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28.10.1988 - 

Kybernetischer Ansatz in der Produktionssteuerung

CIM: Mehr nötig als nur neue Konzepte

Plantafeln, Arbeitsanweisungen, Fortschrittskontrolle - sie bilden die Realität in der Produktion nicht wirklich ab. Häufig werden die Wechselwirkungen und die Rückkopplungen der einzelnen Elemente eines Produktionsprozesses übersehen. Detlef F. Pape* spricht sich für autonome Subsysteme aus - und für den Mitarbeiter, der das System als Ganzes verstehen kann.

Die heutige Zeit wird häufig als der Beginn des Informationszeitalters charakterisiert. Der Wert von Informationen war niemals so groß wie heute. Unser Problem besteht nicht darin, irgendeine Information zu bekommen, sondern richtige Daten zur richtigen Zeit aus dem täglichen Informationsüberfluß herauszufiltern. Nachrichtennetzwerke, die mit Hilfe von Telefon, Post oder Satelliten funktionieren und die wir allerorts betreiben, versetzen uns in die Lage, über Vorfälle informiert zu sein, die auf der anderen Seite des Planeten nur einige Sekunden vorher passiert sind. - So binden Informationen die Elemente unserer Welt sehr eng zusammen und verursachen Wechselwirkungen, deren Bedeutung im täglichen Leben enorm zunimmt.

Diese trifft genauso für den Alltag von Mitarbeitern eines Unternehmens zu. Das Zusammenwachsen und Schrumpfen der Märkte erschwert das Weiterbestehen von Unternehmen, die immer noch in prozeßtötenden und funktionalen Strukturen organisiert sind. Solange die Mitarbeiter von Unternehmen ihre Aufgabe nur als ein tayloristisches Ausführen von Funktionen verstehen, werden Dynamik und Flexibilität von solchen Systemen nur eine sehr geringe Ausprägung haben. Dieser Aufsatz versucht zu zeigen, daß die heutigen funktionalen Strukturen für die zunehmende Bedeutung von Wechselwirkungen zwischen den Elementen in fast jedem System nicht mehr zutreffen.

Dies ist im besonderen signifikant für eine komplexe Aufgabe wie die Materialflußsteuerung. Althergebrachte Ansätze waren genauso deterministisch wie das Verständnis des Produktionsprozesses. Heutige Probleme in der Produktion verlangen andere Blickwinkel. Ein Schwerpunkt dieses Artikels liegt darin, auf Wege hinzuweisen, die ein kybernetischer Ansatz für die neuen Anforderungen bereitstellt.

Organisationen sollen wie Organismen handeln

Ein Beispiel für eine "Firma", die schon erheblich länger als 1000 Jahre besteht, ist die Natur. Dieses Unternehmen besteht bereits seit mehreren Millionen Jahren. Wie Frederic Vester in einem Aufsatz darlegt, ist die "Mutter Natur" ein einzigartiges Beispiel für Stabilität und Solidität. Obwohl die Umgebung der Erde sich geändert hat, verschiedene Winkel der Erdachse Eiszeiten oder Hitzeperioden erzeugt haben, ist es der Firma Natur jedesmal gelungen, sich anzupassen und zu überleben.

Wenn wir über künstliche Erzeugnisse des Menschen wie Organisationen, Firmen oder etwas ähnliches reden, neigen wir in der westlichen Welt dazu, deren Hauptziel im Gewinnstreben anzusiedeln. Nunmehr gibt es eine zunehmende Anzahl von Menschen, die als Hauptziel von Organisationen nicht die Gewinnoptimierung, sondern deren Existenzsicherung nennt. Auf diese Weise handeln Organisationen wie Organismen und erlauben die Übertragung und Anwendung biologischer Gesetzmäßigkeiten.

Nach Herbert Marcuse ist einer der vielleicht hervorragendsten Gründe für die lange Überlebensfähigkeit des Kapitalismus dessen Tendenz dazu, seine Opposition zu integrieren. So handelt das System, auf das wir uns alle berufen und mit dem wir sehr zufrieden sind, wie ein Teil der Natur, wie ein Organismus, der versucht, mit den Änderungen der Umgebung zurechtzukommen. Durch die Anpassungen verändert das System aber auch seine Eigenschaften und seine Gestalt.

