Ein Leitfaden für ständig kritisierte Fertigungssteuerer

Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Götz Andreas Kemmner

Die Produktion wird immer ein im Detail nicht planbarer Prozess blei­ben. Das bedeutet jedoch nicht, dass man Durchlaufzeiten, Bestände, Ter­mintreue und Kapazitätsauslastung in der Produktion nicht beherrschen kann.  

Aufgabe der Produktions- bzw. Fer­tigungsplanung und -steuerung ist es, den Material-, Auftragsfluss durch die Produktion möglichst optimal zu regeln. Die Zielgrößen sind allen klar: Kurze Durchlaufzeiten, hohe Termin­treue, geringe Umlaufbestände und gute Ausnutzung der Produktionska­pazitäten. Jeder, der schon einmal in der Fertigungsplanung und -steuerung gearbeitet hat, kennt die Problematik:

Da freut man sich über eine höhere Kapazitätsauslastung aufgrund der Auf­tragssituation und schon steigen die Umlaufbestände, sinkt die Termintreue, und die Durchlaufzeit verlängert sich. Vor allem bei Einzel- und Kleinserien­fertigem kommt am Ende der Montage auch noch weniger heraus, da stän­dig irgendwelche Teile zur Fertigstel­lung des Auftrages fehlen. In manchen Unternehmen, so hat man das Gefühl, entziehen sich diese Zielgrößen jeder Planung und Steuerung.

Man spricht vom „Dilemma der Ab­laufplanung”, obwohl es eigentlich mehr so etwas wie ein „Quadrolem­ma” darstellt. Stellen Sie sich vor, sie müssten drei Wasserbälle in der Ba­dewanne unter Wasser drücken und gleichzeitig dafür sorgen, dass der Wasserspiegel nicht steigt… Damit die Aufgabe nicht zu einfach wird, dreht jemand noch ständig den Wasserhahn auf oder lässt Wasser ab und bläst Luft in die Wasserbälle oder lässt welche entweichen. Eine unlösbare Aufgabe, werden Sie sagen, doch genau diese Aufgabe stellen viele Unternehmen täglich kalt lächelnd ihren Fertigungs­steuerern.

Manche innovative Unternehmen versuchten und versuchen ihren Fer­tigungssteuerern zu helfen, indem sie ihnen Feinplanungs-Software und Leitstände zur Verfügung stellen. Jetzt wird teilweise stunden-, ja nächtelang gerechnet, um Fertigungsaufträge und Arbeitsvorgänge möglichst minutenge­nau optimiert einzuplanen. Schneller als die Ergebnisse dargestellt werden kön­nen, haben sich die Randbedingungen jedoch verändert. Die Systeme rennen einer Realität hinterher, die sich immer anders entwickelt, als die Berechnung dies erwartet. Präzise danebengeschos­sen geht eben auch am Ziel vorbei!

„Die Produktion ist ein im Detail nicht planbarer Prozess”, diese alte Wi­endahlsche Feststellung ist genauso unverrückbar wie die Heisenbergsche Unschärferelation in der Quantenphy­sik.Während letztere aber allgemein ak­zeptiert ist, – obwohl sie keiner von uns in der Schule so genau verstanden hat-, leben zahlreiche Softwareprodukte und anwendende Unternehmen von der Hoffnung, die Wiendahlsche Unschärfe­relation in der Produktion überwinden zu können. Nur mit spezifischen, stati­stischen Ansätzen wird dies möglich, dessen sollten Sie sich bewusst sein!

Beide vermeintlich grundverschie­dene Theoreme gründen auf einem gemeinsamen Mechanismus. Viele physikalische Größen stehen in einem „unscharfen”, gemeint ist damit sta­tistischen, Zusammenhang. Auch der Zusammenhang zwischen den Größen Durchlaufzeit, Termintreue, Umlauf­bestand und Kapazitätsauslastung in einer Produktion mit zahlreichen Fer­tigungsaufträgen, Arbeitsvorgängen und Kapazitätsstellen ist statistischer Natur. Eine Optimierung dieser Grö­ßen kann deshalb auch nur mit stati­stischen Methoden erfolgen. Wenn Sie also als Fertigungssteuerer wegen einer schlecht gesteuerten Produktion kriti­siert werden, empfehlen Sie Ihrem Ge­sprächspartner, sich zuerst einmal mit der Heisenbergschen Unschärferelation auseinander zu setzen.

