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    Produktionsplanung und -steuerung (PPS) - Prozesssteuerung im Unternehmen

    Unter Produktionsplanung und -steuerung (PPS) versteht man ein Teilgebiet der Produktionswirtschaft. Dieses Teilgebiet umfasst die operative, zeitliche, mengenmäßige oder auch räumliche Planung, Steuerung und Kontrolle sowie die Verwaltung aller Vorgänge, welche für die Produktion von Waren und Gütern notwendig sind. Die Produktionsplanung umfasst also alle Entscheidungen des Produktionsmanagement auf strategischer, taktischer und operativer Ebene. ERP und PPS können miteinander kombiniert werden. So lässt sich eine PPS Software in ERP Systeme integrieren.

    Die Produktionsplanung und -steuerung ist nach wie vor der Kern jedes Industrieunternehmens. Das Hauptziel eines Produktionsplaners ist die Optimierung des gesamten Produktionssystems. Produktionssysteme beinhalten die Produktionsorganisation und Darstellung aller Konzepte, Werkzeuge und Methoden, welche die Effizienz und Effektivität eines Produktionsablaufs ausmachen. Die Produktionsplanung und -steuerung wird in die Planung und Steuerung aufgeteilt. In der Planung werden alle Vorgänge mittel- bis kurzfristig vorgeplant. Die Steuerung kann anhand der Planung Aufträge entsprechend freigeben und steuern. Planung und Steuerung greifen ineinander und werden in kleinen bis mittelgroßen Betrieben oft auch in einem Verantwortungsbereich zusammengefasst.

    Kernbereiche der Produktionsplanung und -steuerung


    Produktionsprogrammplanung


    Materialbedarfsplanung


    Produktionsprozessplanung

    Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme


    Kernbereiche der Produktionsplanung und -steuerung

    Die Kernbereiche der PPS beinhalten die Produktionsprogrammplanung, die Materialbedarfsplanung, die Produktionsprozessplanung und die Produktionssteuerung. Üblicherweise werden diese Prozesse durch PPS Software begleitet. ERP Systeme beschreiben darüber hinaus personelle und finanzielle Ressourcenplanung. ERP und PPS Software lassen sich daher gut kombinieren. Traditionelle PPS Systeme setzen auf ein sukzessives Planungskonzept, welches die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung in Teilprobleme aufteilt und der Reihe nach abarbeitet. Die Übergänge zwischen den einzelnen Aufgaben sind oftmals fließend. Aufgrund der massenhaften Verbreitung technisch komplexer Produkte und der stetigen Verkürzung von Produktlebenszyklen, wurde die Demontageplanung und -steuerung (DPS) immer relevanter. Diese ist stark an die Prozesse einer PPS Software angelehnt.



    Produktionsprogrammplanung

    Die Produktionsprogrammplanung beschäftigt sich mit der lang-, mittel- und kurzfristigen Planung. In diesem Sinne betrifft eine langfristige Planung die Ausrichtung in einem Zeitraum von über drei Jahren. Hier werden Fragen über Marktsegmente und entsprechende Produkte geklärt, welche den Schwerpunkt der unternehmerischen Aktivitäten bilden sollen. Von mittelfristiger Planung spricht man bei einer Quartals- oder Jahresplanung, welche über die Produktgruppen entscheidet. In der kurzfristigen oder unterjährigen Planung wird danach nur noch über die herzustellende Menge entschieden.

