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06.05.1988 - 

Neue Anforderungen an die Werkstattsteuerung:

Technologisches Facelifting ist angesagt

Innovationen an exportierter Stelle der logistischen Kette erweisen sich immer wieder als extrem kostenintensiv. "Geplante Veränderungen", so konstatiert Siegfried Meier, wirken sich nicht nur auf zahlreiche andere Gebiete aus, sondern stellen auch das Planungsfeld für morgen dar".

Die Fähigkeit, sich rasch ändernden Markterfordernissen flexibel anzupassen, erwächst zum entscheidenden Überlebensfaktor eines Unternehmens im Wechselspiel der Marktkräfte. Es gilt, nicht nur zu reagieren, sondern zu agieren.

Kostendruck und Rationalisierungsdenken erzwingen dabei immer schnellere und komplexere Produktionsprozesse, deren Koordination und Steuerung sich zunehmend schwieriger gestaltet. Der Erfolg kostspieliger Planungssysteme scheitert nicht zuletzt häufig am Unvermögen, Planungsvorhaben in zeitaktuelle und situationsgerechte Steueranweisungen für die ausfahrenden Stellen in der Produktion umzusetzen.

Das volle Nutzungspotential entfaltet sich dann auch erst mit der Integration von Material- und Informationsströmen in der Produktion durch die Einbindung von isolierten Fertigungsprozessen in eine gruppenübergreifende Fertigungsbereichssteuerung. Ihre Aufgabe ist es, Planungsvorhaben durchzusetzen, teilautonome Subsysteme zu koordinieren und vor allem für den Rückfluß und die Auswertung der Daten aus dem laufenden Produktionsprozeß zu sorgen. Letztlich vollzieht sich mit der Realisierung dieser Rückkopplungskomponente der Schritt von der Werkstattsteuerung zu einem funktionsfähigen Produktionsregelkreis.

Die Euphorie ist längst verflogen. Nach der allgemein stürmischen Planungsphase setzt sich mehr und mehr der nüchterne Macher durch Weitblick und ständige Verbesserung der Leistungsfähigkeit von CAD- und PPS-Systemen haben zu einem relativ weiten Einsatzfeld dieser Technologien geführt. Eine Einführung ist in vielen Unternehmen geplant oder bereits abgeschlossen.

Nicht immer freilich waren in der Vergangenheit derart kostenintensive Investitionen vom erhofften Erfolg gekrönt. Die nach wie vor hohe Diskrepanz von Soll- und Ist-Daten in der Produktion zeigt überdeutlich Schwächen in der Durchsetzung der Planungsvorhaben übergeordneter Planungssysteme auf.

Offenkundig bewahrheitet sich nun die These, daß die Bedeutung einer funktionsfähigen und zeitgerechten Werkstattsteuerung lange Zeit mangels Technologie-Attraktivität verkannt wurde.

Die Vielfalt hat ihren Preis

Verhaftet in alten Denkschablonen, kommen vielfach noch Werkstattsteuerungsmethoden zum Einsatz, die angesichts veränderter Randbedingungen ihre Daseinsberechtigung verloren haben. Das Produktionsgeschehen mit seinen vielschichtigen Wechselwirkungen und Strömungen lebt von Zielsetzungen, die beileibe nicht immer korrespondieren. Sinkende Losgrößen erschweren die Kapazitätsauslastung, harter Ausscheidungswettbewerb bewirkt druckende Terminlasten, die eine Bewältigung steigender Qualitätsanforderungen und Typenvielfalt kaum mehr zulassen.

Das Gemisch der unterschiedlichsten Komponenten in der Produktion wird durch die rasanten Fortschritte der Technik und elektronischen Datenverarbeitung, durch unterschiedliche Denkweisen von Technikern und Kaufleuten, noch brisanter. So kostet es enorme Anstrengungen, Programme mit unterschiedlichen betriebswirtschaftlichen und technischen Aufgaben zu integrieren.

Solche Vielfalt hat dann auch ihren Preis. Hektik und mangelnder Überblick über die Fertigungsprozesse beeinträchtigen die Koordination der Abläufe und zielsicheres Handeln. Welcher Fertigungssteuerer verfügt schon über Hilfsmittel, die im Störungsfall die Auswirkungen alternativer Entscheidungsmöglichkeiten aufzeigen?

