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15.05.1987 - 

PPS-Systeme

CIM-Diskussion verändert Anforderungsprofil

Die Diskussion um künftige CIM-Konzepte hat in der PPS-Welt einen

grundlegenden Wandel initiiert. Auf die Produktionsplanungs- und -

steuerungssysteme kommen folglich Anforderungen zu, denen viele der heute verfügbaren Produkte nicht gewachsen sind, Erhard Kazmaier* gibt einen Überblick über den State-of-the-Art.

Bisher worden PPS-Systeme allein auf ihre Fähigkeit hin bewertet, Bestände und Durchlaufzeiten zu reduzieren, die vorhandenen Kapazitäten gleichmäßig auszulassen und geplante Termine einzuhalten. In den letzten Jahren drängt jedoch eine neue Anforderung unter dem Schlagwort CIM in den Vordergrund. Nun stellt sich die Frage, ob die bestehenden PPS-Systeme CIM-gerecht ausgelegt sind.

Der Grundgedanke von CIM ist, durch einen geschlossenen Informationsfluß Bearbeitungsredundanzen und Informationsübertragungszeiten so zu verringern, daß der gesamte Fertigungsprozeß beschleunigt wird und die Flexibilität des Unternehmens für Kundenwünsche steigt. Abbildung 1 zeigt vereinfacht die wichtigsten Zusammenhänge zwischen PPS und den C-Systemen.

Unter dem Aspekt, ob ein PPS-System Mittelpunkt oder Hindernis für CIM-Konzepte sein kann, ergeben sich folgende Kriterien:

- Ist bereits eine durchgängige PPS-Lösung vorhanden?

- Arbeitet das PPS-System mit einer flexiblen und allgemein zugänglichen Datenbank?

- Wie schnell ist der Informationsfluß im PPS-System zwischen Auftragsabwicklung im Vertrieb und der Versandsteuerung?

- Plant das PPS-System auch alle Produktionsfaktoren und werden sie genau genug geplant?

- Ist das PPS-System mit wirksamen Regelungsfunktionen versehen?

Nur wenige Unternehmen haben es geschafft, ein integriertes System zur Produktionsplanung und -steuerung zu realisieren. Viele haben auf halber Strecke wegen zu großer, meist organisatorischer Probleme aufgegeben.

Diese Lösungen sind dann durchzogen mit den unterschiedlichsten Organisationsmitteln. Hier findet man neben einem pendelkartengesteuerten Einkauf auch noch Lochkartensysteme zur Abrechnung von Löhnen. Häufig sind bereits im PPS-Bereich unschöne Redundanzen eingegangen worden, wenn zum Beispiel für das Subsystem "Plankostenrechnung" spezielle Arbeitspläne verwaltet werden, die mit den in der Fertigung verwendeten Arbeitsplänen außer dem Namen nichts Gemeinsames haben.

Zwischen einzelnen Modulen aus dem einen oder anderen Standard-Software-System gibt es viele individuelle Programme, mit denen man der Unlust der Betriebe, eingeschliffene Abläufe zu verändern, gekonnt aus dem Wege ging. Dafür stehen andere wichtige PPS-Funktionen noch als weißer Fleck im Real-Werungsplan. Die meisten dieser steckengebliebenen PPS-Realisierungen können bestenfalls als Paper-Printing-Systeme gelten. Diese Systeme bilden aber keine Basis für CIM-Ansprüche, sondern sind eher ein unüberwindbares Hindernis. Man kann die Fabrik der Zukunft eben nicht auf einer PPS-Ruine von gestern aufbauen.

Im Gegensatz zu den CAD-Systemen nutzen die meisten PPS-Systeme heute allgemeingültige Datenbanken - zumindest im Bereich der Stücklisten- und Arbeitsplanorganisation. Wie Abbildung 1 aufzeigt, ist die Nutzung einer gemeinsamen Datenbasis eine wichtige Voraussetzung für CIM-Realisierungen. Hier besteht eine gute Möglichkeit, die Stücklistenorganisation der CAD-Systeme in das PPS-System zu integrieren. Die in CAD-Systemen oft vorhandenen Funktionen- zur Klassifizierung von Teilen und Suchfunktionen über Sachmerkmale können ebenfalls in die im PPS-Bereich bereits vorhandenen Funktionen integriert werden. PPS-Systeme stellen hier einen möglichen Mittelpunkt für CIM-Konzepte dar.