    Ein Produktionsprogramm zu erstellen ist gerade bei komplexen und variantenreichen Produkten ein langwieriger Prozess, welcher viele Optimierungsphasen durchlaufen muss. Eine Hilfestellung kann hierbei eine Produktionsplanungssoftware wie das tricoma System geben. Aus diesen Prozessen haben sich etablierte Methoden und Verfahren entwickelt, um ein Produktionsprogramm zu finalisieren. Am Beispiel der Automobilindustrie kann man sehen, wie zunächst der langfristige Absatz pro Absatzmarkt geschätzt wird. Hierbei werden vornehmlich stochastische Prognoseverfahren eingesetzt. Mit diesem Verfahren lassen sich Absatzzahlen prognostizieren, und es können daraus abgeleitete Produktionspläne erstellt werden. Diese Vertriebs- und Produktionspläne enthalten jedoch keine Produkte. Sie beschreiben lediglich die Produktionsmengen der Produktarten (Beispiel: PKW, LKW, Omnibus), welche wiederum in Produktklassen oder Produktfamilien (Beispiel: VW Polo, VW Golf, VW Passat) aufgeteilt werden. Erst wenn diese grundsätzlichen Fragen geklärt sind, kann ein Produktionsprogramm erstellt werden, indem auch reelle Fahrzeugbestellungen von Kunden oder Händlern stehen.

    Ein Vertriebsplan ist immer marktbezogen, wohingegen ein Produktionsplan werksbezogen ist und gleichzeitig die Produktionskapazitäten beschreibt. Vertriebs- und Produktionsprogramme werden erst im Kurzfristzeitraum erstellt. Basierend auf den tatsächlichen Bestellungen wird zuerst ein Vertriebsprogramm erstellt, woraus sich ein Produktionsprogramm ableiten lässt. Durch die Vielfältigkeit von Varianten und Restriktionen wie Produktions- oder Lieferkapazitäten, wird das Produktionsprogramm dabei geglättet. Das Ziel der Produktion ist es, Kundenbestellungen fristgerecht zu erfüllen, um die Produkte fristgerecht an den Vertrieb oder den Endkunden zu übergeben. Das Build-To-Order Modell erfreut sich hierbei immer mehr Beliebtheit, da Unternehmen hier nur noch Produkte auf Kundenauftrag fertigen müssen und dadurch mehr Flexibilität für individuelle Anpassungen entsteht. Durch ein verbindliches Produktionsprogramm können Fertigungsaufträge für benötigte Herstellteile und Lieferprogramme für erforderliche Kaufteile erstellt werden. Hierzu müssen Produktionsprogramme über Stücklisten in Teil- und Baugruppen geteilt werden.


    Materialbedarfsplanung

    Über den Primärbedarf (verkaufsfähige und nachgefragte Enderzeugnisse) wird mit der Materialbedarfsplanung festgestellt, welche Mengen von Rohstoffen oder Einzelteilen (Sekundärbedarf) benötigt werden, um die nachgefragten Enderzeugnisse herzustellen. Die hierzu benötigten Komponenten werden in Stücklisten oder Arbeitsplänen erfasst. Hilfreich ist hierbei die Nutzung von einem PIM System, welche eine einfache Zusammenstellung der Informationen ermöglicht. Um die Konsistenz von kaufmännischen, produktionstechnischen und konstruktiven Daten und Prozessen sicherzustellen, sollte es von allen erfassten Komponenten eine technische Zeichnung geben, die den aktuellen Konstruktionsstand beschreibt. Mit Hilfe von Stücklisten und Arbeitsplänen wird das Endprodukt in seine Komponenten zerlegt. Hierzu gibt es verschiedene Verfahren der Stücklistenauflösung. Um den Bedarf an höheren Baugruppen und Einbauteilen festzustellen, wird die erstellte Stücklistenauflösung benötigt. In der letzten Stufe der Stückliste stehen immer die Einbauteile, welche aus Kaufteilen oder Herstellteilen bestehen. Kaufteile werden in der Regel von anderen Händlern bezogen, während Herstellteile vom Unternehmen selbst gefertigt werden.

    Die Ermittlung des Sekundärbedarfs kann in Industriezweigen mit technisch komplexen und variantenreichen Erzeugnissen besonders aufwändig sein. Zuerst muss mithilfe einer Varianten-Stückliste die Auflösung der Produktdefinition aus der individuellen Kundenbestellung erfolgen. Über eine vom Kunden erstellte Produktdefinition ist es möglich, eine Auftragsbezogene Stückliste zu generieren, welche alle benötigten Baugruppen und Teile enthält. Die Bedarfsermittlung und Dispositionsrechnung wird durch die Zusammenfassung aller so ermittelten singulären Sekundärbedarfe erstellt.