Simulation des Prozeßverhaltens ist für viele Werkstattsteuerungssysteme ein Fremdwort. Für gewöhnlich kann den Störungen des Produktionsablaufs nur durch einen hohen Datenaufbereitungs- und Steuerungsaufwand entgegengewirkt werden. Dabei bieten längst nicht alle Systeme zeitaktuelle und präzise Auskunftsmöglichkeiten bezüglich Mensch, Material und Maschine.

Das Fehlen eines durchgängigen Informationsnetzes und einer einheitlichen Datenaufbereitung erweist sich als weiteres problemverstärkendes Moment. Bedingt durch die Vielfalt und Komplexität der Prozesse sieht sich die Produktion einem bunten und heterogenen Feld an Programmiersprachen und Betriebssystemen gegenüber, die einen hohen Wartungsaufwand sowie kosten- und zeitaufwendige kundenspezifische Anpassungen und Installationen und somit einen großen Vorhalt an teuren Spezialisten erfordern. Die Mehrheit der Unternehmen tut sich bei der Planung ihrer DV-Systeme außerordentlich schwer. Denn meist existiert keine mittelfristige Rahmenplanung, die die Datenverarbeitung nicht nur primär unter dem Druck von Tages problemen betrachtet, sondern auch künftig zu erwartende Anforderungen definiert.

Bedingt durch die integrative Wirkung trägt die Gestaltung einer zeitgerechten Werkstattsteuerung innerhalb der logistischen Kette entscheidend zur Realisierung der Marktziele des Gesamtunternehmens bei. Dabei gewinnt sie als Bindeglied zwischen absatzorientierter Planungskette und produktorientierter Fertigung zentrale Bedeutung. Werkstattsteuerung ist vor diesem Hintergrund zu verstehen als

- Durchsetzung der Planungsvorhaben übergeordneter Produktionsplanungssysteme;

- Regelung der Produktionsfaktoren Mensch, Material und Maschine;

- zentrale Koordination von teilautonomen, intelligenten Subsystemen;

- systemübergreifende Auftragsplanung und Optimierung;

- zeitgerechte Steuerung aller Entscheidungen und Abläufe;

- Überwachung und Auswertung des laufenden-Produktionsprozesses durch Abgleich von Soll- und Ist-Daten.

Voraussetzung für eine effiziente und wirtschaftlich sinnvolle Anwendung der Werkstattsteuerung ist, daß technische und organisatorische Rahmenbedingungen geschaffen werden. Flexibilität in der Fertigung beschränkt sich nicht mehr allein auf den Einsatz von Betriebsmitteln, die den Anforderungen eines sich rasch ändernden Produktionsprogramms gewachsen sind.

Viehmehr bedingen neuere Lösungsprinzipien ebenso eine Flexibilität der Organisation wie eine Flexibilität im Personaleinsatz. Ein nach neuen Gesichtspunkten konzipiertes Werkstattsteuerungssystem sollte dem Fertigungssteuerer den entsprechend notwendigen, dispositiven Freiraum zur Verfügung stellen und mit entsprechenden Hilfsmitteln seine Entscheidungen unterstützen.

Führt das im betrieblichen Alltag sehr verbreitete Schiebeprinzip - Auftragsfreigabe ohne Berücksichtigung betrieblicher Kapazitäten und Engpässe - zu einer hoffnungslosen Verstopfung der Fertigung, zu überhöhten Werkstattbeständen und überzogenen Durchlaufzeiten, so versprechen neuere Steuerungsmethoden wie die belastungsorientierte Auftragsfreigabe eine größere Effizienz des betrieblichen Produktionsprozesses. Im Sinne eines Zieh-Effektes werden Aufträge erst dann freigegeben, wenn kapazitive und terminbestimmte Belastungsschranken in der Fertigung dies gestatten.

