Operatives Produktionsmanagement – Maschinenbelegungsplanung VL8

Question 1

Auftragsfreigabe - Aufgaben

Answer 1

• Verfügbarkeitsprüfung für die ‘anstehenden’ Planaufträge anhand des disponiblen Bestandes an benötigten Vormaterialien und Bauteilen
• Freigabe des Planauftrags –> (freigegebener) Betriebsauftrag 1. Erstellung der Arbeitspapiere
  2. Material- u. Teilereservierung

Question 2

Auftragsfreigabe - Ziele

Answer 2

• Für die anstehende(n) Planperiode(n) sind so viele Planaufträge freizugeben, dass
• (voraussichtlich) keine Leerzeiten an Engpassarbeitsplätzen und
• keine ‘unnötig großen’ Wartezeiten entstehen.

Question 3

Maschinenbelegungsplanung

Grundlagen, Aufgaben, Entscheidungsvariablen

Answer 3

1. Grundlagen
   - Synonyme: Ablauf-, Fein-, Maschinenbelegungsplanung, Fertigungssteuerung
   - Vorgabe: Menge der (freigegebenen) Betriebsaufträge
2. Aufgaben:
   Es ist festzulegen:
   - welcher Betriebsauftrag,
   - auf welcher Maschine/ welchem Arbeitsplatz,
   - in welcher Schicht/ zu welchem Zeitpunkt,
   auszuführen ist.
3. Entscheidungsvariablen:
   - Reihenfolge der Aufträge auf einer Maschine
   - Auswahl der Maschine (bei parallelen Maschinen)
   - Lossplitting (?)

Question 4

Maschinenbelegungsplanung

Hilfsmittel, Vorgabe, Ergebnis

Answer 4

1. Hilfsmittel:
   - Plantafel
   - Elektronischer Leitstand / Fertigungsleitstand
2. Vorgabe: Maschinenfolge
   - Die Maschinenfolge eines Auftrages ist die zeitliche Reihenfolge, in der die einzelnen Maschinen die Bearbeitung eines Auftrages vorzunehmen haben.
3. Ergebnis: Auftragsfolge
   - Die Auftragsfolge einer Maschine ist die zeitliche Reihenfolge, in der die einzelnen Aufträge auf der Maschine bearbeitet werden.

Question 5

Maschinenbelegungsplanung - Zielsetzungen

Answer 5

1. Monetäre Ziele (Rüstkosten, Leerkosten)  2. Zeitziele:
   - Termineinhaltung (bei Auftragsfertigung)
   - Minimierung der Gesamtdurchlaufzeit (= Min. Wartezeiten)
   - Maximierung der Kapazitätsauslastung (= Min. Leerzeiten)
   - Minimierung der Rüstzeiten
   - Minimierung der Zykluszeit (Zykluszeit: Zeitspanne zwischen Beginn und Ende der Bearbeitung aller Aufträge)
   - Zielkonflikt? –> „Dilemma der Ablaufplanung“

Question 6

Statische / Dynamische Ablaufplanung:

Answer 6

• Statisch: Alle Aufträge einer Planperiode stehen zu Beginn der Planperiode zur Bearbeitung bereit.
• Dynamisch: Die Aufträge treffen sukzessiv - d.h. im Laufe der Planperiode im Betrieb ein.

Question 7

Maschinenbelegungsplanung - Komplexität

Answer 7

• Das allgemeine Maschinenbelegungsproblem ist aufgrund seiner kombinatorischen Struktur i.d.R. nicht optimal in vertretbarer Rechenzeit lösbar! –> i.d.R. Einsatz von Heuristiken.
• Die Anforderung einer detaillierten Abbildung des Produktionsprozesses führt i.d.R. zu speziellen Planungsmodellen und - verfahren für die einzelnen Produktionstypen!

Question 8

Flow-Shop und Job-Shop

Answer 8

• Def.: Flow-Shop
  Die Maschinenfolge ist für alle Aufträge gleich.
• Def.: Job-Shop
  Es gibt mindestens zwei Aufträge mit unterschiedlicher
  Maschinenfolge.