    Produktionsprozessplanung

    Die Produktionsprozessplanung umfasst die Losgrößenplanung, Termin- und Kapazitätsplanung sowie die Reihenfolgeplanung und Feinterminierung.

    Losgrößenplanung

    Unter der Losgrößenplanung versteht man die Zusammenfassung von Aufträgen zu einem Los, um die Summe aus den entstehenden Produktions- und Lagerhaltungskosten zu minimieren. Eine optimale Losgröße kann durch mangelnde Kapazitäten nicht immer realisiert und muss zu Lasten der Kosten gesplittet werden.

    Termin- und Kapazitätsplanung

    Sind die verlangten Mengen bekannt, so kann mit einer Terminplanung angefangen werden. Früheste und späteste Termine für die Durchführung einzelner Arbeitsschritte können über die Durchlaufterminierung ermittelt werden. Aufgrund der Terminierung kann sichergestellt werden, dass die zur Durchführung benötigten Kapazitäten für das Produktionsprogramm vorhanden sind, woraus sich die Kapazitätsterminierung ergibt. Einzelne Arbeitsschritte müssen bei Kapazitätsengpässen verschoben werden. Sind diese Schritte erledigt, können grob terminierte Aufträge an die Produktionssteuerung weitergegeben werden.

    Reihenfolgeplanung und Feinterminierung

    Durch die Feinplanung wird festgelegt, welche Maschinen bestimmten Aufträgen zugeordnet werden. Ungeplante Ausfälle von Produktionsmitteln oder unerwartete Kundenaufträge mit hoher Priorität gehören zu den kurzfristigen Aufgaben der Produktionssteuerung. Durch die mehrdimensionale Natur dieser Zusammenhänge, werden die Aufgaben der Produktionssteuerung vermehrt mit entsprechender Produktionsplanungssoftware durchgeführt. Eine Produktionsplanungssoftware führt zu mehr Flexibilität des Produktionsplaners und erhöhen die Transparenz der Belegungs- und Terminzustände in der Produktion.

    Produktionssteuerung

    Unter der Produktionssteuerung versteht man das Veranlassen, Überwachen und Sichern der Durchführung von freigegebenen Aufträgen. Die Aufträge werden nach der Feinterminierung und Maschinenbelegung durch das Bereitstellen von Arbeitsbelegen für den Betrieb veranlasst. Über zeitnahe Rückmeldesysteme werden die erteilten Aufträge überwacht. Das korrigierende Eingreifen bei Abweichungen wie Menge, Termine oder Qualität wird mit der Sicherung vorgenommen.

    Auftragsfreigabe

    In der Auftragsfreigabe werden die von der Produktionsplanung erteilten, grob terminierten Aufträge feinterminiert. Es existieren verschiedene Konzepte zur Auftragsfreigabe wie KanBan oder die belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BoA-Prinzip).

    Auftragsüberwachung

    Die Betriebsdatenerfassung (gesammelte Rückmeldungen über den aktuellen Stand der Produktion) ist notwendig, um eine Überwachung der Produktionsabläufe durchzuführen. Eine Rückmeldung kann durch direkte Eingaben oder über Betriebsdatenerfassungssysteme (BDE-Systeme) erfolgen. Über die Fertigungssteuerung hinaus werden diese Daten für die Bruttolohnabrechnung, die Materialbestandsfortschreibung, mitlaufende Kalkulation und Nachkalkulation, die Qualitätskontrolle und die Instandhaltung für die Wartungsplanung genutzt.


    Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme

    Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme werden in der Regel auf Grundlage von zwei Prinzipen Angeboten.

     

    Das Push-Prinzip (schiebendes Prinzip)

    Um die umfangreichen Aufgaben der operativen Produktionsplanung und -steuerung zu bewältigen, werden computergestützte Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (PPS Systeme) eingesetzt, die auf Grundlage des Push-Prinzips arbeiten. Hier werden die Produktionsaufträge in den Produktionsprozess eingeschoben. Alle Daten über die Erzeugnisse, Produktionsprozesse und Ressourcen werden in der Datenbank des Produktionsbereichs abgelegt. Eine PPS Software greift regelmäßig auf diese Datenbank zu, um Informationen über den Produktionsbereich zu verarbeiten.

