgängervorgang beendet und der Nachfolgervorgang noch nicht begonnen worden ist. Die Kapazitätsbedarfsrechnung ermittelt aus den terminierten Vorgängen den Kapazitäts-bedarf auf den entsprechenden Gebrauchsfaktoren in den einzelnen Planperioden. Dazu werden die Kapazitätsbedarfe der einzelnen Vorgänge bspw. je Maschinengruppe und Periode summiert und dem entsprechenden Kapazitätsangebot gegenüberstellt. Resultat sind ggf. Über- und Unterdeckungen. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Die Durchlaufterminierungslogik summiert die im Graphen des Produktionsablaufs enthaltenen Zeiten zur Gesamtdauer auf. Das so entstehende Termingerüst eines Sekundär-Auftrages wird nun auf die Zeitachse projiziert. Für die einzelnen Vorgänge kann je ein Start- und Endzeitpunkt bestimmt werden. Start- und Endtermine können entweder durch Rückwärtsabarbeitung oder durch Vorwärtsabarbeitung berechnet werden. Terminfenster, die als Spielraum in der Kapazitätsabstimmung genutzt werden können, entstehen durch die Hintereinanderschaltung von Rückwärts- und Vorwärtsabarbeitung der Ablauf-Struktur (Ermittlung frühester und spätester Termine). Kann die Zeitstrecke des zu terminierenden Auftrages nicht mit den gegebenen Daten (Starttermin oder Liefertermin) realisiert werden, müssen die Durchlaufzeiten reduziert werden. Im Rahmen der Durchlaufterminierung bestehen dann im wesentlichen zwei Möglichkeiten. Zum einen können die Liegezeiten reduziert werden und zum anderen kann durch Überlappung - vorzeitige Weitergabe von Teilauftragsmengen eine Verringerung der Gesamtausführungszeit erzielt werden. Die Bildung von Teilmengen muss Restriktionen seitens der Produktionsaufgabe berücksichtigen, wenn technologische Restriktionen beispielsweise feste Transportlosgrößen erfordern. W2332-01: Produktionslogistik 4 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Der zweite Schritt ist die Kapazitätsterminierung. Diese hat die Aufgabe, Kapazitätsbedarf und angebot aufeinander abzustimmen, sofern diese voneinander pro Betriebsmittelklasse (z.B. Fertigungslinie oder Maschinengruppe) und Periode abweichen. Für die geplanten Fertigungsaufträge ist zu bestimmen, welche von diesen freigegeben werden. Freigabeverfahren betrachten mehrere Vorgänge je Betriebsmittel und Zeitabschnitt, wobei sie keine Aussage bezüglich einer Reihenfolge der freigegebenen Vorgänge geben. Die Verfahren überprüfen in einer auftragsorientierten Vorgehensweise, ob alle für den Vollzug eines Auftrags durchzuführenden Vorgänge einer Ablaufstruktur bei einem vorgegebenen Kapazitätsangebot eingelastet werden können. Bei positivem Ergebnis erfolgt eine Freigabe der Aufträge, ohne jedoch die Reihenfolge der konkreten Abarbeitung an den jeweiligen Gebrauchsfaktoren vorzugeben. Ein solches Verfahren würde für das dargestellte Beispiel überprüfen, ob für die zu den Aufträgen gehörigen Vorgänge genügend Kapazitätsangebot vorhanden ist. Danach würde eine Freigabe erfolgen. Die im Beispiel eingetragenen Ereignisse würden dann im Eintrittspunkt an den Verrichtungsknoten am Anfang des jeweiligen Zeitabschnitts in einem Punkt zusammenfallen. W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Die Auftragsfreigabe ist mit einer Verfügbarkeitskontrolle verbunden. Diese hat zu gewährleisten, dass für die freigegebenen Aufträge das erforderliche Personal, die Maschinen, die Werkzeuge und Vorrichtungen etc. bereitstehen. Im Rahmen einer automatisierten Fertigung ist auch die Verfügbarkeit von NC- und Roboter-Programmen sicherzustellen. Reihenfolgeverfahren geben eine explizite Reihenfolge für