Die Abläufe in modernen Fabriken haben in den letzten Jahrzehnten rapide an Komplexität gewonnen. Das liegt nicht zuletzt an den anspruchsvollen Marktanforderungen: Größere Stückzahlen in kürzerer Zeit bei verbesserter Qualität zu produzieren, erscheint nahezu paradox. Und doch haben es viele Unternehmen geschafft, sich diesen Herausforderungen zu stellen. Im Ergebnis sind die Fabriken aber auch komplexer geworden und müssen fähig sein, hochflexibel auf neue Anforderungen zu reagieren.
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Flexibilität in der Produktionssteuerung lässt sich nicht erreichen, indem einfach mehr Maschinen oder Personal bereitgestellt werden − das wäre schlicht unbezahlbar. Als wirtschaftlicher erweist sich der Ansatz, die Auftragsplanung mit Hilfe der IT bestmöglich und flexibel an jede Situation anzupassen. In den meisten Werken erfolgt die Planung heute schon auf einem hohen Niveau − zumindest, wenn der Plan morgens von erfahrenen Planern erstellt wird. Doch das genügt selten, denn in den meisten Fabriken kommt es im Tagesverlauf zu unvorhergesehenen Ereignissen wie Personal- oder Maschinenausfällen oder einzuschiebenden hoch priorisierten Produktionsaufträgen. Auch kann Rohmaterial plötzlich unbrauchbar werden oder es wird nicht rechtzeitig geliefert. Diese Liste lässt sich beliebig fortsetzen. Oftmals werden diese Ereignisse kompensiert, indem die einzelnen Bereiche in der Fabrik versuchen, ihr Bestes zu geben. Doch je größer das Ereignis ist oder je mehr unerwarete Ereignisse auftreten, umso weiter entfernt sich die Leistung der Fabrik vom optimal Möglichen. Um dieser Herausfprderung durch eine flexible Auftragsplanung entgegen zu wirken, gibt es mehrere Bausteine auf dem Weg zum Ziel. Der wichtigste ist jedoch der zentrale Fabrikstatus.
Zunächst einmal müssen Produktionsverantwortliche in der Lage sein, planungsrelevante Ereignisse zu erkennen und zu beurteilen. Damit dies zeitnah und vor allem treffsicher geschehen kann, ist ein zentraler Fabrikstatus ein unverzichtbares Werkzeug. Hierfür müssen die Zustandsdaten aus der gesamten Fabrik in einem konsolidierten Datenmodell zusammengebracht werden. Dieser Datenbestand umfasts in der Regel einen Großteil der Informationen, die ein Manufacturing Execution-System (MES) und die Automatisierungssysteme liefern können. Dies ist sicher der aufwändigste und komplizierteste Schritt, denn häufig müssen dazu aus zahlreichen verschiedenen Systemen Daten integriert und miteinander synchronisiert werden. Doch der Aufwand kann sich lohnen, denn oftmals ist sowohl Bedienpersonal als auch Verantwortlichen Menschen der aktuelle Stand der Fabrik nur ungenau bekannt: Abweichungen von der Planung werden meist sehr spät erkannt, weil der Status von der Maschinenbesatzung bis zum Produktionsleiter manuell gemeldet werden muss. Anhand von Echtzeit-Informationen können hingegen sowohl Anwender als auch angeschlossene IT-Systeme jederzeit Abweichungen vom Plan feststellen. Durch diese Anbindung kann so bereits innerhalb weniger Minuten erkannt werden, ob der Plan gefährdet ist und somit frühzeitig begonnen werden, die bestmögliche Lösung für ein Problem zu erarbeiten.
Die Lösung für ein auftretendes Problem, beispielsweise einem ungeplanten Maschinenstillstand, kann dabei auf verschiedene Arten erarbeitet werden. Das einfachste – aber nicht immer angebrachteste – Vorgehen ist beim Einsatz eines vollautomatischen ‘Schedulers’ gegeben. In diesem Fall wird an eine spezialisierte Software die neue Situation übergeben, und das Programm errechnet unter Berücksichtigung von Optimierungsvorgaben − etwa der optimalen Ausnutzing von Equipment − einen neuen Plan, der anschließend nur noch freigegeben werden muss. Mit nahezu in Echtzeit zur Verfügung stehenden Ist-Daten aus der Fabrik kann ein solches System auch laufende Aufträge berücksichtigen und einen optimalen Materialfluss in der Fabrik sicher stellen. Ein solches Szenario empfiehlt sich zum Beispiel besonders bei extrem schnell laufenden, ‘unbemannten’ Produktionsbereichen, wie einer Vorproduktionsstufe, die über Zwischenlager angebunden ist. Einfach ist diese Lösung vor allem aus Benutzersicht: Der Anwender muss hier nur in kritischen Fällen eingreifen und kann die Umplanung meist direkt freigeben. Angebracht ist dieser Ansatz deshalb nicht immer, weil kein Planungsalgorithmus dieser Welt menschliche Intuition und Erfahrung ersetzen kann − dafür arbeiten solche ‘Optimierungsmaschinen’ in der Regel schneller.
