Die Erfolge beim Einsatz einer APS-Software: ein Praxisbeispiel

Die meisten Anbieter von Planungssoftware haben ein „fragmentiertes“ System von funktional unabhängigen Anwendungsmodulen, die nicht nahtlos ineinandergreifen, also auch keine Fließfertigung ermöglichen. Was für Industrie 4.0 jedoch unerlässlich ist, sind vollautomatische APS/SCP Software-Systeme, um kompliziert miteinander verflochtene Prozesse nahtlos zu „orchestrieren“.

Eine Software, die diese Voraussetzungen erfüllt, ist das Asprova APS- und SCP-System. Die Software basiert auf fortschrittlichen Algorithmen, welche eine 100 %-ige dynamische Abbildung der Produktion in Echtzeit ermöglicht.

Asprova hat in Japan, dem Land mit den weltweit höchsten Anforderungen an eine JIT-Produduktion, einen Marktanteil von über 60 %.

Um die umfassenden Fähigkeiten und Praxisvorteile dieses Systems kurz und nachvollziehbar darzustellen, möchten wir hier ein reales Praxisbeispiel eines Kunden präsentieren. Das Fördertechnik-Unternehmen GEBHARDT stand in 2016 vor Herausforderungen, die für mittelständische Unternehmen im Anlagenbau sehr typisch sind.

Das ERP-System bei der GEBHARDT GmbH ist SAP. Bis zur Einführung von Asprova APS in 2016 war das Unternehmen gezwungen, ihre Fertigungsprozesse mit Excel, d.h. manuell zu planen und zu steuern.

Die Inhouse-Fertigungstiefe ist bei GEBHARDT sehr hoch. Bei komplexen Fertigungsprozessen (z.B. Laserschneiden, Stanzen, Biegen, Drehen, Fräsen, Schweißen, Vor-/Endmontage, elektrische Montage, etc.) inklusive Auswärtsfertigung für Galvanisierung und Lackierung ist es für das menschliche Gehirn (auch mit Hilfe von Excel) nicht möglich, eine optimale Reihenfolgeplanung zu erstellen.

Vor diesem Hintergrund waren folgende Herausforderungen bei Firma GEBHARDT zu bewältigen:

• Das Planungs-Know-Howbefand sich fast ausschließlich im Kopf des Produktionsleiters
• Die Komplexitätder Planungsprozesse nahm mit zunehmendem Produktportfolio und steigender Projektanzahl kontinuierlich zu
• Der Starttermin für Produktionsaufträge wurde aus Erfahrung festgelegt und entsprach einer Push-Produktion.Auf Zuruf wurden Starttermine ständig verändert bzw. neu festgelegt.
• Die nicht-synchrone Fertigungder einzelnen Komponenten führte zu langen Durchlaufzeiten.
• Die hohe Stagnationverursachte hohe Bestände, besonders bei den Halbfabrikaten.

Diese Herausforderungen wurden durch das stetige Wachstum des Unternehmens noch vergrößert. Die steigende Auftragslage erhöhte die Komplexität in der Planung, was wiederum eine Optimierung der Prozesse dringend erforderlich machte. Das vordringliche Ziel war somit, Effektivität und Effizienz in der Produktion erheblich zu steigern.

Die erste Herausforderung bei der Einführung des Asprova Feinplanungssystems war es, die GEBHARDT-spezifischen Regeln und Restriktionen abzubilden. Diese waren unter anderem:

• Multi-Level Finit-Kapazitätsplanung: für alle einzelnen Prozesse müssen Hauptressourcen und Subressourcen gleichzeitig und unter Berücksichtigung von Finit-Kapazitäten geplant werden.