die Ereignisse vor. Diese Verfahren umfassen die Anwendung von Algorithmen, die unter bestimmten Annahmen und der Vorgabe einer Zielfunktion eine optimale Belegung der Zeitereignislisten berechnen. So könnte beispielsweise eine Belegung auf der Lösung eines Job-Shop-Modells basieren, das eine beliebige Anzahl von Aufträgen, zwei Maschinen, eine beliebige Vorgangsdauer und als Zielfunktion eine minimale Gesamtdurchlaufzeit annimmt. Dazu lassen sich Leitstände verwenden. Die sich ergebenden Maschinenbelegungspläne und die benötigten Informationen (z. B. Fertigungsbelege) sind im Anschluss daran den operativen Produktionsstellen zu übermitteln und die Arbeit zu verteilen. W2332-01: Produktionslogistik 5 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Beispiel: PPS-Konzept für einen Zahnradfertiger Das hier betrachtete Produktionssystem ist ein Zulieferbetrieb im Bereich Sondermaschinenbau und Fördertechnik. Den wesentlichen Anteil am Erzeugnisspektrum machen Stirnzahnräder und Kettenräder aus, die nach Bestelleingang gemäß Kundenwunsch gefertigt werden. Ein standardisiertes Erzeugnisprogramm, aus dem nach Katalog bestellt werden kann, existiert nicht. Eine Klassifikation der Einsatzmaterialien erfolgt in bevorratete und nicht bevorratete Rohstoffe, Komponenten/Halbfabrikate und Erzeugnisse sowie Zulieferteile. Ausgangsmaterial zur Herstellung der verzahnten Komponenten ist Rundmaterial in üblichen Lieferabmessungen von ca. 6 m Länge. Das bevorratete Ausgangsmaterial wird über die Attribute Identifizierungsnummer, Chargennummer, Werkstoff, Ist-Durchmesser-innen, Ist-Durchmesser-außen sowie die Länge beschrieben. Die Chargennummer stellt den Bezug zur Schmelze her, aus der das Rundmaterial hergestellt wurde. Z. B. C 45, St 52-3. Nicht bevorratete Rohstoffe werden nach Wareneingang über die Kundenauftragsnummer direkt einem Kundenauftrag zugeordnet. Auch Komponenten/Halbfabrikate und Erzeugnisse werden teilweise bevorratet. So werden beispielsweise Reststücke von häufig nachgefragtem Rundmaterial auch bei kleineren Losgrößen komplett gesägt und mit einer kleinsten Vorbohrung auf Lager gelegt. Komponenten/Halbfabrikate und Erzeugnisse werden im wesentlichen über auftragsbezogene Attribute wie laufende Nummer, Kundennummer (bzw. Schlüssel für Vorprodukt) und produktbeschreibende Attribute wie Schlüssel für Warengruppe, Zähnezahl, Modulnummer etc. beschrieben. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Graph des Produktionsablaufs in der Kapazitätsplanung W2332-01: Produktionslogistik 6 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Die Produktionsaufgabe des betrachteten Betriebes lässt sich folgendermaßen beschreiben: Die Fertigung beginnt mit dem Zuschnitt der Rohlinge aus Stangenmaterial. Die sich in den meisten Fällen anschließende Drehbearbeitung erfolgt auf konventionellen bzw. CNC-Drehmaschinen als Mehrmaschinenbedienung. Die Maßkontrolle wird vom Mitarbeiter selbständig je Arbeitsvorgang vorgenommen. Der Transport zwischen den einzelnen Maschinen erfolgt durch Handwagen auf Paletten oder in Stahlkisten. Transporte stellen in dem Unternehmen keinen Engpass dar und werden daher bei der Modellierung nicht weiter berücksichtigt. An die Drehbearbeitung schließt sich die Verzahnung an. Die durchschnittliche Bearbeitungszeit pro Teil von ca. 15 Minuten lässt eine Mehrmaschinenbedienung zu. Eine Verzahnungsmaschine kann durchschnittlich mit drei vorgedrehten Rohlingen gleichzeitig bestückt werden. Die Werkzeuge sowie die Vorrichtungen zum Rüsten sind den jeweiligen Maschinen zugeordnet, so dass keine