Der Mensch tendiert jedoch sehr dazu, konservativ und bewahrend zu sein. Wir alle mögen unsere kleinen Gewohnheiten. Das könnte erklären, warum Unternehmen eine recht statische Struktur darstellen. Nichts ist heutzutage schwieriger zu ändern als Organisationen. Sehr häufig durchlaufen Unternehmen zunächst eine tiefgehende Krise, bevor sie dazu bereit sind, sich den aktuellen Anforderungen anzupassen.

Östliche Gesetze in westlichen Unternehmen

Aber noch nicht genug damit. Die Art und Weise, wie wir unsere Unternehmen organisieren, steht im extremen Gegensatz zu dem Stil unserer Wirtschaftsführung. Im Geschäftsleben existieren viele Richtlinien, die letztlich von Gesetzen erzeugt werden. Als Hauptgrund für den Erfolg unseres Systems predigen wir jedoch die Flexibilität und Initiative des einzelnen. Wie verhalten wir uns aber innerhalb unserer Unternehmen? - Dort versuchen wir alles zu organisieren und erklären jedem genau, was er wann zu tun hat.

Ganz besonders in der Produktion lassen wir sehr wenig Raum für persönliche Initiativen. Wir verfügen über Plantafeln, Arbeitsanweisungen, Fortschrittskontrolle, Ablaufplanung, Ablaufbeschreibungen und sehr ausgefeilte Kapazitätspläne. Trotzdem haben wir noch viele Probleme mit Durchlaufzeiten, Kapazitätsauslastungen, fehlenden Teilen oder unzureichenden Mengen, Beständen in der Fertigung. Diese Probleme existieren jedoch nicht in unserem Produktionsmodell. Dort paßt alles genau so zusammen, wie es dem Produktionsplan entspricht.

Es ist sehr verwunderlich, daß wir unsere Firmen mit einem Werkzeug betreiben, welches von vielen Ökonomen als Hauptgrund für das Versagen östlicher Wirtschaftssysteme herangezogen wird. Es wird argumentiert, daß der Plan zentralistische Wirtschaftssysteme so steif und unflexibel machen kann, daß häufig nicht das produziert wird, wofür Bedarf vorhanden ist.

Ein anderer Aspekt dieser initiativentötenden Organisationsform ist, daß Pläne wichtiger werden als Gedanken. Niemand stört sich mehr daran, was passiert; es entsteht kein Enthusiasmus mehr. Dieses Bild ähnelt sehr der Situation, die wir in unseren Unternehmen oder Produktionsstätten vorfinden. Wenn wir dieses ändern wollen, müssen wir es tiefgreifend ändern.

Wir brauchen neue Konzepte, nicht nur einige Maschinen, die wir durch Verbindungen zu automatischen Systemen machen. In der Zukunft müssen wir erheblich mehr in den bedeutendsten Reichtum investieren, den wir in unseren Unternehmen haben: Humankapital oder Gehirne.

Die Automatisation erscheint als das Mittel, um den unberechenbaren und unangenehmen Faktor "menschliches Wesen" aus der Produktion zu eliminieren. Es schien möglich zu werden, vollständig automatisierte Systeme zu schaffen, die nicht länger von menschlichen Faktoren abhängig waren. Millionen wurden für diese Ideen ausgegeben, aber der Erfolg wurde niemals wirklich erzielt. Der Grund dafür kann mit einer sehr einfachen Rechnung aufgezeigt werden. Hat man ein aus hundert Elementen bestehendes System, wovon jedes einen Verläßlichkeitsfaktor von 99,5 Prozent besitzt, dann ist die Wahrscheinlichkeit, daß das Gesamtsystem arbeitet, gleich 0,995 100 = 0,61.

Hundert Elemente sind nicht sehr viel für eine flexible Fertigungseinrichtung, eine gesamte Produktion weist erheblich mehr auf. Gut, Roboter sind dazu zu bringen, in drei Schichten zu arbeiten, sie streiken nicht für höhere Löhne und sind selten zu Hause anzutreffen - aber mit einer Systemverfügbarkeit von vielleicht erheblich weniger als 60 Prozent ist es kaum möglich, Investitionen zu rechtfertigen.