Eine Fertigungssegmentierung verfolgt das Ziel, Flußprinzipien mit selbststeuernden, hierarchisch aufgebauten Regelungs- und Überwachungsebenen zu schaffen. Prozeß- und produktorientierte Fertigungsprozesse führen zu einer Abflachung der Organisationshierarchie und zu einer Reduzierung reibungsbehafteter Schnittstellen und Kostenstellenübergängen. Zentrales Rückgrat der Produktion ist ein offenes lokales Netzwerk, das die Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Systemelementen sicherstellt und der Werkstattsteuerung einen direkten Zugriff auf die wesentlichen auftragsbezogenen Daten (Betriebsaufträge, Fertigungspläne, Steuerprogramme) sowie auf technologische Daten (Maschinen-, Werkzeug- und Werkstückdaten) erlaubt.

Gerade die Vielfalt der zu integrierenden Funktionen mit ihren komplexen Zusammenhängen führt zu Anforderungen, denen verstärkte Aufmerksamkeit gewidmet werden muß. Die Software-Architektur wird dabei zum bestimmenden Faktor. Als Schwerpunkte kristallisieren sich heraus:

- zukunftssichere Datenbasis,

- Modularität als Basis für eine stufenweise Implementierung,

- einheitliche Benutzeroberfläche und Struktur,

- leistungsfähige DV-technische Funktionen,

- Unabhängigkeit der betriebswirtschaftlichen Lösung von der DV-Umgebung,

- Vereinheitlichung von Programmierung und Programmpflege.

Innovationen mit diesen tiefgreifenden Auswirkungen bedeuten Interessenkonflikte sowie Kampf gegen Abteilungsdenken und gewachsene Hierarchiestrukturen. In den seltensten Fällen läßt sich eine Lösung auf der grünen Wiese realisieren. Ein voll integriertes System wird im Normalfall durch schrittweises Zusammenführen isoliert implementierter und gewachsener Systemelemente verwirklicht. Allerdings ist dabei nicht immer ein direkter Weg möglich. Zwischenlösungen bedeuten häufig einen Kompromiß zwischen Idealvorstellungen und der betrieblichen Realität.

Dennoch sollten sich alle Beteiligten immer wieder klarmachen, daß jeder Schritt nach vorne im Rahmen der Konzeption und Ausgestaltung eines Werkstattsteuerungssystems erfolgen muß, und zwar in voller Übereinstimmung mit der gesamtbetrieblichen Rahmenplanung. Nur eine umfassende Beurteilung der Lage und die Fähigkeit, Wechselwirkungen zu erfassen, bringt wirtschaftlich befriedigende Resultate.

Ziel sollte sein, unabhängig von einzelnen lokalen Problemen eine Organisations- und DV-Struktur zu definieren, in die Funktionsbereiche mit unterschiedlichem Automatisierungsgrad ebenso wie Standard- und Individuallösungen stufenweise eingebunden werden können. Diese Struktur muß vor allem zukünftigen Ansprüchen gewachsen sein.

Dies bedarf sorgfältiger Analysen der derzeitigen und für die Zukunft geplanten technischen Mittel. Auch ist es erforderlich, sich mit der vorhandenen Organisationsgestaltung auseinanderzusetzen, ferner mit den betrieblichen Informations- und Materialströmen und nicht zuletzt mit dem Faktor Mensch, der nach wie vor in der Fabrik der Zukunft entscheidende Bedeutung haben wird.

Standardlösungen bieten meist zu viel oder zu wenig an Funktionen, in jedem Fall sind umfangreiche und kostspielige Modifikationen nötig, um sie mit firmenspezifischen Anforderungen abzustimmen. Einen Ausweg aus dieser Problematik bietet die Gestaltung und Beschreibung einer Infrastruktur (Datenbank, Kommunikationsbausteine und zentraler Ablaufsteuerung), in die schrittweise betriebswirtschaftliche und technische Funktionen eingebunden werden können.