Sie werden Ihren Gesprächspartner auf diese Weise wohl nicht dauerhaft los, schon gar nicht, wenn er Ihrer Emp­fehlung folgt und sich tatsächlich etwas genauer in die Materie einarbei­tet. Sie haben jedoch Zeit gewonnen, um die Zusammenhänge genauer zu durchdringen, ehe er zurückkommt. Die Tatsache, dass Durchlaufzeiten, Termin­treue, Umlaufbestand und Kapazitäts­auslastung „nur” statistisch miteinander verbunden sind, begründet lediglich, warum Sie mittels Feinplanungssoft­ware und Leitstand-Funktionalität kei­ne ordentliche Leistung erbringen, sie zeigt jedoch auch, dass Sie mit dem richtigen Werkzeug und der richtigen Methode eine ordentliche Leistung er­bringen könnten!

Aber Sie haben Zeit gewonnen und diese wollen wir nutzen; allerdings nicht, indem wir uns tief in die stati­stischen Zusammenhänge eingraben (dafür werden an den Universitäten genug Professoren beschäftigt), son­dern indem wir direkt an das Ende der Überlegungen springen und uns mit den praktischen Erkenntnissen der sta­tistischen Überlegungen beschäftigen.

Die dargestellte Grafik in Bild 2 gibt eine Produktionskennlinie wieder. Techniker mag sie an Motorenkennli­nien erinnern und so weit entfernt ist diese Analogie gar nicht. Eine solche Produktionskennlinie lässt sich für eine einzelne Kapazitätsstelle (Arbeitsplatz, Maschine), für eine Gruppe von Kapa­zitäten, für eine Produktionsabteilung oder auch für die gesamte Produktion erstellen.

In der linken Kurve der Kennlinien­grafik ist die Leistung über dem mitt­leren Bestand abgetragen. Unter dem mittleren Bestand versteht man den Ar­beitsvorrat in Stunden, der durchschnitt­lich, über einen längeren Betrachtungs­zeitraum, vor der betrachteten Kapazi­tätsstelle liegt. Die Leistung beschreibt, wie viel Stunden Arbeitsinhalt pro Be­triebskalendertag von der Kapazitäts­stelle abgearbeitet werden. Deutlich zu erkennen ist, dass die Leistung zuerst proportional zum mittleren Bestand an­steigt. Die Leistungskurve wird dann zu­nehmend flacher. Wenn man im vorlie­genden Beispiel soviel an Aufträgen vor die Maschinengruppe „schaufelt”, dass der mittlere Bestand von 300 Stunden auf 600 Stunden ansteigt, so gewinnt man damit noch sagenhafte 2 Stunden pro Betriebskalendertag an Leistung. Dummerweise hat man nicht nur einen Berg an Beständen angehäuft, sondern auch, wie die unteren drei parallelen Kurven zeigen, die Durchlaufzeit von ca. 1,5 Tagen auf ca. 3,5 Tage verlängert (an der rechten senkrechten Achse im Diagramm abzulesen). Kommen Ihnen solche Zusammenhänge bekannt vor?

Die Termintreue, statistisch beson­ders schwer zu greifen und in der Grafik deshalb gestrichelt eingetragen, war bei 300h Auftragsbestand schlecht und fällt bei 600h wieder auf einen ähnlich schlechten Wert zurück. Bei 300h Auf­tragsbestand war sie schlecht,weil noch eine ganze Reihe von Aufträgen zu früh fertig wurde; bei 600h ist sie schlecht, weil nun die meisten Aufträge zu spät fertig werden.

Ehe Ihr Gesprächspartner vom Stu­dium der Heisenbergschen Unschärfe­relation zurückkommt, müssen wir aus der betrachteten Produktionskennli­nie praktischen Nutzen ziehen: Jede Produktion, jede Kapazitätsgruppe, jede Kapazitätsstelle besitzt eine sol­che Produktionskennlinie. Die grund­sätzlichen Kurvenformen sind immer dieselben; in ihren Zahlenwerten und ihrer Krümmung unterscheiden sie sich. Ohne, dass Sie durch organisato­rische oder technische Maßnahmen eingreifen, bleiben die Kurvenverläufe mittelfristig konstant, da können Sie drücken, schieben, zerren oder Ter­mine jagen, wie Sie wollen. Durch­laufzeit, Bestand, Termintreue und Leistung (Kapazitätsauslastung) ste­hen eisern in den durch die Kurven beschriebenen statistischen Verhält­nissen zueinander.

Hieraus resultiert die erste wesent­liche Erkenntnis: Wenn Sie die Pro­duktion sinnvoll steuern wollen, dann dürfen Sie nicht täglich zwischen den verschiedenen Zielgrößen Durchlauf­zeit, Bestand, Termintreue und Kapazi­tätsauslastung hin und her eiern, son­dern müssen sich, abhängig von der aktuellen wirtschaftlichen und wett­bewerblichen Situation richtig strate­gisch positionieren, indem Sie festlegen, welchen Kompromiss Sie zwischen den verschiedenen Zielwerten eingehen wollen. Sie meinen, Sie tun das schon? Und was ist mit dem Herunterknüppeln der Bestände am Ende des Monats und vor allem des Geschäftsjahres, während ansonsten die Kapazitäten möglichst gut genutzt werden sollen?

Die zweite wesentliche Erkenntnis lautet: Sie verändern Ihre logistische Po­sitionierung dadurch, dass Sie den mitt­leren Bestand an einem Arbeitssystem verändern. Das ist sozusagen Ihr Schie­beregler, den Sie allerdings nur bis zu einem gewissen Grad genau bewegen können. Präzise bewegen können Sie diesen Regler nur an den ersten Arbeits­plätzen,an denen ein Fertigungsauftrag bearbeitet wird. Je mehr Arbeitsstati­onen ein Fertigungsauftrag durchläuft, desto mehr potenzielle Störungen wir­ken auf ihn ein und desto unsicherer wird es, zu welchem Zeitpunkt er an einem Arbeitssystem zur Bearbeitung anstehen und zum Bestand an diesem Arbeitssystem beitragen wird. Die tiefer in der Produktion liegenden Schiebe­regler bewegen Sie nicht direkt, son­dern – schon wieder – nur über stati­stische Mechanismen.

Durch das Verändern des mittleren Bestandes verschieben sich die ande­ren logistischen Größen entlang der Kennlinien, entsprechend dem darge­stellten Beispiel. Wenn Ihnen das Er­gebnis nicht reicht, weil Sie bei dem angestrebten Bestand beispielsweise kürzere Durchlaufzeiten oder eine bes­sere Leistung erreichen wollen, müssen Sie durch technische und organisato­rische Maßnahmen eingreifen, indem Sie zum Beispiel:

• zeitliche Belastungsspitzen abbauen,
• Mindestübergangszeiten reduzie­ren,
• Auftragszeiten harmonisieren,
• Auftragszeiten reduzieren,
• die Kapazitätsflexibilität erhöhen oder
• eine überlappte Fertigung ermög­lichen
• eine parallele Fertigung ermöglichen.

Sie bewirken dadurch – und dass ist die dritte wichtige Erkenntnis – ei­ne Veränderung der statistischen Zu­sammenhänge und verschieben so­mit die Kennlinien. Ihr Ziel haben Sie erreicht, wenn es Ihnen gelungen ist, die Kennlinien so zu verschieben, dass Sie durch den angestrebten Betriebspunkt verlaufen. Wenn Ihnen dies nicht gelingt, werden Sie Ihren Be­triebspunkt auch nicht erreichen.

Jetzt wissen Sie schon eine ganze Menge, um Ihren Kritikern Paroli bieten zu können. Ihr Chef dürfte von Ihren neuen Kenntnissen beeindruckt sein. Vermutlich wird er Sie jetzt allerdings fragen, warum Sie Ihre Erkenntnisse nicht in die Praxis umsetzen. Aber auch hier müssen Sie keine Antwort schuldig bleiben:

Selbstverständlich könnten Sie sich durch einige Kilo statistischer Formeln wühlen und ein Auswerteprogramm schreiben, das einige hunderttausend Arbeitsvorgangstermine und Stamm­daten aus dem PPS-System liest und daraus die statistischen Kennlinien er­mittelt. Prinzipiell wäre es Ihnen auch nicht zu viel, einen Terminierungsalgo­rithmus zu schreiben,der es ermöglicht, über die Auftragseinsteuerung an den ersten Fertigungskapazitäten die Bela­stung der „weiter hinten” in der Produk­tion liegenden Fertigungskapazitäten zu regeln. Sie benötigen hierfür lediglich noch zwei, drei Ihrer Kollegen und vielleicht einige Monate Zeit. Sollte er dies nicht verstehen, können Sie es ihm auch mit einfacheren Worten sagen: Ge­ben Sie mir die richtigen Werkzeuge und stabile Vorgaben und ich steuere Ihnen die Fertigung richtig.

Schlüsselwörter:

Produktionsplanung, Fertigungssteu­erung, Durchlaufzeit, Termintreue, Umlaufbestand, Kapazitätsauslastung

A Guide for Challenged Production Planners

Manufacturing will always be a process that cannot be planned in detail. That doesn’t mean the likes of throughput time, inventory, adherence to schedule, and utilization of capacity in manufacturing cannot be controlled. This article explains how to shift statical relationships by correct strategic positioning an variation of the mean volume of work on an operating system so that they concur with the operating point aimed at, and where you can find the tools you need to efficiently control the manufactoring process.

Keywords.
production planning, throughput time, inventory, adherence to schedule, and utilization of capacity in manufactoring

Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Götz Andreas Kemmner ist geschäftsführender Gesell­schafter der Unternehmens­beratung Abels & Kemmner GmbH, Herzogenrath/Aa­chen.