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Marktdynamik beherrschen

Automatisierte Regelung einer dynamischen Fertigung

Störungen einzelner Prozesse, etwa durch fehlende Zulieferteile oder Kapazitätsengpässe, führen in der Industrie schnell zu nicht wieder aufholbaren Rückständen, Lieferverzug oder Vertragsstrafen.  Um in einem dynamischen Umfeld wettbewerbsfähig zu bleiben, sollten Unternehmen daher vor allem die Harmonisierung der Produktionsabläufe und die Verkürzung der Durchlaufzeiten fokussieren. Ein Ansatz, dieses Szenario zu beherrschen, ist eine adaptive Planung und Steuerung von Produktionsabläufen, die die Fertigung automatisch an sich ändernden Bedingungen ausregelt.

Bild: Psipenta

Die Steuerung und Optimierung komplexer, dynamischer Fertigungsprozesse können viele statische Enterprise-Resource-Planning-Systeme (ERP) nicht leisten. Der Berliner Anbieter von Systemen für ERP- und Manufacturing Execution-Systeme (MES) Psipenta Software Systems GmbH bietet eine Advanced Planning & Scheduling-Erweiterung (APS) seiner ERP-Suite Psipenta an. Das System berücksichtigt alle Planungsebenen, um ein aktuelles Abbild der realen Situation im Unternehmen zu erstellen. Kernbestandteil dieses APS-Pakets sind auf aktuellen Algorithmen basierende Reglerkomponenten. Diese kaskadierenden Regler kommen in verschiedenen Ebenen zum Einsatz: Sie reagieren automatisch auf Störungen unterschiedlichster Art, justieren das gesamte Unternehmenssystem dynamisch entsprechend definierbarer Zielvorgaben oder geben Handlungsvorschläge an Entscheidungsträger.

Regelung von Bestand, Durchlaufzeit und Liquidität

Ein kritischer Parameter im Produktionsprozess ist die Bevorratung mit Zulieferteilen. Zu hohe Lagerbestände binden zu viel Kapital, Materialengpässe können jedoch schnell zu Lieferverzügen führen. In der APS-Erweiterung wird diese Problematik durch sogenannte selbstregulierende Mechanismen gelöst. Diese berechnen Verbrauchs- und Bedarfsprognosen. Aus diesen Daten werden über statistische Verfahren Stellgrößen für das ERP-System abgeleitet und Entscheidungsvorschläge für die Dispositionsparameter erstellt. Gleichzeitig werden Absatz- und daraus resultierende Vorproduktionsprognosen ermittelt.

Logistisch werden die anonyme Vorproduktion beziehungsweise Beschaffung und die auftragsbezogene Fertigung an einem Entkopplungspunkt getrennt. Die Bevorratung an diesem Entkopplungspunkt wird durch die Absatz- und daraus abgeleiteten Verbrauchsprognosen der Ausgangsmaterialien dynamisch bestimmt. Die tatsächlichen Wiederbeschaffungszeiten und Durchlaufzeiten in der Produktion ermittelt das System automatisch. Auf der Grundlage aktueller oder zukünftiger Betriebszustände der Fertigungsressourcen werden auch Leistungsparameter wie Tot- und Liegezeiten bei der Ermittlung der Durchlaufzeiten berücksichtigt.

Exakte Lieferterminfindung

Ein weiterer, zentraler Bestandteil des Systems ist die Ermittlung des frühestmöglich realisierbaren Liefertermins. Die Lieferterminermittlung lässt Starttermine in der Vergangenheit nicht mehr zu. Zusätzlich können Bestände und Zugänge für Bedarfe reserviert werden. Bei bereits vorhandenen Reservierungen wird eine doppelte Verplanung ausgeschlossen. Bei komplett zu liefernden Aufträgen mit mehreren Auftragspositionen werden alle Positionen an der ’spätesten‘ Position ausgerichtet und alle abhängigen Termine mit verschoben. Wird der Starttermin für die Beschaffung bzw. Produktion fest vorgegeben, ermittelt das System alle ‚kritischen‘ Baugruppen und weist Teile, die den Wunschtermin gefährden, aus. Entscheidend ist, dass gegen begrenzte Kapazitäten geplant wird und damit eine Fertigung ohne Überlast der Engpasseinheiten sichergestellt ist. Die resultierende Auftragsstruktur wird in einer kombinierten Baum-/Gantt-Darstellung visualisiert, welche die Deckungs- und Terminsituation der für den Liefertermin relevanten Artikel aufzeigt.

Handlungsanweisungen zum Beheben kritischer Pfade

Der ‚Dynamische Produktionsabgleich‘ der Software optimiert schließlich die Auftragsnetze mit dem Ziel, die vorgegebenen Liefertermine unter Berücksichtigung knapper Ressourcen und unvorhergesehener Störungen einzuhalten. Die gesamte Planungs- und Datenhoheit verbleibt dabei im ERP-System. So wird die Ausregelung von Störungen aus Einkauf und Produktion möglich. Die Rückstandsauflösung priorisiert die Fertigungsaufträge mit dem Ziel, zugesagte Kundentermine unter allen Umständen einzuhalten. Die Priorisierung bewirkt eine Änderung der Reihenfolgen im gesamten Auftragsnetz. Übergangszeiten werden im Rahmen der planerischen Möglichkeiten gestaucht. Über ein Dashboard wird das entstandene Auftragsnetz visualisiert und kritische Wege angezeigt. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Anzeige vollständiger Fertigungsauftragsnetze als Chart oder Gantt-Diagramm. Darüber hinaus erhalten Entscheider Handlungsanweisungen, wie Störungen, die das System nicht automatisch regeln kann, manuell ausgesteuert werden können.

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Produktionsreihenfolgen an Engpässen verbessern

Die Qualicision-Technologie der Psipenta-Schwester Fuzzy Logik Systeme GmbH ergänzt das APS-Paket mit der Möglichkeit einer multikriteriellen Optimierung der Produktionsreihenfolgen, wobei die Sequenzierung der Aufträge unter Berücksichtigung variabler Zielkriterien erfolgt. Auch die Sequenzierung wird so an geänderte logistische Rahmenbedingungen oder veränderte Zielkriterien angepasst.

Forschungsprojekt zu adaptiver Produktionssteuerung

Die Dynamik der turbulenten Märkte stellt auch für die Software-Unterstützung der Produktionsprozesse eine Herausforderung dar. Das Forschungsprojekt ‚Prosense‘ als Teil der Förderinitiative ‚Intelligente Vernetzung in der Produktion – Ein Beitrag zum Zukunftsprojekt Industrie 4.0‘ verfolgt daher das Ziel, eine hochauflösende, adaptive Produktionssteuerung auf Basis kybernetischer Unterstützungssysteme und intelligenter Sensorik zu entwickeln. Das Forschungsprojekt wird vom Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) an der RWTH Aachen geleitet und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Ziel ist es Steuerungssysteme so zu gestalten, dass diese mittels hochauflösender Daten und deren intelligenter Visualisierung den Menschen als Entscheider optimal bei der Steuerung der Produktion unterstützen, um damit die Effizienz der Produktion nachhaltig zu steigern. Der Softwareanbieter Psipenta bringt als Industriepartner seine Erfahrungen im Hinblick auf softwaregestützte Feinplanung in diesem Forschungsvorhaben ein.


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