Melden Sie sich hier an, um auf Kommentare und die Whitepaper-Datenbank zugreifen zu können.

Kein Log-In? Dann jetzt kostenlos registrieren.

Falls Sie Ihr Passwort vergessen haben, können Sie es hier per E-Mail anfordern.

Der Zugang zur Reseller Only!-Community ist registrierten Fachhändlern, Systemhäusern und Dienstleistern vorbehalten.

Registrieren Sie sich hier, um Zugang zu diesem Bereich zu beantragen. Die Freigabe Ihres Zugangs erfolgt nach Prüfung Ihrer Anmeldung durch die Redaktion.

25.11.1983 - 

Zukünftige Anforderungen und Möglichkeiten in der Produktionsplanung:

CAE-Systeme greifen in PPS-Konzeption ein

Mit der Zukunft der Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (PPS) befaßt sich Prof. August-Wilhelm Scheer, Direktor des Instituts für Wirtschaftsinformatik an der Universität des Saarlandes, Saarbrücken, in seinem folgenden Beitrag. Große Bedeutung mißt Scheer einer flexiblen Datenbasis zu: Oft zeige sich nämlich, daß vorhandene Datenstrukturen einen Engpaß für weitere Anwendungsmöglichkeiten bilden.

Den Produktionsbereich durchziehen zwei computergestützte Informations- und Steuerungssysteme. Das vorwiegend betriebswirtschaftlich ausgerichtete Produktionsplanungs- und -steuerungssystem umfaßt die Bereiche der Primärbedarfsplanung, Materialwirtschaft, Zeitwirtschaft, Fertigungssteuerung und Betriebsdatenerfassung. EDV-Systeme für diese Problemstellungen sind seit rund 15 Jahren im Einsatz, wobei sich ein weitgehend einheitliches Planungskonzept herausgearbeitet hat.

Dieses zeigt aber Lücken für die Bereiche der kundenauftragsorientierten Fertigung sowie für Fertigungsstrukturen, die nicht denen der Maschinenbauindustrie gleichen, also zum Beispiel die der Konsumgüterindustrie oder chemischen Industrie. Der fortschreitende Einsatz von Datenbanktechniken und Dialogeinsatz sowie die Vernetzungsmöglichkeiten unterschiedlicher Hardwaresysteme beeinflußt die Struktur von Produktionsplanungs- und -steuerungssystemen.

Das primär technisch orientierte EDV-gestützte System umfaßt den computerunterstützten Produktentwurf (CAE), die Produktkonstruktion (CAD) sowie die Fertigung (CAM). Die für diese Gebiete entwickelten Systeme weisen noch nicht den gleichen Standardisierungsgrad auf wie die PPS-Systeme. Hier dominieren Insellösungen, die hochspezialisierte Softwarehäuser zum Teil in Kooperation mit ebenfalls spezialisierten Hardwareherstellern entwickeln.

Während die der Produktion vorgelagerten Bereiche vor allen Dingen durch die gemeinsame Grunddatenverwaltung verknüpft sind, berühren sich die zeitnäheren Funktionen zur Steuerung des Produktionsprozesses und der Produktionsanlagen auch organisatorisch. Gegenwärtig werden vor allen Dingen EDV-Systeme zur Unterstützung der technischen Funktionen entwickelt. Diese greifen aber auch in die Planungskonzeption der PPS-Systeme ein.

Auswirkungen von CAD/CAM

Im Rahmen der computergestützten Konstruktion wird nicht nur die Anfertigung von Zeichnungen beschleunigt und rationalisiert, sondern das EDV-System kann diese Zeichnungen speichern und für weitere Auswertungen zur Verfügung stehen. Eine naheliegende Funktion einer computerunterstützten Konstruktion ist die Weiterverwertung für die Stücklistengenerierung. In der Konstruktionszeichnung sind bereits alle Angaben festgelegt, die für eine Stückliste erforderlich sind: die Teiledefinitionen sowie ihre Zugehörigkeit zu übergeordneten Einheiten und die Anzahl, mit der untergeordnete Komponenten in übergeordnete eingehen.