Leider sind komplexe Datenbanklösungen über die Basisdatenorganisation hinaus in PPS-Systemen seltener anzutreffen, da sie die Vermarktbarkeit behindern. Das heißt aber, daß die Daten der anderen PPS-Subsysteme, zum Beispiel die der Fertigungssteuerung, nicht mehr mit den CAM-Systemen verbunden werden können. Neben dem Integrationsaspekt spielen gerade in diesem Bereich andere Argumente für eine Datenbank, wie DV-technische Abbildung realer Prozesse und Sicherheit der Daten, eine überragende Rolle.

Im Bereich der C-Systeme und in manchen PPS-Systemen ist also ein gemeinsames Hindernis anzutreffen. PPS- und C-Produkte, die nicht auf breiter Basis eine flexible und allgemeine Datenbank einsetzen, bilden für CIM-Konzepte ein Hindernis - sie werden vom Markt verschwinden oder exotische Inseln bleiben.

Herkömmliche PPS-Systeme sind heute noch von Batch-Verarbeitungen durchzogen und folgen einem Sukzessivplanungskonzept. Das bedeutet, daß die PPS-Funktionen aus Abbildung 1 in fixen Zeitabständen und nacheinander ablaufen. Die Zeitabstände betragen zum Beispiel eine Woche oder Dekade. Von einem schnellen Informationsfluß kann nicht mehr gesprochen werden, wenn zwischen Auftragseingang im Vertrieb und Freigabe des ersten Arbeitsganges in der Werkstatt mehrere Wochen vergehen müssen.

Ein Batch-orientiertes PPS-System mit Sukzessivplanung ist nicht CIM-geeignet, da eine mit viel Aufwand und Kosten realisierte Koppelung der C-Systeme zwar partiell eine höhere Geschwindigkeit im Informationsfluß bringt, die aber insgesamt nicht umgesetzt werden kann.

Nur ein PPS-System, das in der Lage ist, den Informationsaustausch mit den C-Systemen zu einem schnellen Informationsfluß zwischen Auftragsabwicklung im Vertrieb und dem Versand umzusetzen, läßt sich als CIM-geeignet bezeichnen.

Abbildung 2 zeigt, daß die PPS-Subfunktionen wie in einem Getriebe miteinander verzahnt werden müssen. Wenn man den Austausch von Informationen mit Umdrehungen von Zahnrädern vergleicht, wird klar, daß das Einspeisen eines neuen Auftrags sofort eine Reaktion in der Werkstatt auslösen kann. Am Getriebemodell erkennt man auch, daß die PPS-Subsysteme gleichzeitig arbeiten müssen und nicht mehr sukzessiv. Eine technische Änderung im CAD/CAP-Bereich hat sofort ihre Auswirkung in der Material- und Kapazitätswirtschaft.

DV-technisch wird dies durch totalen Datenbankeinsatz, durch Verwendung von Aktionsbriefkästen, Dialogverarbeitung und Triggerfunktionen realisiert. Kundenaufträge können so binnen weniger Minuten vom Vertrieb bis in die Fertigung beziehungsweise in die jeweilige Beschaffungsstelle durchgereicht werden.

Für die Herstellung von Produkten werden in der Regel mehrere Produktionsfaktoren gemeinsam benötigt. Eine geplante Arbeit kann zum Beispiel erst dann begonnen werden, wenn

- die Maschine frei ist,

- das benötigte Werkzeug vorhanden ist,

- das benötigte Ausgangsmaterial bereitsteht und

- der geeignete Werker frei ist.

Fehlt nur einer dieser vier Produktionsfaktoren, verzögert sich der Arbeitsbeginn. Die unnötige Bereitstellung der anderen Ressourcen verursacht im Unternehmen sogar unnötige Kosten.

Herkömmliche PPS-Systeme planen die Produktionsfaktoren normalerweise nicht gemeinsam ein, sondern nacheinander und berücksichtigen oft auch nur die klassischen Produktionsfaktoren wie Material und Kapazitäten. Werkzeuge, Vorrichtungen, NC-Programme, Personen werden stillschweigend als unbegrenzt verfügbar angenommen. Das Planungsergebnis hat dadurch eine schlechte Qualität, denn zwischen den geplanten Einsatzterminen für Material und Arbeit liegen erhebliche Diskrepanzen und der Bedarf eines Werkzeugs ist im DV-System Oberhaupt nicht bekannt. Für CIM-Überlegungen bedeutet das, daß zwischen die Planungsergebnisse des PPS-Systems und die CAM-Systeme

ein sachkundiger Mitarbeiter als Schnittstelle geschaltet werden muß, um die Fehler und Unzulänglichkeiten des PPS-Systems zu korrigieren.

Wenn dagegen ein PPS-System die Produktionsfaktoren simultan plant und auch alle Produktionsfaktoren berücksichtigt, sind erheblich bessere Planungsergebnisse möglich, die eher einen automatischen Betrieb ermöglichen. Diese Simultanplanung läßt sich in einem Schichtenmodell darstellen.

Schichtenmodell dient als Basis für CAM-Anschluß

Die Schicht 1 entspricht der Maschinen- oder Arbeitsplatzschicht. Hier sind vier Aufträge und vier Maschinen mit ihren jeweiligen Produktionsbedingungen (vorhandene und benötigte Kapazitäten und Termine) eingetragen. Der erste Arbeitsgang benötigt außer der Maschine noch eine Person oder Personengruppe, dargestellt auf Schicht 2, und verbunden mit dem Arbeitsgang. Außerdem wird ein bestimmtes Werkzeug benötigt (Schicht 3) und ein bestimmtes Material oder Teil (Schicht 4). Alle Arbeitsgänge und Anforderungen von anderen Produktionsfaktoren sind der Realität entsprechend abgebildet und miteinander verknüpft. Bei der Simultanplanung werden bereits bei der Einplanung die Bereitstellungstermine der Produktionsfaktoren synchronisiert. Nur diese Planungsmethode sichert die Bereitstellung der Ressourcen genau in der Weise, wie sie in der Realität benötigt werden, und bietet somit auch eine gute Ausgangsbasis für anzuschließende CAM-Systeme.

Trotz aller Bemühungen um gute und genaue Planungsdaten muß man im Bereich der betrieblichen Ablaufplanung akzeptieren, daß die Ausgangsdaten für Planungen oft nicht in der erforderlichen Qualität vorliegen und daß die Planung zu einem beträchtlichen Prozentsatz durch Einflüsse gestört wird, die in den Betrieben nur als statistische Größe bekannt sind. Solange die Fertigungsprozesse nicht total automatisiert und zu 100 Prozent ausfallsicher sind, wird die geplante Ausführungszeit immer von der tatsächlich gebrauchten Zeit abweichen. Ein, brauchbares

Planungsergebnis ist dann erreicht, wenn sich ein nur geringer mittlerer Planungsfehler einstellt, dessen Einzelwerte nicht zu breit streuen. Diese vorhandenen Planungsunsicherheiten erfordern in PPS-Systemen eine Regelungsfunktion, die in der Lage ist, die einzelnen Unter- oder Überschreitungen der Planwerte gegeneinander auszugleichen.

Auch hier versagen die meisten in der Praxis vorhandenen PPS-Produkte. Herkömmliche Systeme besitzen keinerlei Regelungsfunktion. Sie versuchen, den einmal aufgestellten Plan zu verfolgen, auch wenn er bereits durch allerlei Ereignisse überholt ist: Geplant wird etwas ganz anderes, als im Betrieb tatsächlich stattfindet. Da die in diesen

Planungssystemen hinterlegten Informationen bereits nach kurzer Zeit nicht mehr gelten, kann sich kein CAM-System mehr auf diese Daten verlassen. Die CAM-Systeme werden in diesem Fall immer der korrigierenden Hand eines Menschen bedürfen.

Regelungsfunktion räumt mit Betriebsstörungen auf

Unabdingbare Voraussetzung für ein CIM-geeignetes PPS-System ist also eine Regelungsfunktion, die in der Lage ist, die systembedingten Planungsungenauigkeiten und die laufend auftretenden Störungen des Betriebes auszumerzen.

Methoden der Fertigungsregelung (zum Beispiel die Belastungssteuerung) gleichen den geplanten Fertigungsablauf ständig den tatsächlichen Abläufen an. Bei Abweichungen der Ist-Werte werden die Soll-Werte sofort korrigiert und auf ihre Auswirkungen hin überprüft. Ein Regelungswerk mit einer kurzen Totzeit ist in der Lage, den geplanten Auftragsbestand auf einem hohem Aktualitätsniveau zu halten und bietet damit gute Voraussetzungen, daß CAM-Systeme die Daten des PPS-Systems nutzen können.