Als Norbert Wiener mit seinen Forschungskollegen im II. Weltkrieg versuchte, Waffen zu verbessern, stellte er als Hauptunterschied zwischen toten und lebendigen Dingen die Fähigkeit letzterer fest, sich durch Rückkopplung an Veränderungen anzupassen. So begann er damals einen neuen Zweig der Wissenschaft, den er später Kybernetik nannte. Das Anliegen dieses wissenschaftlichen Ansatzes ist es, Dinge als Systeme zu modellieren, die aus Elementen bestehen, deren Wechselwirkungen untereinander und deren gegenseitige Rückkopplungen eine besondere Rolle zugewiesen wird. Warum versuchen wir also nicht, Produktionsbereiche auf dieselbe Art zu strukturieren? - Eine aggregierte kybernetische Sichtweise eines Unternehmens zeigt Bild 1.

Wir können versuchen die jetzt existierenden Produktionssysteme zu entwirren und mit hierarchischen Regelkreisen neue Strukturen zu erzeugen. Jede Ebene verfügt dabei über einen oder mehrere geschlossene Kreise. Die Richtlinien für die Handlungsweise des Systems gehen nicht vollständig von oben nach unten und von unten nach oben durch das ganze System. Hier legt jede Ebene einen Bereich mit Leitlinien für die darunterliegenden Ebenen fest, wobei genug Spielraum für den nun verantwortlichen und kompetenten Menschen vorhanden ist, so daß dieser in der Lage sein kann, auf plötzlich eintretende Veränderungen reagieren zu können. Diese soziotechnischen Regelkreise (siehe Beispiel in Bild 2) können effizienter arbeiten, da sie die Vorteile der Genauigkeit von Automatismen mit der Flexibilität von menschlichen Wesen verbinden. Die folgenden Abschnitte vermitteln, wie ein solcher Ansatz realisiert werden kann.

Die Sichtweise der Produktion ist aus historischen Gründen stark maschinenorientiert. Dies gilt auch für unsere Produktionsmodelle und die darauf aufbauenden Softwarepakete. Tatsächlich wird nur ein Teil der Realität in Betracht gezogen, wenn Aufträge mit komplizierten Planungsalgorithmen auf Maschinen verplant werden. Wenn überhaupt, dann werden Transport- und Liegezeiten nur mit Hilfe von Durchschnittswerten berücksichtigt, die logistische Kapazität wird als unendlich angenommen. Um diesem Problem abzuhelfen, wurden Übergangszeitmatrizen eingeführt. Aber dies ist nicht genug. Wir brauchen Modelle der Produktion mit Elementen für alle wichtigen Aktivitäten in der Produktion. Bild 3 gibt dafür ein Beispiel.

Die Definition von Steuerbereichen

Der nächste Schritt würde darin bestehen, Gesetzmäßigkeiten zu definieren, um hochautonome Subsysteme zu erzeugen. Die Art und Weise der externen Wechselwirkungen untereinander und ihre interne Organisationsweise muß so beschaffen sein, daß der Mensch in ihrem Mittelpunkt steht und die existierenden informellen Prozesse der Produktionssteuerung formalisiert werden.

Ohne hier mehr ins Detail gehen zu wollen, wagt der Autor zu behaupten, daß es auf diese Weise möglich ist, effektivere Produktionssysteme zu schaffen. Aber wir benötigen mehr als nur neue Konzepte.

Ich glaube, daß das größte Problem, das wir in Zukunft antreffen werden, die Qualifikation von Mitarbeitern sein wird. Unser heutiges Ausbildungssystem ist aufgeteilt in eine Anzahl von Fächern, die normalerweise getrennt voneinander unterrichtet werden. Studenten lernen etwas über Geld, Psychologie und Wirtschaft. Aber sehr selten erfahren sie etwas über die Wechselwirkungen dieser drei bedeutenden Faktoren. In Schulen und Universitäten studieren wir häufig das Verhalten von Systemelementen, die aus dem Kontext herausgenommen werden.