Question 9

Allgemeine Klassifizierungsmerkmale

Answer 9

(deterministische Maschinenbelegungsprobleme):
- Maschinencharakteristik
(z.B. 1 Maschine oder m parallele Maschinen …)
- Auftragscharakteristik
(Unterbrechbarkeit, Reihenfolgebeziehungen ….)
- Zielsetzungen
(min. Zykluszeit, min. der max. Terminüberschreitung …)

Question 10

Lösungsverfahren

Answer 10

• Zumindest die Ablaufplanung sollte an die spezifischen Anforderungen des Fertigungsprozesses angepasst werden, um Verschwendungen (durch Leer- und Wartezeiten oder hohe Rüstaufwendungen) weitestgehend zu vermeiden.
• Viele PPS-Systeme oder Fertigungsleitstände bieten heute lediglich den Einsatz von Prioritätsregeln an. Allerdings bieten sog. Advanced Planning Systeme auch Lösungsverfahren auf der Grundlage moderner Meta-Heuristiken – wie Genetische Verfahren – an.

Question 11

Definition Priorität und Prioritätsregel

Answer 11

„Jedem Arbeitsvorgang ist dabei ein Zahlenwert, Priorität genannt, zuzuordnen. Eine Prioritätsregel ist demnach eine Vorschrift, die entsprechend den zugeordneten Zahlenwerten eine Auswahl (aus der Konfliktmenge) gestattet.“

Question 12

„gängige“ Prioritätsregeln

Answer 12

1. Kürzeste Operationszeitregel (KOZ)
   Die höchste Prioritätszahl erhält derjenige verfügbare Betriebsauftrag (Arbeitsgang), der die kürzeste Operationszeit (Bearbeitungszeit, Belegungszeit) hat.
2. Schlupfzeitregel (SZ)
   Die höchste Prioritätszahl erhält derjenige verfügbare Betriebsauftrag (Arbeitsgang), bei dem die Differenz zwischen dem Liefertermin abzüglich der verbleibenden Bearbeitungszeiten und dem Heute-Termin am geringsten ist.
3. First-come-first-served Regel (FCFS)
   Die höchste Prioritätszahl erhält derjenige verfügbare Betriebsauftrag (Arbeitsgang), der bereits am längsten in der Warteschlange auf Bearbeitung wartet.
4. Dynamische Wertregel (dWT)
   Die höchste Prioritätszahl erhält derjenige verfügbare Betriebsauftrag (Arbeitsgang), dessen Produktwert (alternativ: Kapitalbindung, Herstellkosten) einschließlich des letzten ausgeführten Arbeitsganges am höchsten sind.

Question 13

Prioritätsregeln können

Answer 13

• dezentral an jedem Arbeitsplatz eingesetzt werden, um aus der Menge der wartenden Aufträge den als nächstes zu bearbeitenden Auftrag auszuwählen oder
• zentral zur Erzeugung eines Maschinenbelegungsplans über mehrere Werkstätten hinweg (für einen kurzen Zeitraum, z.B. 1 Woche)
  eingesetzt werden. Die zentrale Berechnung eines Maschinenbelegungsplan entspricht einer deterministischen Simulation des Produktionssystems.

Question 14

Kontrolle der Produktionsdurchführung

Answer 14

1. Voraussetzung für eine wirksame Planung und Steuerung des Produktionsprozesses ist die Fortschrittskontrolle
2. Zu überwachende Planungsdaten:
   - Termine
   - Mengen
   - Kosten
   - Qualität
3. Mittel zur Erfassung des Ist-Zustandes:
   - Laufzettel
   - Datenerfassung am Arbeitsplatz
   - durch manuelle Eingabe in ein Datenendgerät
   - automatische Erfassung (z.B. Schussanzahl einer Druckgießmaschine)
4. Speicherung, Visualisierung und Steuerung:
   - Meister
   - Fertigungsleitstand
   - Advanced Planning Systeme