Mit Hilfe entsprechender Software läßt sich eine Zeichnung automatisch nach gleichartigen Teilen absuchen und somit die Anzahl der eingehenden Komponenten bestimmter Teile erfassen. Bei direkter Übergabe der so erzeugten Stückliste erübrigt sich beispielsweise die Neueingabe für die Materialwirtschaft.

Dieses setzt aber eine Integration von CAD und PPS auf der Datenebene voraus. Hierzu sind von den Herstellern der bekannten PPS-Systeme Anstrengungen zur Realisierung zu erkennen. Es bleibt aber das Problem, daß die Hersteller der PPS-Systeme nicht gleichzeitig auch die Pionierentwickler der CAD-Systeme sind, so daß hier noch mit relativ umständlichen Schnittstellen gearbeitet werden muß. Für die Zukunft ist aber ein engeres Zusammenwachsen zu erwarten.

Eine enge Datenverbindung ist erforderlich, um weitere Vorteile der computerunterstützten Konstruktion, zum Beispiel bei der Simulation unterschiedlicher Konstruktionsalternativen, auszunutzen. Aufgrund von Untersuchungen des VDMA steht fest, daß im Bereich der Konstruktion rund 70 Prozent der Kosten eines Produktes festgelegt werden. Deshalb ist es sinnvoll, der Konstruktion auch Kosteninformationen über die einzusetzenden Materialien sowie über die aus der Konstruktion resultierenden Fertigungsverfahren an die Hand zu geben.

In einem solchen CAD-System kann der Konstrukteur nach Ergänzung eines Standardproduktes aufgrund einer kundenindividuellen Anfrage eine Kostenkalkulation durchfuhren und das Produkt konstruktiv neu gestalten, wenn der errechnete Kostenbetrag ein festgelegtes Limit übersteigt. Gleichzeitig ermöglicht dies dem Konstrukteur, bei besonders zeitkritischen Komponenten sofort einen Bestellsatz anzulegen, ohne auf den üblichen Abteilungsdurchfluß bis zur Einkaufsabteilung zu warten.

Im Rahmen von flexiblen Fertigungssystemen wird eine Kette von Werkzeugmaschinen durch Mikrocomputer gesteuert. Das EDV-Programm legt die Reihenfolgen der Arbeitsgänge und der zu bearbeitenden Teile fest. Damit werden wesentliche Dispositionsfunktionen, die traditionell in den Werkstattsteuerungssystemen der PPS-Systeme enthalten waren, in die Steuerungssysteme von flexiblen Fertigungsystemen verlagert. Hier zeigt sich in einem schnellen, zum Teil sich überschlagenden Entwicklungsvorgang eine typische Tendenz der EDV.

Nachdem die monolithischen Batch-Systeme zur Fertigungssteuerung wegen ihrer unkontrolliert hohen Rechenzeiten weitgehend versagt haben, hat sich ein Trend für Dialogsysteme ergeben, in denen der Disponent am Bildschirm aufgrund der vorliegenden Kapazitäts-und Auftragssituation die Reihenfolge bestimmt. Hierbei kann er am Bildschirm Simulationsstudien anstellen, die ihn bei seiner Entscheidungsfindung unterstützen. Bevor dieser Trend sich in breitem Ausmaß durchgesetzt hat, wird er durch die Verlagerung dieser Funktion in nun wiederum "starre" EDV-Systeme zur Steuerung der flexiblen Fertigungssysteme durchbrochen.

System der Zukunft

Insgesamt ergeben sich damit folgende Auswirkungen von CAD/CAM-Systemen auf PPS-Systeme:

1. Integration der Datenbasis zur automatischen Weiterleitung von Stücklisten

2. Unterstützung der Entscheidungsprozesse während des Konstruktionsvorganges durch betriebswirtschaftliche Daten (Kosten, Beschaffungszeiten)

3. Verlagerung von Dispositionsfunktionen aus der Fertigungssteuerung in die Steuerung von FMS-Systemen (Flexible Manufacturing Systems).

Nach einer von der CADAM Inc. in den USA durchgeführten Untersuchung ergibt sich, daß bei der Einführung von CAD-Systemen zunächst die Unterstützung der Bearbeitung komplexer Funktionen bei den Benutzern im Vordergrund stand, nach Betrieb des CAD-Systems und insbesondere nach dessen mehrjähriger Nutzung aber die Bedeutung der Datenbank dominierte. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Verarbeitungsfunktionen nun bekannt sind und die vorhandenen Datenstrukturen den Engpaß für weitere Anwendungsmöglichkeiten bilden.

Hier kann eine generelle Tendenz gesehen werden: Dem Benutzer stehen in der Zukunft immer benutzerfreundlicher gestaltete Schnittstellen zur EDV zur Verfügung. Das gilt für grafische Ein- und Ausgaben und auch für fachabteilungsbezogene Planungssprachen. Deren Entwicklung, folgt man dem japanischen Konzept für Rechnersysteme der 5. Generation, geht hin bis zur natürlichen Sprache.

Deshalb kommt der Datenbasis, die mit Hilfe dieser Instrumente ausgewertet werden soll, eine dominierende Stellung zu. Die benutzerfreundlichste Abfragesprache ist nutzlos, wenn keine flexible Datenbasis, auf die die Sprache angewendet werden kann, zur Verfügung steht. Aus diesem Grunde erhält auch die Gestaltung der Datenbasis für PPS-Systeme eine immer wichtigere Bedeutung.

Die Verknüpfung der Stammdaten von Stücklisten, Arbeitsplänen, Arbeitsgängen und Betriebsmittelgruppen ist durch die Entwicklung der Datenbanktechnik weitgehend standardisiert worden. Der Einsatz von Datenbanksystemen hat sich für die Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme heute durchgesetzt. Dieses ist eine konsequente Weiterentwicklung der Tatsache, daß die bereits frühzeitig eingesetzten Stücklistenprozessoren Vorläufer der generellen Datenbanksysteme sind. Lediglich Softwarehäuser, die bei der Entwicklung ihrer Systeme auf eine hohe Portabilität Wert legen, sind beim Einsatz von Datenbanksystemen zur Zeit noch etwas zurückhaltend; hier wird sich aber auch in naher Zukunft eine Änderung ergeben müssen.

Bei der Gestaltung der Struktur der Datenbasis sind nicht nur technische Aspekte maßgebend. Die Stücklisten sind zentrale Unternehmensdaten, die sowohl für die Produktionsplanung und -steuerung als auch für die Kostenrechnung (Kalkulation) und weitere angrenzende Bereiche wie Vertrieb und Beschaffung von Beschaffung von Bedeutung sind. Beispielsweise kann die Stückliste über den Produktionsbreich hinaus definiert werden, indem Verpackungsmöglichkeiten und aus Marketinggründen sinnvolle

Produktbündelungen einbezogen werden. Gleichzeitig legt die Definition der Teile innerhalb einer Stückliste die Datenbasis für Kalkulationszwecke fest. Berücksichtigt werden müssen auch Verbindungen zur Kostenrechnung und Lohnabrechnung.

Schnittstelle zwischen Vertrieb und Produktion

Wichtige Punkte für Steuerungseingriffe an einem Produktionsplanungs- und -steuerungssystem sind einmal die Festlegung des Primärbedarfs am Anfang des Stufenkonzeptes und zum anderen die Auftragsfreigabe vor der Realisierungsphase. Die Festlegung des Primärbedarfs wird zur Zeit von nur wenigen EDV-Systemen unterstützt. Hier befindet sich eine Schnittstelle zwischen Vertrieb und Produktion.

Empirische Erfahrungen zeigen, daß die von dem Vertrieb an die Produktionsplanung gegebenen Absatzprognosen in der Regel unzureichend sind. Es kommen Abweichungen von zweistelligen Prozentzahlen vor. Wenn aber die Ausgangsdaten der Produktionsplanung so unsicher sind, können die nachfolgenden Planungsschritte nicht zuverlässiger sein. Aus diesem Grunde muß der Planungsschritt für die Festlegung des Primärbedarfs durch den Einsatz von Prognosetechniken, Optimierungsmodellen und Simulationsmöglichkeiten unterstützt werden.