    Mit Hilfe von festgelegten oder ermittelten durchschnittlichen Zeiten für einzelne Bearbeitungsschritte, wird eine Durchlaufterminierung des gesamten Produktionsablaufs auf der Basis aller Real- oder Planaufträge mit den jeweiligen Fertigstellungsterminen durchgeführt. Somit werden alle Aufträge in ihre Arbeitsschritte unterteilt. Für die Arbeitsschritte werden Anfangs- und Endzeiten festgelegt, woraus sich die Anfangs- und Endzeiten einzelner Aufträge errechnen lassen.

    Nach der Durchlaufterminierung wird für jede Ressource die resultierende Kapazitätsbelastung ermittelt und der Kapazitätsbedarf dem Kapazitätsangebot gegenübergestellt. Über Terminverschiebungen von nichtkritischen Aufträgen sowie durch Einplanung von Überstunden, wird im Rahmen eines Kapazitätsbelastungsausgleichs versucht, Überbelastungen zu vermeiden. Hieraus entsteht die Auftragsreihenfolge, welche einen genauen Start und Endtermin für jede Arbeitsgruppe oder Maschine beinhaltet. Durch das hierbei entstandene Terminraster lässt sich die Steuerung des Informations- und Materialflusses in der Produktion durchführen.

     

    Das Pull-Prinzip (ziehendes Prinzip)

    Das Pull-Prinzip beschreibt die Produktion auf Abruf. Hierbei beginnt die Produktionssteuerung bei dem Produktionsprogramm für die Produkte, die von einem Kunden oder einem Händler bestellt worden sind. Hierbei werden nur erforderliche Teile und Baugruppen aus den vorherigen Fertigungsbereichen beschafft. Um das Pull-Prinzip erfolgreich einzusetzen, ist eine entsprechende Organisation des gesamten Produktions- und Lieferprozesses erforderlich.
    Prinzipiell sollte jede Stelle beim Pull-Prinzip nur so viele Einheiten eines Erzeugnisses herstellen, wie tatsächlich von den darauffolgenden Stellen benötigt werden. Dieses Verfahren wird auch ?Produktion auf Abruf? genannt. Standardprodukte mit regelmäßigem Bedarfsverlauf und wenigen Varianten sind für dieses Verfahren am besten geeignet.

    Fertigungsbereiche können aus nacheinander geschalteten, selbststeuernden Regelkreisen bestehen. Mitarbeiter des jeweiligen Fertigungsbereiches können die kurzfristige Produktionssteuerung übernehmen. Ein Regelkreis besteht aus einer Senke und einer Quelle. In einer Senke wird das Material zum nachgelagerten Regelkreis gebracht, wo es auch verbraucht wird. Die Quelle wird immer vom vorgelagerten Regelkreis befüllt.

    Fertigungs- und Belieferungssysteme, die sich gegenseitig nach festen Regeln und Prinzipien versorgen, können ebenfalls angelegt werden. Hierbei kann unter folgenden Anlieferungsvarianten unterschieden werden:

    • Just-in-Sequence-Produktion
    • Just-in-Time-Produktion
    • Kanban
    • Milkrun-Konzept oder Routenverkehr
    • Warenkorb
    • Zweibehältersystem

    Da auch hier auf Sicherheit vorbestellt wird, um eine Fehlmenge zu vermeiden, kann jedoch je nach Informationsgeschwindigkeit auch ein Peitscheneffekt (Bullwhip-Effekt) vorkommen. Durch das Konzept der Fortschrittszahl kann der Bullwhip-Effekt vermieden werden, welche zum Beispiel in der Großserienfertigung zwischen Herstellern und Zulieferern als Verfahren der Produktions- und Beschaffungssteuerung nach dem Pull-Prinzip eingesetzt wird.