• Automatische Auswahl von alternativen Ressourcen

• Synchronisierung von Parallelprozessen und zusammenführenden Prozessen

• Berücksichtigung der Verfügbarkeit von Rohmaterial und Halbfabrikaten

• Berücksichtigung der Mitarbeiterverfügbarkeit: Schichtkalender und Urlaub

• Auswärtsfertigung

Die wichtigste Anforderung an eine Planungs-Software ist die Fähigkeit, die „Realität“ der Fabrik zu 100 % und in Echtzeit abzubilden. Das heißt, alle Produkteigenschaften, Prozesse, Prozessregeln und -restriktionen sowie Planungsrestriktionen zu berücksichtigen. Selbst wenn eine vermeintliche Kleinigkeit nicht abgebildet werden kann, gibt es keine durchgängige logische Konsistenz mehr. Das Planungsergebnis ist nicht realistisch und man landet wieder bei der manuellen Planung. Es gibt also keinen Mittelweg.

Anfang Januar 2016 fand ein Kick-off Workshop statt. Im Anschluss daran erfolgte die Erstellung der Schnittstelle zu SAP. Go-live fand bereits Anfang Juli 2016 statt (inkl. Rückschreibung neu terminierter Fertigungsaufträge aus Asprova in SAP).

100 %-ige Abbildung der Prozesse, Prozessregeln und Restriktionen bedeutete in der Praxis:

• Fähigkeiten/Kapazitäten und Restriktionen für alle einzelnen Produktionsressourcen (Fertigungsanlagen, Arbeitsplätze und Mitarbeiter) abbilden.
  Zum Beispiel gibt eine Kantmatrix vor, welches Blech auf welcher Kantbank gefertigt werden darf.

• Je nach Gerätetyp stehen bestimmte Montageplätze bereit. SAP gibt die Arbeitsplatzgruppe vor, Asprova wählt den optimalen Montageplatz aus.

• Prozesszeiten, Umrüstzeiten und Wartezeiten zwischen Prozessen haben individuelle Regeln ohne aufwändige Datenpflege.

• 20 Auswärtsfertiger (Galvanisierung, Lackierung, etc.): jede Auswärtsfertigung hat eine unterschiedliche Durchlaufzeit: Asprova kalkuliert automatisch Abholungs- und Rücklieferungstermine.

• Der Planer kann bei Überlastung der Inhouse-Ressourcen mittels digitaler Simulation entscheiden, welche Aufträge (Komponenten) zu welcher Auswärtsfertigung gegeben werden.

Berücksichtigung der Materialbestände:

• Für ein Endprodukt können bis zu 100.000 Komponenten verbaut werden. Asprova plant und berücksichtigt aktuelle Bestände, die Bestandsfluktuation und den Materialeingangsplan.

• Das Asprova APS verknüpft einzelne Komponenten/Teile dynamisch mit einzelnen Produktionsaufträgen und ermöglicht somit ein One-Piece-Flow-Produktion, die mit Unterkomponenten synchronisiert ist.

• Planung des Timings (Fertigstellung und Bedarf) für alle Halbfabrikate.

• Materialverfügbarkeitsprüfung anhand von Stücklisten (Bedarf an Material) und Beständen / Bestellungen / Bestellanforderung (Bedarfsdecker).

• Restbedarfsmenge in der Stückliste

• gebuchte Menge im aktuellen Bestand

• Bestellungen mit Mengenangaben und vom Lieferanten zugesicherten Materialeingangsterminen

• BANF (Bestellanforderung) mit Menge und Wunschlieferdatum

• Berechnung des frühestmöglichen Starttermins für einen Vorgang. Erst wenn ein Material verfügbar ist, kann ein Vorgang gestartet werden.

• Berücksichtigung der Wareneingangsbearbeitungszeit

• Fehlteilliste: sind noch keine Bestände / Bestellungen / Bestellanforderung zur Bedarfsdeckung vorhanden oder zu spät, werden diese pro Materialnummer oder pro Auftrag (im Tages- oder Wochenraster) in einer Pivot-Tabelle aufgelistet. Asprova gibt für diese Fehlteile den Bedarfstermin vor.

Reihenfolgeoptimierung im Bereich Abkanten und Drehen:

• Hinterlegung der Umrüstzeitmatrix in Asprova

• Reihenfolgeplanung wird optimiert, um Umrüstzeiten zu minimieren, sowohl zeitlich als auch bezüglich alternativer Dreh- und Kantbänke.

Planungslogik und Einlastungsregeln:

• Die Auftragseinlastungsregel von Asprova wird für Produktionsaufträge, Ressourcen, Kunden, etc. individuell eingestellt.

• Sortierfunktion für mehrere Planungsschleifen sowie diverse Sequenzregeln (z.B. Nacharbeitsaufträge zuerst; danach Priorität für Liefertermine und dann Produktionsaufträge für Lager)

• Fertigung von Komponenten, etc. entsprechend der Reihenfolge und Termine der Montage beim Endkunden.

• Asprova verknüpft die Unterkomponenten mit dem Montageauftrag. Der Liefertermin des Kundenauftrags wird in alle Unteraufträge vererbt und sequenziert die mechanische Fertigung und Montage (Vor- / End-elektrisch).

Schnittstelle zu SAP:

• Einmal pro Tag werden Daten von SAP in Asprova importiert (Differenzialimport): Kundenaufträge, Plan- und Fertigungsaufträge, Arbeitspläne, Stücklisten, Materialstammdaten, Materialbestände, Materialbestellungen, Arbeitsfortschritt in der Produktion, …)

Planungslauf (grob):

Vorlauf:

• Planung wird vorbereitet, Vorgänge werden erstellt und alle Aufträge werden miteinander verknüpft

• BDE und fixierte Vorgänge werden zugewiesen

Auftragsköpfe und Montage planen:

• Einlastungsregel bestimmt Sortierung von Vorgängen

• Vorwärts mit begrenzter Kapazität, wenn Material bis Liefertermin verfügbar ist, ansonsten vorwärts noch frühzeitiger einplanen

• Wenn zu früh eingeplant, rückwärts anpassen

Unterkomponenten planen, Anpassung der Montage

• Unterkomponenten je nach Start Auftragskopf vorwärts sortiert

• Arbeitsgänge in der mechanischen Fertigung erneut je Merkmal wie Blechparameter, CNC Programmen (innerhalb Starttag voriger Zuweisung) sortiert

• Vorgänge von Nicht-Engpassressourcen (Lasern auf Trumpf, Elektrowerkstatt, Auswärtsfertigung) nochmals rückwärts einplanen – zum Starttermin des nächsten Prozesses / Vorgangs / Fertigungsauftrags; je Startzeit des Nachfolgeprozess werden die Vorgänge herangezogen (1-3 Tage Puffer)

• KPI (Planbewertung)

Innerhalb von 4 Jahren konnte durch den Einsatz der Asprova APS-Software als Resultat der drastisch reduzierten Durchlaufzeiten der Ausstoß um 100 % erhöht und somit der Umsatz verdoppelt werden. Das alles, ohne die Produktionsfläche zu vergrößern!

Dieser Erfolg war im Detail das Ergebnis dieser wesentlichen Verbesserungen in der Produktionsplanung:

• Sehr realistische und machbare Reihenfolgeplanung für jede einzelne Ressource

• Prozesssynchronisierung

• Berücksichtigung der Materialverfügbarkeit in der Planung

• Tägliche Aktualisierung der Planung von über 30.000 Produktionsaufträgen über einen Planungshorizont von 24 Monaten im Voraus in ca. 2 Minuten

• Visualisierung des Status einzelner Aufträge 24 Monate im Voraus durch Auftrags-GANTT-Diagramm, Ressourcen-GANTT-Diagramm, Tabelle für Reihenfolgefertigung, Kapazitäts-Auslastungsdiagramm

• Zuverlässige Aussagen zur Fertigstellung von einzelnen Kundenaufträgen

Bei der Einführung eines APS-Feinplanungssystems müssen Funktionsumfang und Ergebnisse wie bei diesem Praxisbeispiel der Maßstab sein, mit dem jedes APS-System gemessen werden muss.