Entscheidend für die Verwirklichung eines durchgängigen Informationsflusses ist die kommunikationstechnische Brücke zwischen Groß-DV in der Planungsebene und Prozeßtechnologie in der Fertigung. Den einzelnen Unternehmensebenen (Planung, Fertigungsbereich, Steuerungs- und Ein-/Ausgaben) müssen Rechnersysteme zur Verfügung gestellt werden, die den jeweiligen Anforderungen an Realzeitverhalten, Ausfallsicherheit, Eigenintelligenz , und Schnittstellen entsprechen. Ein prozeßorientiertes, strukturiertes Ebenenkonzept mit der Einbindung hierarchisch zugeordneter Rechnersysteme ist ein wesentlicher Bestandteil des auszuarbeitenden Rahmenkonzepts.

Maßgeblicher, integrierender Faktor in der "Fabrik der Zukunft" wird zweifelsohne ein offenes, lokales Netzwerk sein. Als zentrales Nervensystem bildet es das Rückgrat einer CIM-Konzeption und erlaubt jederzeit, teilautonome, intelligente Arbeitsplatzstellen und Subsysteme anzubinden, um einen prozeßorientierten Datenfluß sicherzustellen.

Heutige, aber nicht zuletzt vor allem künftig zu erwartende Anforderungen an Netztopologie, Übertragungsmedium, Zugriffsverfahren und Übertragungsprotokoll müssen in das DV-Rahmenkonzept aufgenommen werden. Während mangelndes Realzeitverhalten und derzeit noch hohe Installierungskosten einem breiten Einsatz von MAP im Wege stehen, gewinnen lokale Netze wie SNA, Token-Ring und Token-Bus verstärkt an Bedeutung. Innerhalb der einzelnen Automatisierungsinseln dominieren Bus- und Sternverbindungen mit herstellereigenen Protokollen.

Basis für die Gestaltung eines integrierten Informationssystems ist die Abbildung der relevanten Datenströme und ihrer Beziehungen. Im wesentlichen geht es also um die Frage nach Inhalt, Funktionsbereich und Zeitpunkt der bereitzustellenden Informationen. Der zentralen Datenbank, auf die alle betrieblichen Planungsfunktionen zugreifen werden künftig, in der Fertigung dezentral verteilte, relationale Datenbanken gegenüberstehen, die in den einzelnen Anwendungsbereichen gepflegt werden. Das DV-Rahmenkonzept verlangt die optimale Strukturierung der Daten sowie die Formulierung von Regeln für den Datenaustausch.

Angesichts der Vereinfachung des Informationsflusses gilt es, den historischen Wildwuchs an Betriebssystemen und Programmiersprachen zu lichten. Ein wesentliches Rationalisierungspotential steckt in der Beschränkung auf ein zentrales Betriebssystem, das den Anforderungen der Werkstattsteuerung mit seinen Schnittstellen zu übergeordneten Host-Systemen und untergeordneter Prozeßtechnologie nach kommt. Gerade Unix, das sich mittlerweile zu einem Industriestandard für Mehrbenutzersysteme entwickelt hat, bietet hier entscheidende Vorteile. Multitasking-/Multiuser-fähige Unix-Rechnersysteme ermöglichen die Verarbeitung parallellaufender Prozesse (Echtzeitbetrieb, Simulation, Telegrammverkehr mit BDE-Komponenten etc.) und zeichnen sich aufgrund ihrer Portabilität durch ein hohes Maß an Flexibilität in der Anwendung und Ausbaufähigkeit aus. Die Programmiersprache C gestattet sowohl maschinennahe wie auch anwendungsorientierte Implementierungen.

Ein weiterer Schwerpunkt bei der Ausarbeitung eines DV- und Organisationskonzeptes gilt der Definition einer einheitlichen und weitreichenden Schnittstellenorganisation. Dabei sollten vor allem die Anforderungen an die Benutzerschnittstellen (Dialog Mensch-Maschine) sowie die Anforderungen an Soft- und Hardwareschnittstellen formuliert werden. Eine zentrale Ablaufsteuerung, gemeinsame Fehlerbehandlungsroutinen und eine einheitliche Struktur der eingesetzten Programmbausteine fördern Performance und Transparenz und erleichtern die schrittweise Implementierung weiterer Funktionen innerhalb eines gemeinsamen, integrierenden Rahmens.

Siegfried Meier ist Systemberater im Fachbereich Industrie der GFS-Metra Gesellschaft für Softwaresysteme GmbH, Büro Ulm.