So spricht der Politiker über Politik, der Finanzmann über Geld und der Priester über Seelen. Keiner dieser drei würde jedoch gerne zugeben, daß sein spezielles Fach stark mit dem jeweils anderen Sektor zusammenhängen kann. Trotzdem sind einige bedeutende Wechselwirkungen offensichtlich. Überträgt man dieses auf die Werkstatt und die höheren Ebenen in der Fabrik, so ergibt sich folgendes: Wir brauchen Mitarbeiter, die nicht nur in ihrer eigenen kleinen Teilaufgabe denken und leben; sie müssen das gesamte Unternehmen als einen lebendigen Organismus verstehen. Eine kleine Änderung hier kann ein großes Problem anderswo erzeugen.

Wenn wir die Wettbewerbsfähigkeit unserer Produktionsstätten verbessern wollen, müssen wir unseren Mitarbeitern die Chance geben, das System als Ganzes zu verstehen und ihre eigene Rolle darin kennenzulernen. Dieses würde nicht nur die Effektivität der Arbeit steigern, sondern gleichzeitig die Arbeitsatmosphäre verbessern und so zu einem lebenswerteren Leben führen.

Die Hauptintention dieses Artikels besteht darin, zu betonen, daß mit der zunehmenden Komplexität unseres Lebens die Bedeutung von Wechselwirkungen nicht weiter vernachlässigt werden kann. Aktuelle Anforderungen führen zu neuen Unternehmens- und Unternehmenssteuerungsmodellen, die besonders in der Produktion viel realistischer sein müssen: Die Produktion ist nicht einfach ein Bausatz technischer Elemente, sondern ein sehr kompliziertes, vernetztes System. Wenn wir dort nicht die Transport- und Pufferprozesse genauso wie die täglich auftretenden Störungen in unsere Modelle integrieren, dann bilden wir nicht die Realität ab. Deshalb können auch die Ergebnisse unseres Planes nicht exakt zutreffen.

Um die Handhabung komplexer Produktionssysteme zu vereinfachen, können wir natürliche Gesetze anwenden. Die Definition von hierarchischen Kontrollebenen führt zu einer Vereinfachung des Ganzen. Mit dem Menschen im Mittelpunkt als dem hauptsächlich steuernden Element können wir die beiden folgenden Vorteile erreichen:

* Die Subsysteme können sich zumindest teilweise selbst steuern und sind auf diese Weise verläßlicher.

* Die Rückgabe von Kompetenz und Verantwortung an die Mitarbeiter schafft eine Atmosphäre, die erheblich fruchtbarer für den Unternehmenserfolg ist.

Die Hauptprobleme, die wir antreffen, wenn wir dies in die Realität umsetzen wollen, sind:

* Die Durchführung ganzheitlicher Aus- und Weiterbildung.

* Die Entwicklung soziotechnologischer Steuerungskonzepte und die dazugehörigen Hard- und Softwarestrukturen .

Literatur

1. Frederic Vester: Kybernetische Grundregeln biologischer Überlebensmechanismen als Orientierungshilfe für Unternehmen. In: Kybernetische Methoden und Lösungen in der Unternehmenspraxis: Hrsg. von Joerg Baetge u. a. Berlin, 1983, S. 72

2. Marcuse, H.: The One-Dimensional Man. Studies in the Ideology of Advanced Industrial Society Beacon Press, Boston, Mass. 1964.

3. Wiener, N.: Kybernetik. Regelung und Nachrichtenübertragung in Lebewesen und Maschine, (Orig. amerik.) Rowohlt Verlag, Hamburg 1968.

4. Büser, M.; Pape, D.; Stewing, F.J.: Simulation of Integrated Information and Material Flow in Logistics Systems: An Application of the Modelling Tool, HIT. Müller, H.; Reddy, R. (ed.): Simulation in the Factory of the Future. Proceedings of the European Simulation Multiconference, Nice, France 1988.

5. Pape, D.: Channelized Information Flow within the Enterprise. An overall logistical Viewpoint integrating Production and Administration, in: Proceedings of the Material Handlich Focus '87, Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA.