KI macht komplexe Production Planning and Detailed Scheduling (PPDS) Prozesse transparenter und erhöht die Termintreue
Autoren:Maik Babucke, Leiter des Auftragszentrums Dallmer GmbH & Co. KGDr. Bernd Reineke, Geschäftsführender Gesellschafter bei A&K
Die Dallmer GmbH + Co. KG ist auf die Entwicklung und Herstellung von Produkten im Bereich der Entwässerungstechnik spezialisiert. Das vor über 100 Jahren gegründete Unternehmen aus dem Sauerland bietet eine breite Palette von Produkten an, darunter Bodenabläufe, Duschrinnen, Ablaufsysteme für Terrassen und Balkone sowie Produkte für die Regenwassernutzung. Zur Herstellung der größtenteils aus Kunststoff und Stahl gefertigten Produkte werden Fertigungstechnologien wie Spritzgusstechnik und mechanische Fertigung (z.B. Drehen, Fräsen, Schleifen, Polieren)sowie auch Montagetätigkeiten durch das interne Personal und externe Dienstleister eingesetzt.
Nicht nur bei seinen Produkten hat Dallmer höchste Ansprüche an Funktionalität, Design und Qualität, sondern auch bei den internen Prozessen in der unternehmensübergreifenden Supply Chain, da eine hohe Lieferbereitschaft und pünktliche Lieferung mindestens genauso wichtig sind. Daher setzt Dallmer bereits seit drei Jahren ein Optimierungstools als Erweiterung der ERP-Funktionalitäten im Bereich Planung und Disposition ein. Zudem wurde jüngst auch ein KI-gestütztes PPDS (Production Planning und Detailed Scheduling) für die Produktions- und Reihenfolgeplanung implementiert. Ziel dabei war es, das alte, in die Jahre gekommene Feinplanungstool zu ersetzen und damit sowohl die Planungsqualität als auch den Automatisierungsgrad zu erhöhen.
Aufgabe des neuen PPDS-Systems ist es, eine integrierte Betrachtung von Mengen, Kapazitäten und benötigten Ressourcen zu ermöglichen und dabei ein optimales Planungsergebnis zu erzielen. Aufgrund der hohen Komplexität mit einem unüberschaubaren Lösungsraum sind konventionell entwickelte PPDS-Systeme diesen Anforderungen nicht gewachsen. Daher trifft man im betrieblichen Alltag nicht selten solche Systeme an, die nur zur Visualisierung des aktuellen Produktionsplans dienen, der auf Basis vergleichsweise weniger standardisierter Parametern erstellt wurde. In ihm sind leider niemals wirklich alle bestehenden Restriktionen berücksichtigt, weil dies mit konventionellen mathematischen Methoden noch immer nicht in angemessener Zeit berechenbar ist. Es gibt hierfür schlicht und ergreifend einfach noch nicht die erforderliche Rechenleistung und es wird sie auch in absehbarer Zeit noch nicht geben. Infolgedessen weicht die reale Produktion fast immer vom Soll ab und Disponenten müssen sich deshalb nicht selten auf die Expertise der Leiter der Fertigung verlassen, so dass sie die Lieferbereitschaftsziele dennoch irgendwie sicherstellen.
DISKOVER PPDS setzt KI ein
Der Anspruch von Dallmer ist jedoch ein anderer: Ziel ist es, wöchentlich einen wirklich umsetzbaren Produktionsplan zu erzeugen, der bereits alle bekannten bestehenden Restriktionen in der Produktion sowie die Verfügbarkeit der benötigten Ressourcen wie Maschine, Material, Personal etc. berücksichtigt und der bei neuen Ereignissen auch noch kurzfristig auf den tagesaktuellen Stand optimiert werden kann.
Um dies zu erreichen, sollte KI zum Einsatz kommen, um die gesamte Komplexität der Produktionsprozesse zur Ermittlung des optimalen Ergebnisses vollumfänglich berücksichtigen zu können. KI alleine reicht jedoch nicht aus. Es mussten zudem weitere wesentliche Funktionalitäten geschaffen werden, um KI auch nutzbar zu machen. Essentielle Bausteine sind beispielsweise
- Scorefunktionen zur Bewertung der Lösungsszenarien und zur Abbildung der unternehmensspezifischen Zielgrößen wie Termineinhaltung, Produktivität und Durchsatz,
- ein Arbeitsplanmodell zur genauen und flexiblen Abbildung der Produktionsabläufe und
- eine übersichtliche Darstellung des Planungsergebnisses in Form eines interaktiven Ganttcharts
Das nun zum Einsatz kommende KI-basierte PPDS-System der SCT Supply Chain Technologies bietet all diese Funktionen und ist darauf spezialisiert, das Optimum in einem schier unendlichen Lösungsraum zu finden. Auch das mittelständische Unternehmen Dallmer weist mit seinen Produktionsprozessen bereits eine enorme Komplexität auf. Die KI-Algorithmen erkennen während der Optimierung, welche Veränderungen, sogenannte Moves, zu einer Verbesserung führen und welche nicht. Dabei werden alle Änderungen am Produktionsplan durch die Scorefunktionen bewertet und geprüft, ob sich eine Verbesserung eingestellt hat. Ist dies der Fall, wird die Vorgängerlösung verworfen und ab da die aktuelle Lösung als Optimum behalten, bis eine noch bessere Lösung gefunden wird. Die KI erkennt, in welche Richtung die nächsten Moves zu tätigen sind und welche Bereiche ausgelassen werden können. So müssen nicht alle möglichen Lösungen durchgerechnet werden, sondern lediglich die erfolgsversprechenden.
Termineinhaltung geht vor
Bei Dallmer wird bei der Einstellung der Scorefunktionen das größte Gewicht auf die Termineinhaltung gelegt, um die Kundenzufriedenheit auf hohem Niveau sicherzustellen. Zweitwichtigstes Kriterium ist die Produktivität, was sich durch die Vermeidung von Rüstprozessen und Maschinenstillständen äußert. Wie in vielen anderen Unternehmen kommt es auch bei Dallmer vor, dass ein besonders wichtiger Auftrag gegenüber anderen Aufträgen Vorrang erhalten soll. Dies lässt sich über sogenannte externe Prioritäten realisieren, die bei der Scoreberechnung berücksichtigt werden und bei der Bevorzugung solcher Aufträge zu einem besseren Ergebnis führen.
Zur Abbildung der Arbeitsprozesse bei Dallmer konnte das klassische Arbeitsplanmodell, wie man es üblicherweise von ERP-Systemen kennt, nicht dienen. Von großer Bedeutung war beispielsweise die Abbildung der Rüstprozesse im Kunststoffbereich, da hierfür nur speziell geschultes Personal eingesetzt werden kann. Dieses Rüstpersonal ist in der Optimierung als möglicher Engpass besonders zu berücksichtigen. Deshalb kommt im neuen KI-gestützten PPDS-System ein individuell für Dallmer entwickeltes Arbeitsplanmodell zum Einsatz, bei dem Arbeitsgänge in beliebig viele Arbeitsgangabschnitte, im Folgenden Tasks genannt, unterteilt werden können. So können beliebige Abläufe dargestellt werden und zu jedem Task beliebige Ressourcen (z.B. Rüstpersonal, Material, Werkzeuge etc.) zugeordnet werden. Sollten alternative Ressourcen vorhanden sein, so lassen sich diese ebenfalls unkompliziert pro Task definieren. Somit ist nun erstmals eine umfängliche Prüfung auf die Verfügbarkeit der erforderlichen Ressourcen möglich und der erstellte Produktionsplan in allen Belangen umsetzbar.
Das Ganttchart schafft Transparenz
Das interaktive Ganttchart gibt einen schnellen Überblick über das Planungsergebnis. Je Arbeitsplatz wird die Abfolge der einzelnen Tasks dargestellt. Die Abhängigkeiten der Tasks untereinander werden auch als grafische oder tabellarische Netzstruktur dargestellt. Diese Netzstrukturen zeigen auch Problemstellen auf, wenn beispielsweise eine zu späte Materialbestellung den pünktlichen Start eines Tasks verhindert. Möchte der Fertigungssteuerer eine Veränderung des Plans manuell vornehmen, kann er dies einfach über ein Kontextmenü tun. Dabei werden ihm nicht nur alle möglichen Platzierungen des Tasks angezeigt, sondern nach der Änderung auch die Bewertung der Verschiebung anhand der Scorefunktionen. Zudem erhält der Fertigungssteuerer die Liste aller anderen Tasks, die durch seinen Zug verändert wurden. Über die integrierte Undo-Funktion kann er seinen Eingriff schnell und einfach wieder zurücknehmen.
DISKOVER hilft in Zeiten wechselnder Engpässe
In der Summe konnte Dallmer bereits binnen weniger Monate hervorragende Ergebnisse in der Feinplanung erzielen und die Termintreue merklich erhöhen. „Gerade in den Zeiten wechselnder Engpässe, wo Lieferanten nicht liefern können und Personal kurzfristig ausfällt, ist das neue KI-gestützte PPDS-System zu einem unverzichtbaren Werkzeug geworden. Es liefert schneller bessere Ergebnisse trotz gestiegener Komplexität“, erklärt Maik Babucke, Leiter des Auftragszentrums bei Dallmer. Die Anwender haben das System in kurzer Zeit schätzen gelernt und möchten dieses nicht mehr missen. In einem nächsten Schritt sollen auch die externen Dienstleister über dieses Tool gesteuert werden. Entschieden hat sich Dallmer übrigens für das PPDS-Modul des APS-Systems DISKOVER von SCT Supply Chain Technologies aufgrund der Empfehlungen der Unternehmensberatung Abels & Kemmner, die auch die Einführung begleitet hat.
Maik Babucke fasst zusammen: „In unserer kontinuierlichen Suche nach effizienten Lösungen für die Produktionsplanung und -steuerung haben wir als Unternehmen herausragende Erfahrungen mit SCT/Abels & Kemmner gemacht. Die nahtlose Integration ihrer fortschrittlichen Software hat nicht nur unsere betrieblichen Abläufe optimiert, sondern auch zu einer erheblichen Steigerung der Produktivität geführt. Die Benutzerfreundlichkeit und intuitive Oberfläche seitens DISKOVER ermöglichen einen reibungslosen Arbeitsfluss, während die Flexibilität des Systems es uns erlaubt, es an unsere spezifischen Anforderungen anzupassen. Der Kundensupport von SCT hat unsere Erwartungen übertroffen, indem er stets reaktionsschnell und lösungsorientiert agiert hat. Durch regelmäßige Updates bleibt die Software stets auf dem neuesten Stand, und wir schätzen die kontinuierliche Weiterentwicklung, die darauf abzielt, die Bedürfnisse der Kunden proaktiv zu antizipieren. Unsere positive Erfahrung mit SCT/Abels & Kemmner spiegelt sich nicht nur in der verbesserten Effizienz unserer Produktionsprozesse wider, sondern auch in der Stärkung unserer Partnerschaft mit einem Unternehmen, das sich durch Innovationsgeist und Kundenorientierung auszeichnet.“
