Digitalisierung in Produktionsplanung für Anlagenbau

Seit einigen Jahren werden die Themen Industrie 4.0, Smart Factory, KI usw. diskutiert, aber in Wirklichkeit planen fast alle mittelständischen und Großunternehmen in Deutschland ihre Produktion heute noch mit Excel. Viele dachten, dass eine Ergänzung ihres ERP-Systems durch ein MES-System die Lösung für eine schlanke Produktion sei, aberviele merken doch, dass sie nicht auf eine manuelle Planung mit Excel verzichten können.

Die Produktionsplanung bildet das Gehirn bzw. Rückgrat einer Fabrik, und sämtliche Organe des Unternehmens sind darauf ausgerichtet, ihre jeweiligen Tätigkeiten just-in-time auszuführen. Wenn die Produktionsplanung mangelhaft ist, entstehen teure Verschwendungen.

Die meisten Anbieter von Planungssoftware haben ein „fragmentiertes“ Portfolio von funktional unabhängigen Anwendungen und keine nahtlos integrierten Anwendungen. Was für Industrie 4.0 jedoch unerlässlich ist, sind vollautomatische APS/SCP Software, um horizontale, durchgängige und funktionsübergreifende Prozesse zu „orchestrieren“. Asprova Software ist ein algorithmisches Planungssystem, das diese Anforderungen erfüllt und mit dem Sie einen höheren Mehrwert erzielen.

Ausgangssituation Firma GEBHARDT

Das ERP-System der GEBHARDT GmbH ist SAP. Bis zur Einführung von Asprova APS 2016 waren sie gezwungen, ihre Prozesse mit Excel, d.h. manuell zu planen und zu steuern.

Die inhouse-Fertigungstiefe ist 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 ein menschliches Gehirn (mit Hilfe von Excel) unmöglich, eine optimale Reihen­folgeplanung zu erstellen. Die Herausforderungen bei Firma GEBHARDT waren:

• Das Planungs-Know-How befand sich fast ausschließlich im Kopf des Produktionsleiters
• Die Komplexität der 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 neu festgelegt.
• Die nicht-synchrone Fertigung der einzelnen Komponenten führte zu langen Durchlaufzeiten.
• Die hohe Stagnation verursachte hohe Bestände, besonders Halbfabrikate.

Die GEBHARDT GmbH erfreut sich stetigen Wachstums. Aufgrund der Zunahme der Planungskomplexität, geschuldet der enorm gestiegenen Auftragslage, war eine Optimierung der Prozesse notwendig. Die daraus resultierenden Anforderungen setzen eine erhebliche Effektivitäts- und Effizienzsteigerung voraus.

Herausforderungen an die Planung

Die Abbildung der GEBHARDT-spezifischen Regeln und Restriktionen war eine Herausforderung, u.a.:

• 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 % abzubilden, das heißt, alle Produkt­eigenschaften, Prozesse, Prozessregeln und -restriktionen sowie Planungsrestriktionen werden berücksichtigt. Denn, 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 manueller Planung. Es gibt also keinen Mittelweg.

Wichtige Asprova Einstellungen/Funktionen für GEBHARDT

Anfang Januar 2016 fand ein Kick-off Workshop statt. Im Anschluss daran erfolgte die Erstellung der Schnittstelle zum 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:

• Fähigkeiten/Kapazitäten und Restriktionen für alle einzelnen Produktionsressourcen (Fertigungsanlagen, Arbeitsplätze und Mitarbeiter)
• 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 mit individuellen Regeln ohne aufwändige Datenpflege
• 20 Auswärtsfertiger (Galvanisierung, Lackierung, ...): jede Auswärtsfertigung hat eine unterschiedliche Durchlaufzeit: Asprova kalkuliert automatisch Abholungs- und Rücklieferungstermine
• Planer kann bei Überlastung der Inhouse-Ressourcen nach Simulation entscheiden, welche Aufträge (Komponenten) zu welcher Auswärtsfertigung gegeben wird

Berücksichtigung der Materialbestände:

• Für ein Endprodukt können bis zu 100.000 Komponenten verbaut werden. Asprova plant und berücksichtigt: aktuelle Bestände, Bestandsfluktuation und Materialeingangsplan
• Asprova verknüpft dynamisch einzelne Komponenten/Teile mit einzelnen Produktionsaufträgen und ermöglicht somit ein One-Piece-Flow mit synchronisierten Unterkomponenten
• Asprova plant das Timing (Fertigstellung und Bedarf) für alle Halbfabrikate
• Materialverfügbarkeitsprüfung anhand Stückliste (Bedarf an Material) und Beständen / Bestellungen / Bestellanforderung (Bedarfsdecker)
• Restbedarfsmenge in Stückliste
• gebuchte Menge im derzeitigen Bestand
• Bestellung mit Menge und vom Lieferanten zugesicherten Materialeingangstermin
• BANF (Bestellanforderung) mit Menge und Wunschlieferdatum
• Asprova berechnet für einen Vorgang den frühest möglichen Starttermin. Je nachdem wann ein Material verfügbar ist, kann ein Vorgang frühestens starten.
• 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:

• In Asprova können selbst komplexe Einlastungsregeln für jeden Produktionsauftrag, Ressourcen, Kunden, … individuell eingestellt werden.
• Sortieren bei mehreren Planungsschleifen, verschiedene 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 zum Starttermin des nächsten Prozess/Vorgang/Fertigungsauftrag einplanen; je Startzeit des Nachfolgeprozess werden die Vorgänge herangezogen (1-3 Tage Puffer)

KPI (Planbewertung)

Ergebnisse der Planung mit Asprova:

• Ermöglichung der Verdoppelung des Umsatzes innerhalb der letzten 4 Jahre durch 100 % mehr Output bei gleichbleibender Produktionsfläche als Ergebnis reduzierter Durchlaufzeiten
• 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

Infokasten:

Die GEBHARDT Fördertechnik GmbH in Sinsheim, Baden-Württemberg ist Anbieter von Systemlösungen für innerbetriebliche Logistik. Dabei werden beispielsweise nicht nur Güteraufzüge, Behälter-, variable Paletten­transport­systeme oder Robotertechnik (fahrerlose Transportsysteme) hergestellt, sondern ganze Lagersysteme für Großhandelsunternehmen oder Automobilhersteller, usw. Die Stärke von GEBHARDT ist die Lieferung von Software, Elektronik, Roboter und Anlagen – „alles aus einer Hand“.

https://www.gebhardt-foerdertechnik.de