Abhängigkeitsverhältnisse berücksichtigt werden müssen. Nach der Verzahnung erfolgt die Fertigbearbeitung der Komponenten, die im wesentlichen aus dem Einbringen von Keilnuten und Gewindebohrungen besteht. Die produktionsaufgabenbezogenen Restriktionen beziehen sich auf Durchmesserbereiche sowie Nut- und Gewindegrößen und bestimmen somit, welche Maschinen zum Einsatz kommen. Erforderliche Wärmebehandlungen werden fremdvergeben und im Ablaufgraphen über Schnittstellen berücksichtigt. Nach Fertigstellung erfolgt die Vorbereitung des Kundenauftrages für den Versand. Hierzu werden handelsübliche Kartons, EuroPaletten oder -Gitterboxen verwendet. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Da der Zahnradfertigungsbetrieb kein Produktionsprogramm besitzt, kann auf eine Produktionsprogrammplanung verzichtet werden. Eine Unterscheidung in lang-, mittel- und kurzfristige Planungszeiträume ist von untergeordneter Bedeutung, da sich die gesamte Planung in einem sehr kurzen Zeitraum bewegt. Der Zulieferbetrieb hat in der Regel einen Auslastungshorizont von maximal zwei Monaten. Primärbedarfe entstehen durch kurzfristige Kundenaufträge, so dass die Kundenauftragseinplanung besonders unterstützt werden muss. Da die Produkte sehr einfach zu beschreiben sind, liegen zum Zeitpunkt des Auftragseingangs alle technischen Einzelheiten weitgehend fest, so dass unmittelbar mit der Mengenplanung begonnen werden kann. W2332-01: Produktionslogistik 7 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Die Kundenauftragseinplanung erfolgt am Verbrauchsfaktorknoten der Erzeugnisse. Da ein Auftrag zumeist mehrere Verbrauchsfaktorklassen umfasst, werden die einzelnen Erzeugnisse über eine kundenauftragsbezogene Nummer und eine Positionsnummer identifiziert. Trifft eine Kundenbestellung ein, wird ein Ereignis auf der Zeitereignisleiste mit der Interpretation Bruttobedarf für einen Kundenauftrag eingetragen. Die Aufträge werden darüber hinaus mit einer Prioritätskennziffer versehen. Für Angebote erfolgt der Eintrag eines Ereignisses in einer gesonderten Ereignisliste, da für Anfragen keine detaillierte Termin- und Kapazitätsplanung angestoßen wird. Für alle eingetragenen Ereignisse wird anhand der technischen Klassifikationsmerkmale des nachgefragten Erzeugnisses geprüft, ob Bedarfe zusammengefasst werden können. Daran schließt sich ein Bestandsabgleich an. Basierend auf den danach vorliegenden kundenauftragsspezifischen Daten wird die Materialverfügbarkeit bezüglich des benötigten Rohmaterials bzw. der Möglichkeit des Einsatzes von Komponenten/Halbfabrikaten durchgeführt. Die benötigten Mengen werden auf Basis der Erzeugnisbeschreibung ermittelt. Ist das Erzeugnis im Lager verfügbar, wird es für den Kundenauftrag reserviert und ein geplanter Abgang am Knoten Erzeugnisse zum gewünschten Liefertermin in der Zeitereignisliste eingetragen. Bei Vorhandensein eines geeigneten Halbfabrikats wird die Termin- und Kapazitätsplanung angestoßen und ein möglicher Liefertermin ermittelt. Am Knoten Erzeugnis erfolgt ein Eintrag auf der Zeitereignisliste für geplante Zugänge. Fehlt das vorhandene Rohmaterial, wird die Beschaffung ausgelöst. Für bestimmte Rohmaterialien mit gebräuchlichen Durchmesser- und Werkstoffklassen erfolgt eine verbrauchsgebundene Bedarfsauslösung, wobei Restriktionen (z.B. ausreichender Lagerplatz vorhanden) berücksichtigt werden. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Mengenplanungsstrukturmodelle des Zahnradfertigers Erzeugnisse im Mengenplanungsstrukturmodell W2332-01: Produktionslogistik 8 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI An die Mengenplanung schließt sich eine Durchlaufterminierung an. Bedingt durch das einfache Erzeugnisspektrum reichen im Wesentlichen fünf Standardablaufstrukturen aus, um die Fertigung zu beschreiben. Die Durchlaufterminierung erfolgt bei diesem Unternehmen aufgrund der durchgängig einstufigen Erzeugnisstruktur sinnvollerweise direkt auf Vorgangebene. Eine gleichzeitige Berücksichtigung der Kapazitäten innerhalb der Durchlaufterminierung kann zumindest für einzelne Gebrauchsfaktorgruppen erfolgen, da diese in den Ablaufstrukturmodellen bereits berücksichtigt werden. In der nachfolgenden Kapazitätsterminierung werden die vorterminierten Aufträge unter Beachtung der vorhandenen Kapazitätsangebote eingelastet. Mit Bezug auf die untersuchten Organisationstypen kann von einer Werkstattreihenfertigung, also einer Kombination aus Werkstattfertigung und Reihenfertigung gesprochen werden. Wie bei der reinen Reihenfertigung erfolgt die Anordnung der Arbeitssysteme gemäß der zur Herstellung des Erzeugnisses erforderlichen technologischen Reihenfolge. Einzelne Bearbeitungsstationen bzw. zusammengefasste Gruppen von Arbeitsstationen können übersprungen werden. Wie bei der Werkstattfertigung können alternative Gebrauchsfaktoren genutzt werden bzw. abweichende Bearbeitungsreihenfolgen realisiert werden. Die Modelle lassen sich somit aus einer Folge von Grundbausteinen des Typs WSF_3 beschreiben, wobei von der Grundreihenfolge abgewichen werden kann. Das Modell verfügt über alle zur Verfügung stehenden Gebrauchsfaktoren. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Standardablaufstrukturmodelle des Zahnradfertigers W2332-01: Produktionslogistik 9 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Fertigungsorganisationsbezogener Graph des Produktionsablaufs des Zahnradfertigers W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Referenzmodell des PPS-Konzeptes des Zahnradfertigungsbetriebes W2332-01: Produktionslogistik 10 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion - Bedarfsorientierter hierarchische Vorgehensweise / Manufacturing Ressource Planning (MRP) HNI Auswahl von Attributen der Gebrauchsfaktorklasse Drehmaschine Auswahl von Attributen der Gebrauchsfaktorklasse Abwälzfräsmaschine W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Eine verbrauchsorientierte Vorgehensweise löst Aufträge aufgrund erfolgter Verbräuche und daraus abgeleiteter verfügbarer Bestände aus. Diese Auslösung ist losgelöst von einer Erzeugnisstruktur, in der die jeweiligen Verbrauchsfaktoren verwendet werden. Damit verbunden sind wesentliche organisatorische Festlegungen wie die feste Zuordnung von Produkt und Gebrauchsfaktor oder die Zuordnung von Verbrauchsfaktor und Lagerplatz. Die Produktion wird als Reaktion auf Bestandsentnahmen mit begrenzten Auftragsmengen angestoßen. Neben dem Abgangs- und dem Bestandsrisiko müssen auch die Zugangsrisiken, verursacht u. a. durch die Bestandsverfügbarkeit der Gebrauchsfaktoren abgedeckt werden. Sind diese Risiken begrenzt, so kann auf diese Art mit einem Minimum an organisatorischen Aufwand produziert werden. Isolierte Verbrauchsfaktorknoten als Graph des Produktionsablaufs W2332-01: Produktionslogistik 11 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Eine spezielle Form eines verbrauchsorientierten Vorgehens ist das KANBAN-System. Ziel des KANBAN-Systems ist die „Just-in-time“-Produktion. Dabei soll nur die benötigte Menge gefertigt werden und die Steuerung durch Selbstregulierung erfolgen. Hilfsmittel dazu ist ein Beleg, der jeweils einem Behälter und damit einem