Produktionsplanung ist ein immer komplexer werdender Wissensbereich. Die Erstellung eines perfekten Produktionsplans, in dem unterschiedliche, bisweilen einander ausschließende Anforderungen zu berücksichtigen sind, ist in der Praxis häufig nicht möglich. Dies ist auf die Komplexität des Themas selbst und die zeitlichen Limitierungen der Arbeitsprozesse im Unternehmen zurückzuführen.
Um einen möglichst effektiven Produktionszeitplan zu erreichen, kann der Planer auf fortgeschrittene, mathematische Optimierungsalgorithmen zurückgreifen. Sie ermöglichen es, zu den jeweiligen Bedingungen die beste Lösung zu finden, die die vorgegebenen Leitlinien, Prioritäten und Einschränkungen erfüllt. Damit die Algorithmen effektiv genutzt werden können, die in einem akzeptablen Zeitrahmen gute Lösungen anbieten, müssen geeignete Automatisierungsinstrumente vorhanden sein.
Zu diesen Instrumenten gehören computergestützte APS-Systeme (Advanced Planning and Scheduling). Sie ermöglichen die Erstellung hochoptimierter Produktionspläne in kürzester Zeit. Das APS-System ermöglicht die Planung von Tätigkeiten für viele Produkte und Arbeitsplätze gleichzeitig. Der erstellte Zeitplan wird in einem interaktiven Gantt-Diagramm visualisiert. Ein mit entsprechenden Rechten ausgestatteter Benutzer, kann ihn bei Bedarf per „Drag and Drop“ korrigieren.
Produktionsplanung – Optimierungsalgorithmen
Bedingt durch ihre Funktionsweise können Algorithmen zur Produktionsplanoptimierung grob in zwei Gruppen unterteilt werden. Bei der ersten Gruppe handelt es sich um s.g. Konstruktionsalgorithmen, bei der zweiten um Korrekturalgorithmen.
Konstruktionsalgorithmen erstellen Lösungen von Grund auf. In jedem weiteren Schritt (Iteration) wird ein weiteres Teillösungselement hinzugefügt. Der Algorithmus fügt in weiteren Iterationen weitere Teillösungen hinzu, bis eine vollständige Lösung entstanden ist. Konstruktionsalgorithmen bilden eine Lösung nach bestimmten Regeln (Prioritäten).
Hier sind einige beispielhafte Regeln, die bei der Sequenzierung von Produktionsvorgängen angewendet werden.
- Schnellstmöglicher Ausführungstermin (EDD – Earliest due date);
- Nach Reihenfolge der Meldungen (FC/FS – First come/first served);
- Kürzeste Bearbeitungszeit (SPT – shortest processing time);
- Längste Bearbeitungszeit (LPT – longest processing time);
- Kürzeste verbleibende Ausführungszeit (LWR – least work remaining);
- Längste verbleibende Ausführungszeit (MWR – most work remaining);
- Zufallsauswahl (random) – dient häufig als Referenz für die Bewertung anderer Regeln.
Konstruktionsalgorithmen erzeugen Lösungen in einer verhältnismäßig kurzen Zeit. Die generierten Lösungen sind jedoch oft nicht optimal. Zur weiteren Optimierung dienen Korrekturalgorithmen. Zu den geläufigsten Algorithmen der APS-Systeme gehören unter anderem:
- TABU – Suche mit Verboten
- SB – Shifting-Bottleneck
- Genetische Algorithmen
- Simuliertes Ausglühen
Produktionsplanung – Schwierigkeiten und Einschränkungen
Die Möglichkeit einer automatischen und optimalen Produktionsplanung stellt für die Unternehmen einen eindeutigen Vorteil dar. Allerdings muss man sich bewusst sein, dass eine erfolgreiche APS-Implementierung echte Herausforderungen mit sich bringt.
APS erfordert große Mengen an Informationen, die bei der Erstellung und Optimierung von Plänen und Zeitplänen verwendet werden. Darunter u. a.:
- Parameter von Technologie- und Produktionsvorgängen
- Zykluszeiten
- Vorgangssequenzen
- Parameter von Maschinen, Werkzeugen, Materialien
- Umrüstungszeiten (Umrüstungsmatrix)
- Arbeitnehmer-Kompetenzmatrix
- Überlappende Vorgänge (overlapping)
- Vorgänge und alternative Ressourcen
Die dem APS-System zur Verfügung gestellten Daten müssen immer präzise und aktuell sein. Selbst eine geringfügige Änderung des gefertigten Sortiments, wie z. B. die Einführung einer neuen Farbe der Artikel, erfordert unter Umständen eine Änderung der Umrüstungsmatrix oder anderer Einstellungen im System. Etwaige Versäumnisse bei der Aktualisierung der Daten führen dazu, dass die erzielten Ergebnisse von den tatsächlich optimalen Ergebnissen abweichen. Ein Teil der vorliegenden Informationen wie z. B. die Verfügbarkeit von Ressourcen ändert sich häufig (weitere einen Plan beeinflussende Ereignisse sind z.B. Maschinenstillstände, Materialmangel, Krankheiten der Mitarbeiter usw.). Bei der Erfassung von Informationen aus der Produktionshalle können MES-Produktionsleitsysteme und SCADA-Produktionsleitsysteme behilflich sein. Sobald sie in das APS-System integriert sind, sorgen sie dafür, dass relevante Daten automatisch immer in einer aktuellen Fassung vorliegen.
Herangehensweise der Planer
Eine der größten Herausforderungen bei Einführung eines APS-Systems kann es sein, einige der Planer von den Vorteilen des Systems zu überzeugen. Die Komplexität der bei der Planerstellung durch das APS zu berücksichtigen Aspekte, kann ein Nichtnachvollziehbarkeit der getroffenen Entscheidungen in der Produktionsplanung für einige Benutzer zur Folge haben. Die generierten Lösungen können von den Erfahrungen oder Gewohnheiten der Planer abweichen. Bei einigen von ihnen kann dies zu Unmut und Ablehnung führen.
Ein wichtiger und häufig unterschätzter Aspekt der Einführung eines computergestützten Systems ist die Verwendung durch die Nutzer. Um diese Risken zu minimieren lohnt es sich, die Planer bereits in die Auswahlphase der Software einzubeziehen. Sie sollten die Möglichkeit haben, sie während der Referenzbesuche zu bewerten. Darüber hinaus sollten sie Gelegenheit haben, in vom Anbieter organisierten Workshops die Anwendung kennen zu lernen.
Implementierungskosten des APS
In einigen, insbesondere in kleineren Unternehmen, ist der Gesamtpreis ein echtes Hindernis für die Einführung eines APS-Systems. Daher ist es wichtig zu wissen, dass hierzu eine kostengünstigere Alternative existiert. Diese ist ein cloudbasiertes APS-System, das gegen eine periodische Nutzungsgebühr dem Unternehmen zur Verfügung gestellt wird. Dank der Zahlung einer Gebühr ist es nicht erforderlich, große, einmalige Investitionen mit mehrjährigen Abschreibungsfristen zu tragen.
Eine unzureichende Digitalisierung der Produktionsplanung stellt ein erhebliches Hindernis für das Entwicklungspotential vieler Unternehmen dar. Deshalb lohnt es sich, die sich daraus ergebenden Möglichkeiten, näher kennen zu lernen und diese dann auch zu nutzen.