Der zweite wirksame Eingriffspunkt ist die Auftragsfreigabe. Nach ihr setzt die Fertigungssteuerung ein. Die insbesondere in Hannover durchgeführten Studien einer belastungsorientierten Auftragsfreigabe zeigen, daß mit einer abgestimmten Politik, die die Kapazitätssituation des Produktionsbereichs berücksichtigt, Lagerbestände und damit der Kapitalbedarf gesenkt werden können. Hierbei gilt es allerdings zu berücksichtigen, daß ein Kapitalbindungseffekt nur dann erzielt wird, wenn durch die Auftragsfreigabepolitik die Zahlungsströme des Unternehmens verändert werden, daß heißt, wenn sich diese Politik auf die Materialwirtschaft in Form einer veränderten Bestellpolitik oder auf die Einzahlungsströme durch frühere oder höhere Einzahlungen auswirkt.

Holprinzip ist nicht neu

Das gegenwärtig diskutierte "Kanban"-System unterstützt dezentrale Steuerungspolitiken. Die im Zusammenhang mit der Einführung von Kanban-Systemen (Kanban, jap., = Karte; Kanban-System = dezentrales Bedarfsplanungskonzept) auftretenden Tendenzen zur größeren Sicherung der Qualität, Vereinfachung des Produktionsflusses und Erhöhung der Motivation der Mitarbeiter ist außerordentlich begrüßenswert. Sie sind aber auch ohne Anwendung des Kanban-Systems sinnvoll.

Zum Teil besteht der Eindruck, daß mit der Kanban-Euphorie der naive Glaube verbunden ist, man könnte den komplexen EDV-Systemen zur kurzfristigen Fertigungssteuerung entgehen, indem man nun wieder einfachere Organisationsformen einführt. Dieses wird aber nur in ganz begrenztem Umfang der Fall sein. Sinnvoller ist es deshalb, Kanban-Gedanken auch in die EDV-gestützten Fertigungssysteme zu übernehmen.

Das im Kanban-Prinzip verfolgte Pullkonzept (Holkonzept) wird auch von den klassischen PPS-Systemen verfolgt: So bestimmen die Endtermine der Kundenaufträge im Rahmen der Bedarfsplanung die Termine der abgeleiteten Baugruppen und Beschaffungsteile. Gleichzeitig wurde auch bei der Fertigungssteuerung von den verlangten Endterminen ausgehend eine Terminierung der Komponenten durchgeführt (Rückrechnungen).

Das Neue am Kanban-System ist deshalb nicht die prinzipielle Einführung des Holprinzips, sondern die Übertragung dieser Konzeption auf die Verantwortung des einzelnen Mitarbeiters. Aber auch dieses kann unabhängig von der Kanban-Philosophie gesehen werden. Es sollten sich grundsätzlich an jeder Maschinengruppe die verantwortlichen Mitarbeiter dem Holprinzip verpflichtet fühlen: Bei einem Ausgang der Materialzufuhr beispielsweise sollte überprüft werden (und dieses kann eben auch am Terminal geschehen), ob vorhergehenden Produktionsanlagen weiter verarbeitbare Aufträge bereits zur Verfügung stehen.

Personal Computing bringt mehr EDV-Leistung an den Arbeitsplatz der Disponenten. Dieses können einmal benutzerfreundliche Anfragesprachen sein, die mit den zentralen EDV-Systemen gefahren werden oder aber auch dedizierte Mikrorechner (Personal Computer). Wegen der hohen Datenvernetzung innerhalb des Fertigungsbereichs können Personal Computer nur in Verbindung mit übergeordneten EDV-Systemen gesehen werden. Bei der Auswahl von Mikrocomputern ist deshalb die Vernetzungsmöglichkeit mit den übergeordneten Systemen von zentraler Bedeutung.