Transportlos zugeordnete „KANBAN“. Als Signalgeber der KANBAN Materialbestellungen, Fertigungsaufträge, Montageaufträge und Transporte aus (Holprinzip; interdependente selbststeuernde Regelkreise). Mögliche Informationen auf einer KANBAN-Karte sind z. B. Sachnummer, Benennung, Skizze, Verwendung, Bedarfsmenge, Lieferzeit, Verpackungsart, Zieladresse, Herkunftsadresse, Arbeitsplandaten, Teilefamiliennummer, Behälterart, Menge pro Behälter, Anzahl der Karten im Umlauf, Barcode usw. Schematische Darstellung einer KANBAN-Karte W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Beispiele zweier KANBAN-Karten Besonders ist darauf hinzuweisen, dass bei diesen Beispielen zwei- bzw. dreimal je Tag bereitgestellt wird. Ziel ist hier, dass bspw. vor einer Schicht alle Materialien bereitgestellt sind und nicht während der Schicht nach Material gesucht, transportiert usw. werden muss, sondern ausschließlich produziert wird. Transportlos ist dann z. B. das Fertigungslos einer Schicht, das ggf. aus mehreren Behältern bestehen kann. KANBAN-Karte - 2 Lieferungen/Tag W2332-01: Produktionslogistik 12 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI KANBAN-Karte - 4 Lieferungen/Tag W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Die hier festzustellende Übereinstimmung von Bestellpunkt und -zyklus adressiert die Hauptvoraussetzung für eine verbrauchsorientierte Vorgehensweise: Eine qualitativ und quantitativ konstante Produktion. Häufigere Änderungen in Produktionsablauf und -mengen würden einerseits eine nicht praktikable ständige Neuauslegung der Regelkreise bedingen und andererseits durch Überschreiten der Bestellpunktmengen die Lieferfähigkeit gefährden. Eine Glättung der Nachfrage durch Standardisierung und Teilefamilienbildung ist daher Bestandteil der KANBAN-Konzepts. Die weitgehende Entsprechung von Menge und Zeit bei einer weitgehend konstanten Produktionsgeschwindigkeit führt zu einem zyklischen Vorgehen. Arbeitsweise des KANBAN-Systems bei tage-/schichtweiser Bereitstellung W2332-01: Produktionslogistik 13 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Lean Factory – die Gruppe für schlanke Prozessketten W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Gegenüberstellung von Zwei-Karten-, Ein-Karten- und Signal-Karten-KANBAN-System W2332-01: Produktionslogistik 14 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Im Zwei-Karten-System wird zwischen zwei KANBANs unterschieden: a. Aufgabe des Transport-KANBAN ist das Auslösen des Behältertransportes zwischen zwei Arbeitssystemen. Sein Weg ist der Kreislauf zwischen dem Produktelager von Arbeitssystem n-1 und dem Verbrauchsfaktorvorrat von Arbeitssystem n. b. Die Aufgabe des Produktions-KANBAN ist das Auslösen von Fertigungsaufträgen. Sein Weg ist der Kreislauf zwischen Arbeitssystem und Produktelager n. Nicht dargestellt ist der Rücktransport der leeren Paletten. Materialfluss und Zirkulation der KANBAN-Karten W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Sehr nahe einer konventionellen verbrauchsorientierten Mengenplanung, bei der Fertigungslos und Transportlos nicht mehr übereinstimmen, kommt das Arbeiten mit dem Signal-KANBAN. Mehrere KANBANs werden zu einer Bestellung mit einer bestimmten Bestellmenge zusammengefasst. Arbeiten mit Signal-KANBAN W2332-01: Produktionslogistik 15 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Mit der Bestimmung der KANBAN-Anzahl wird der maximale Bestand einer Verbrauchsfaktorklasse auf der betreffenden Produktionsstufe festgelegt. Die Anzahl der KANBANs bestimmt sich mit y © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn b Anzahl der KANBANs für eine bestimmte Verbrauchsfaktorklasse Durchschnittlicher Bedarf für diese Verbrauchsfaktorklasse pro Zeitabschnitt Wiederbeschaffungszeit in Zeitabschnitten Kapazität eines Behälters für diese Verbrauchsfaktorklasse Sicherheitsfaktor dwbz a SF zu y (b dwbz (1 SF)) / a Der Bedarf b wird auf Grundlage des mittelfristigen Absatz- und Produktionsprogramms ermittelt. Nach einer Umformung entspricht diese Formel der Bestimmungsgleichung für den Meldebestand bei der verbrauchsgesteuerten Disposition (Bestellpunktverfahren): a y b dwbz (1 SF) Der Bestand entspricht somit dem geplanten Verbrauch während der Wiederbeschaffungszeit zuzüglich eines Sicherheitsbestands. Die Anzahl der KANBANs muss einen ausreichenden Bestand sicherstellen, so dass der Produktionsfluss ohne Unterbrechungen gewährleistet ist. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Beispiel für eine Anwendung des KANBANSystems (Ein-Karten-KANBAN/SignalKANBAN); (nach Beschaffungspraxis) W2332-01: Produktionslogistik 16 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Beispiel: Pressteilförderanlage Im Folgenden soll die Steuerung des Materialflusses in einer Pressteilförderanlage betrachtet werden. Dabei werden Pressteile aus dem Presswerk im Rohbau zu Karossen zusammengeschweißt (montiert). Diese Teile werden entweder direkt bereitgestellt (Bypass) oder im Pressteilelager zwischengelagert. Entsprechend erfolgt der Rücktransport der entleerten Behälter/Gestelle: Falls ein im Rohbau entleerter Behälter direkt im Presswerk verwendet werden kann, wird direkt zurücktransportiert (Bypass), andernfalls im Leergutlager zwischengespeichert. Schnittstellen zwischen den Transportsubsystemen und angrenzenden Systemen W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Transportgut der Pressteilförderanlage sind leere und mit Pressteilen gefüllte Gestelle. Die Identifikation des Vollguts erfolgt durch die Sachnummer auf der Begleitkarte (BK) in einer Tasche am Gestell. Zwei Klassen von Förderhilfsmitteln sind zu unterscheiden: nicht umrüstbare kleine Gestelle, die eine feste Transportmittelnummer (Klassenbegriff) besitzen umrüstbare große Gestelle, die am Umrüstplatz eine veränderliche Transportmittelnummer (TPMNummer) erhalten. Damit ist für große (Leer-)Gestelle kein Bypass am Leergutlager vorbei möglich. Begleitkarte W2332-01: Produktionslogistik 17 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Damit ist für große (Leer-)Gestelle kein Bypass am Leergutlager vorbei möglich. Als Transportsystem zur Ver- und Entsorgung des Rohbaus und des Presswerks wird ein fahrerloses Transportsystem eingesetzt. Es wird grob (Bahnhof-Bahnhof) und fein verteilt (bis zum Verbraucher). Eine Lastübergabestation ist eine Schnittstelle zwischen Transportsystem und angrenzendem System/zwischen einzelnen Transportsubsystemen. Ein Bahnhof umfasst mehrere zusammengefasste Lastübergabestationen. Aufgabeplätze sind Lastübergabestationen, von welchen Gestelle (Voll- und Leergut) aus angrenzenden Systemen an beliebiger Stelle in das Transportsystem eingeschleust werden können. Das Aufsetzen der Gestelle erfolgt manuell mit Hilfe von Gabelstaplern oder Hubwagen. An den Übergabeplätzen wird ein vollautomatisches Umladen der Gestelle aus einem Transportsubsystem in ein anderes oder aus einem angrenzendem System (z. B. Pressteilelager) in das Transportsystem bzw. umgekehrt durchgeführt. Für sie wird angenommen, dass die Gestelle sofort manuell, z. B. mit Gabelstaplern, entnommen werden und den Bereich der Pressteilförderanlage verlassen. Die