Produktionsplanung „am Stück“

Bei der Materialbedarfsplanung führt die schrittweise Einschränkung des Lösungsraums (rechts) zu einem sub­optimalen Ergebnis.

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Bei der simultanen Produktionsplanung ersetzt ein sogenannter „Big-Bucket“ den klassischen Trichter des MRP, durch den die einzelnen Aufträge nacheinander geschleust werden. Vielmehr wird bei diesem neuen Ansatz ermittelt, wie die Quantitäten aller Fertigungslose innerhalb eines definierten Planungsintervalls (Buckets) gestaltet sein müssen, um bei gegebener Kapazität alle Aufträge zu bedienen. Sämtliche Aufträge eines Intervalls sind dann realisierbar und die anschließende Reihenfolgenplanung in der Produktionssteuerung lässt sich mit einem Bruchteil des Aufwands umsetzen. Durch die gleichzeitige Berücksichtigung von Zielsetzungen wie die Einhaltung von Lieferterminen, hohe Verfügbarkeit von Material bei minimalen Beständen und kurzen Durchlaufzeiten führt die simultane Planung in einem Schritt zu harmonisch aufeinander abgestimmten Teilplänen und schließlich zu einer optimalen Gesamtplanung. Fazit: Nur durch gleichzeitige Betrachtung aller Nebenbedingungen in einem Schritt lässt sich das optimale Produktionsprogramm bestimmen.

Die Kapazität von Fertigungsanlagen ist einer der Faktoren, der zwar erst später im Prozess direkt Einfluss auf das Ergebnis nimmt, aber bereits zu Beginn der Planungen berücksichtigt werden sollte. Klassisches MRP geht bei der Produktionsprogrammplanung stets von unbegrenzten Kapazitäten aus und plant die Aufträge daher ohne Blick auf tatsächlich bestehende Restriktionen ein. Die daraus resultierenden Probleme sind anschließend bei der Planung der einzelnen Arbeitsgänge auf den Fertigungsanlagen durch aufwendige manuelle Umplanungen zu lösen. Die Relevanz dieses Problems spiegelt auch die Umfrage wider: Mehr als 75 % der Befragten wünschen sich, dass bereits bei der Losbildung auch die zur Verfügung stehenden Kapazitäten berücksichtigt werden.

Eine simultane Produktionsprogrammplanung berücksichtigt dies schon zu Beginn des Prozesses. Auf diese Weise werden nicht nur die Fertigungsanlagen optimal ausgelastet. Da der Simultan-Algorithmus neben der Bedarfssituation des gesamten Planungshorizonts die vorhandenen Kapazitäten betrachtet, plant die Software entsprechend zum Beispiel Lose automatisch zu einem früheren Zeitpunkt im Rahmen von Vorproduktionen ein, falls zum eigentlichen Planungszeitpunkt keine ausreichende Produktionskapazität zur Verfügung steht.

Die Berück­sichtigung von Fertigungs­kapazitäten und Materialverfügbarkeit bei der Berechnung des Produktions­programms ist den Anwendern wichtig.

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Darüber hinaus wird die Verfüg­barkeit von Material in der Produk­tions­pro­grammplanung des MRP als ge­geben angenommen. Um die Komponenten für ein Endprodukt zu fer­tigen, müssen diese aber vor der tatsächlichen Fertigung beschafft beziehungsweise produziert worden sein. Dieses Thema wird im MRP in der Regel erst im Rahmen von Auftragsfreigaben auf der Produktionssteuerungsebene angegangen, welche dann häufig vor einem unlösbaren Problem steht. Die Folge sind Verzögerungen bei der Fertigung mit allen Implikationen für die Gesamtplanung. Um diesen Systemfehler halbwegs zu beherrschen und sich Sicherheit zu verschaffen, legen die Unternehmen meist hohe Materialbestände auf Lager, die bei einer optimalen Planung überflüssig sind. Allein dieser Aspekt macht eine Planung nach MRP sehr kostenintensiv. In diesem Punkt sind sich die Umfrageteilnehmer einig: Sie messen der Berücksichtigung der Materialverfügbarkeit bei der Berechnung des Produktionsprogramms hohe Bedeutung zu.

Wie schon bei den Fertigungskapa­zitäten hat die simultane Produktions­programmplanung die Materialver­fügbarkeiten bereits zu Beginn des Planungsprozesses im Blick. Die ermittelten Fertigungslose sind somit im Hinblick auf die Verfügbarkeit realisierbar, so dass die Produktionssteuerung nicht vor unlösbare Aufgaben gestellt wird. Das Vorhalten hoher Sicherheitsbestände wird obsolet, die Kapitalbindung reduziert. Die Quintessenz: Nur durch simultane Berücksichtigung von Kapazitäten und Material­verfügbarkeit kann eine optimale Produktionsplanung gewährleistet werden – und damit die Wirtschaftlichkeit der gesamten Fertigung.

Theorie in die Praxis überführt

Die simultane Planung berücksichtigt die begrenzten Fertigungskapazitäten und führt so zu optimalen und auch realisierbaren Szenarien. Dagegen führt eine sukzessive Produktionsplanung zwar zu kostenoptimalen, aber unzulässigen Lösungen.

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Die Simultanplanung hat ein Ziel: ein machbarer, auf den verfügbaren Kapazitäten basierender und kostenopti­maler Produktionsplan über alle Produktionsstufen hinweg. Obwohl dessen Vorteile auf der Hand liegen, war die Simultanplanung lange Zeit lediglich ein theoretisches Konzept. Praxis­taugliche Algorithmen waren schlichtweg nicht vorhanden, auch die begrenzte Prozessorleistung von Rechnern stand einer Umsetzung im Weg. Berechnungen der Planungs-Szenarien konnten aber mittlerweile massiv beschleunigt werden. Dauerte ein Planungslauf vor wenigen Jahren noch Monate, lassen sich Optimierungsläufe inzwischen innerhalb von Sekunden durchführen. Die Firma Inform hat als erstes Unternehmen praxistaugliche Algorithmen entwickelt und stellt so den Simultan-Algorithmus erstmals Serienfertigern zur Verfügung. Die Simultan­planung hat demnach die Produktreife erreicht.

Autor: Ludger Schuh ist Leiter des Geschäfts­bereiches Inventory & Supply Chain bei der Inform GmbH in Aachen.