Hinsichtlich des PPS-Systems der Zukunft gilt es festzulegen, welche Funktionen noch in den herkömmlichen starren Planungssystemen und welche flexibel am Sachbearbeiterarbeitsplatz über den Einsatz benutzerfreundlicher Auswertungssysteme durchgeführt werden sollen. Hierbei ist einerseits zu beachten, daß die in den EDV-Systemen enthaltene Organisationsstruktur für viele, insbesondere mittlere Unternehmungen, eine sinnvolle Hilfe gewesen ist, die sich durch noch so flexible Abfragesprachen ersetzen läßt. Andererseits sollen aber die Sachbearbeiter aktuell und problembezogen eigene Auswertungen durchfuhren können. Aus diesem Grunde ist eine Mischung zwischen einem organisatorisch starren Dispositionssystem und flexiblen Auswertungsmöglichkeiten sinnvoll.

In dem EDV-gestützten Steuerungssystem zwischen Anwendungen und Datenbasis werden die zu verarbeitenden Vorgänge zeitlich, logisch und örtlich koordiniert. Im Trigger-Konzept werden Ereignisse, die einen Bearbeitungsvorgang auslösen, zunächst einer Primärbearbeitung unterzogen. Die daraus resultierenden Änderungen des Produktionsprogramms oder der Einkaufsaufträge werden dann über Schwellwertkontrollen angestoßen.

Bei einer Realtime-Bearbeituung durchläuft beispielsweise ein neuer Kundenauftrag durchgängig alle Planungsstufen bis hin zur Aktualisierung der Fertigungssteuerung. Dieses belastet aber das EDV-System sehr stark. Aus diesem Grunde können Primärverarbeitungsvorgänge gesammelt werden, bis ihre Anzahl oder das Ausmaß der Änderungen die Nachbearbeitung anderer Funktionen sinnvoll macht. Eine solche zeitliche Steuerung der Planung erlaubt zwischen den Extremen Realtime- und Batch-Verarbeitung vielfältige Verarbeitungsformen.

Bei einer hohen transaktionsorientierten Verarbeitung ist es wichtig, daß auch die Logik innerhalb von Transaktionsketten per System überprüft wird. Aus diesem Grunde muß in den Trigger-Konzepten auch erfaßt werden, welche logisch folgenden Aktionen nach einem auslösenden Ereignis durchgeführt werden müssen. Hierbei können sowohl Kommunikation zwischen EDV-Programmen, zwischen EDV-Programmen und Sachbearbeitern als auch zwischen verschiedenen Sachbearbeitern notwendig sein.

Die EDV-Systeme im Fertigungsbereich zeichnen sich durch den Anschluß unterschiedlicher Hardwarekomponenten aus. Zur direkten Erfassung von Leistungsdaten von Produktionsanlagen ist eine Realtime-Verarbeitung notwendig. Dazu eignen sich vor allen Dingen Prozeßrechner. Gleichzeitig erfordern die verschiedenen Steuerungssysteme für Werkzeugmaschinen entsprechende Hardwareeinrichtungen.

Wegen der gezeigten gegenseitigen Abhängigkeiten der Planungs- und Steuerungsfunktionen im Produktionsbereich müssen diese Systeme miteinander über Ringleitungen oder ähnliche Kommunikationseinrichtungen verbunden werden. Die entscheidungsgerechte Zuordnung von Planungs- und Steuerungsfunktionen zu den einzelnen Knoten eines solchen Netzwerkes ist damit von erheblicher Bedeutung. Gleichzeitig lassen sich damit die Anforderungen an den Datenfluß zwischen diesen Rechnerknoten definieren.

Das PPS-System der Zukunft wird also durch folgende Merkmale gekennzeichnet sein:

- wirkungsvolle und flexible Datenbasis sowohl für Grunddaten als auch für Planungsinformationen,

- enge Verbindung technischer Konstruktionsvorgänge mit betriebswirtschaftlichen Daten und Entscheidungsverfahren,

- Mischung aus standardisierten Planungsabläufen, die in festen Programmen vorgegeben sind, und flexiblen Ad-hoc-Auswertungsmöglichkeiten,

- differenzierte Verarbeitungsformen zwischen Realtime- und Batch-Verarbeitung,

- komplexe Folgen von Transaktionen (Vorgangsketten), die durch eine Planungsänderung (net-change) ausgelöst werden,

- hoher Vernetzungsgrad unterschiedlicher Hardwaresysteme zur Verbindung von Planungsfunktionen, Steuerungsfunktionen von Produktionsanlagen und dem Rückmeldesystem.