Abnahme eines Gestells wird daher nicht an die übergeordnete Steuerung gemeldet. Die Bereitstellplätze sind entweder dem Grobverteilsystem oder einem bzw. mehreren Verbrauchern der Feinverteilsysteme und dort fest zugeordnet. Hier muss ein volles Gestell nicht sofort entfernt werden. Durch eine Abnahme wird in der übergeordneten Steuerung automatisch eine Nachlieferung ausgelöst. Vom Bereitstellplatz zum Entnahmeplatz und zurück wird mittels Gabelstapler transportiert. W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Identifizierung von Leer- und Vollgut W2332-01: Produktionslogistik 18 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Auslösung des getakteten Nachschubs von Leergestellen für das Presswerk: Sobald am Identifikationspunkt (I-Punkt) ein volles Gestell entnommen wird, erfolgt die Anzeige für einen möglichen Nachschub von Leergestellen. Versorgung des Presswerks mit leeren Gestellen W2332-01: Produktionslogistik © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Ablaufschema bei der Versorgung der Verbraucher im Rohbau mit Pressteilen W2332-01: Produktionslogistik 19 31.03.2014 Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Teile von geringerem Wert werden grundsätzlich vom Pressteilelager abgerufen und in der einfachsten Form verbrauchsorientiert bereitgestellt. Hier wird aber nicht physisch der KANBAN (die Begleitkarte), sondern über Datenleitung der Verbrauch gemeldet. Ebenso wird der Auslagerauftrag vor Ort über Datenleitung angestoßen. Abruf von Pressteilen aus dem Lagerbereich W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Teure Teile werden anders behandelt. Zunächst werden sie nicht ausschließlich verbrauchsorientiert angestoßen. Vielmehr wird dieser Verbrauch mit dem tatsächlichen Fahrzeugprogramm gegengecheckt. Gegebenenfalls wird ausschließlich gemäß Fahrzeugprogramm bereitgestellt. Dann ist nicht der Verbrauch, sondern der Montagebeginn im Fahrzeugprogramm der Auslöser. In jedem Fall wird abgeprüft, ob überhaupt ein weiterer Bedarf vorliegt. Zum anderen wird geprüft, ob für Leer- und Vollgut nicht innerhalb einer gewissen terminlichen Bandbreite ein Bypass erreicht werden kann: Ein Leergestell wird direkt zum Presswerk, ein Vollgestell direkt zum Rohbau transportiert. Das Bild zeigt diese Auftragsbearbeitung für Voll- und Leergut, wenn im Rohbau Leergut entsteht (Bringeauftrag für Vollgut, Holauftrag für Leergut). W2332-01: Produktionslogistik 20 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Bearbeitung von Terminaufträgen für Voll- und Leergut W2332-01: Produktionslogistik Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Anstoß im Presswerk: Hier werden Leergestelle für die Transportlosbildung von Pressteilen angefordert (Bringauftrag für Leergut) und lediglich versucht, die Bypass-Situation herzustellen. In diesem Beispiel wird behälterweise abgebucht. Wie groß der tatsächliche Teilebestand an der Montagelinie tatsächlich ist, kann nicht verfolgt werden. Eine zweite Ungenauigkeit entsteht bei Terminaufträgen dadurch, dass von bestimmten „Zählpunkten“ ausgehend abgerufen wird. Diese Zählpunkte liegen nicht am tatsächlichen Einbauort. Somit wird relativ zum Einbauort im Falle der Terminorientierung immer (etwas) zu früh oder zu spät abgerufen. W2332-01: Produktionslogistik 21 31.03.2014 © Prof. Dr.-Ing habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Das Herstellen einer im Kontext der Umwelt konsistenten Produktion – Verbrauchsorientierter Anstoß der Produktion HNI Auftragsbearbeitung beim getakteten Abruf von Leergut W2332-01: Produktionslogistik 22