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Ein Weg, der menschliche Qualitäten in die Planung mit einbezieht, ist der Einsatz eines Echtzeitplanungssystems. Der ‘Trick’ dabei bestaht darin, dass das Planungssystem über ein integriertes Datenmodell jederzeit über aktuelle Zustandsinformationen aus der Fabrik verfügt. Somit kann der Planer sofort auf Basis der aktuellen Situation planen, diverse Problemlösungen simulieren und die neue Planung freigeben. Dabei helfen ihm Funktionen wie vorausschauende Kennzahlenberechnung, Materialverfügbarkeitskurven und Echtzeit-Plausibilisierungen. Da jede Planänderung sofort geprüft wird und die Auswirkungen auf alle betreffenden Produktionsbereiche unmittelbar dargestellt werden, wird es dem Verantwortlichen möglich, die Planung zeitnah abzuschließen. Ein Echtzeitplanungssystem charakterisiert sich somit durch eine direkte Anbindung aktueller Fabrikdaten und Planungsfunktionen, die eine schnelle, treffsichere Umplanung ermöglichen.
Einen Schritt weiter geht die synchronisierte Echtzeitplanung. Hierbei wird nicht nur die reine Planung von einem System unterstützt, sondern auch die Zusammenarbeit der einzelnen Planungsbereiche darüber koordiniert. In der Praxis bedeutet das, so lange ein Planungsbereich mit einer Änderung der Gegebenheiten in der Fabrik selbständig fertig wird, kann er das Problem innerhalb seines Bereichs lösen. Ist dies nicht mehr möglich, eskaliert er das Problem an die angrenzenden Planungsbereiche. Diese wiederum können ihren Bereich selbständig umplanen und sehen auch sofort die möglichen Auswirkungen auf die anderen Bereiche. Das System ermöglicht so das kollaborative Erarbeiten einer Änderungsplanung basierend auf aktuellsten Fabrikdaten. Diese Methode ermöglicht das Einbeziehen aller für die optimale Lösung des Problems in Frage kommenden Personen. Es unterstützt so eine schnelle Lösungsfindung und ermöglicht den beteiligten Menschen, Fakten, die nicht im IT-System erfasst sind, ebenfalls in die Planung einzubeziehen.
Die Einführung eines Real-time Scheduling Systems immer stufenweise. Eine sofortige Umschaltung von klassischer Planung auf Echtzeitplanung wäre wohl technisch machbar, aber sicher nur wenig erfolgversprechend im Hinblick auf die Menschen, die sich an neue Arbeitsweisen erst gewöhnen müssen. Um ein solches, fabrikweites ‘Real-time Scheduling’ zu ermöglichen, benötigt die Produktionsleitung nahezu in Echtzeit verfügbare Fabrikdaten in einem konsolidierten Datenmodell. Dieses muss detailliert genug sein, um auf seiner Basis wichtige Umplanungsentscheidungen treffen zu können. Anschließend kann eine Planungslösung etabliert werden, welche entweder vollautomatisch, halbautomatisch oder durch manuelle Planung auf Änderungen reagiert.
Für die IT-gestützte Planung und Steuerung von komplexen Produktionssystemen bieten sich verschiedene Ansätze an. Den größte Nutzen verspricht der abgestimmte Einsatz mehrerer Systematiken:
Inzwischen bieten die meisten IT-Systeme gute Interaktionsmöglichkeiten zur Anbindung automatischer Scheduler und manueller Planungssysteme. Das Softwarehaus Xavo AG stellt zur IT-Unterstützung von Planungsaufgaben sein Real-time Scheduling-System Xavo Plant Scheduling (XPS) zur Verfügung.
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