Die Optimierung der Fertigungsabläufe liegt maßgeblich an einer hohen Transparenz des Betriebsgesehehens. Voraussetzung für diese Transparenz ist der Einsatz eines den betrieblichen Erfordernissen angepaßten BDE-Systems. Die Anforderungen definieren E. Schomburg, W. Thomas und D. Goossens*.

Ein umfassendes BDE System sollte nicht nur über den Funktionskomplex "Werkstattsteuerung" die PPS unterstützen, sondern auch für das Qualitätswesen. die Instandhaltung, die Lohn- und Gehaltsabrechnung, die Nachkalkulation, das Rechnungswesen etc. die notwendige Informationsbasis liefern. Die Werkstattsteuerung stellt hinsichtlich ihrer Wirkungsweise einen Regelkreis dar, bei dem es sich um einen empfindlichen Mechanismus handelt, auf den vielfältige Störeinflüsse wie zum Beispiel Maschinenschaden, Werkzeugbruch, unvorhergesehene Eilaufträge etc. einwirken. Sie muß immer wieder korrigierend - als Regler -eingreifen. Zur Erfüllung dieser Aufgabe müssen Soll-Ist-Abweichungen unmittelbar erkannt und entsprechende Reaktionen ausgelöst werden.

Die BDE liefert dem PPS-System ständig ein aktuelles Abbild der Fertigung und aus der "steuer- und regelungstechnischen" Betrachtung geht hervor, daß für die Werkstattsteuerung höchste Anforderungen hinsichtlich Flexibilität, Aktualität und Datensicherheit gestellt werden.

Die Erfüllung dieser Forderungen hinsichtlich aller Werkstattsteuerungsfunktionen kann in der Regel nur mit Hilfe eines solchen BDE-Systems erfolgen, das ohne Kopplung an ein anderen EDV-System "rund um die Uhr" einsetzbar ist, ohne durch andere Aufgaben belastet zu sein. In der Praxis findet man viele Arten der Einbindung der BDE in die PPS - viele sind aber für die Zwecke der Werkstattsteuerung ungeeignet. Ein anforderungsgerechtes System zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

- Die Online-Kopplung von BDE und PPS-System ermöglicht Echtzeitverarbeitung, Format und Plausibilitätskontrollen.

- Die Wahrnehmung aller Werkstattsteuerungsfunktionen durch die BDE realisiert eine hohe Systemverfügbarkeit (ein temporärer Ausfall des übergeordneten Planungsrechners hat keine einschneidenden Auswirkungen auf den Fertigungsablauf, da die Schnittstelle zwischen Produktionsplanung und Werkstattsteuerung als zeitlich unkritisch anzusehen ist).

Datenbasis: Auftregs- und Gruppendaten

Als Datenbasis sind hierfür zunächst Auftrags- und Kapazitätsgruppendaten erforderlich, im Rahmen eines voll ausgebauten, integrierten BDE-System, bestehen jedoch auch Datenverknüpfungen zu

- Maschinendaten,

- Fertigungshilfsmitteldaten,

- Qualitätsdaten,

- Materialflußdaten,

- Personaldaten,

- Instandhaltungsdaten.

Prinzipiell besteht die Möglichkeit, daß Rückmeldungen online oder offline erfolgen - eine effektive Fertigungssteuerung beruht jedoch darauf; daß das aktuelle Kapazitätsangebot mit der aktuellen Belastung verglichen und bei Abweichungen entsprechende Gegenmaßnahmen unmittelbar ergriffen werden können. Das Erreichen der Ziele der Werkstattsteuerung - Erhöhung der Terrnintreue - Verkürzung der Durchlaufzeiten - Senkung der Bestände - Bessere Nutzung der Kapazitäten setzt im einzelnen voraus:

- Darstellung der Terminsituation der in der letzten Periode fertiggestellten Aufträge

- Analyse von Terminüber- und -unterschreitungen

- Herausfilterung von Engpaßkapazitäten

- Vergleich von Soll- und Ist-werten

- Überwachung der Durchlaufzeiten für alle fertiggestellten Arbeitsvorgänge sowie Darstellung der Durchlaufzeit je Arbeitsgang im Trend

- Darstellung von Kapazitätsbedarf und verfügbarer Kapazität.

Die im Rahmen der BDE zu erfassenden auftrags- und arbeitsplatzbezogenen Meldungen, ihre Weiterverarbeitung und Bereitstellung dienen insbesondere der Wahrnehmung von drei PPS-Hauptfunktionen:

1. "Termin- und Kapazitätsplanung" mit ihren Leitstandfunktionen

- Kapazitätsabstimmung (fein)

- Reihenfolgeplanung (fein),

2. "Auftragsveranlassung" mit den Funktionen

- Werkstattauftragsfreigabe

- Belegerstellung

- Werkstattauftragsbereitstellullg

- Arbeitsverteilung sowie

3. "Auftragsüberwachung" mit den Funktionen

- Werkstattauftragsfortschrittertassung (Rückmeldewesen )

- Mengen- und Terminüberwachung.

Kein automatischer Kapazitätsausgleich

Im Rahmen der Termin- und Kapazitätsplanung wird eine

Kapazitätsabstimmung dann vorgenommen, wenn die Summe der Arbeitsinhalte von der Kapazität der Arbeitsplätze beziehungsweise Kapazitätsgruppen abweicht. Grafische Belegungsanzeigen mit Leitstandsfunktion ermöglichen zumeist eine zweckmäßige, EDV-unterstützte Kapazitätsabstimmung. Auf einen automatischen Kapazitätsabgleich wird deshalb verzichtet. Die Feinterminierung und die Ermittlung der Zuteilungsreihenfolgen erfolgt nach bestimmten Zielkriterien EDVgestützt. Das Steuerungssystem sollte manuelle Eingriffsmög1ichkeiten zulassen, um in Ausnahmesituationen die persönliche Erfahrung des Steuerungspersonals nutzen zu können. Ausnahmesituationen liegen beispielsweise dann vor, wenn durch den verwendeten Algorithmus Ecktermine überschritten werden oder aufgrund überbereichlicher Informationen Prioritätsverschiebungen stattgefunden haben. In Normalsituationen soll das System auch ohne manuelle Eingriffe voll arbeitsfähig sein.

Basierend auf den Zuteilungsreihenfolgen und der aktuellen Fertigungssituation ist es Aufgabe der Reihenfolgeplanung, Übersichten über den Arbeitsvorrat der einzelnen Arbeitsplätze zu erstellen (sogenannte Warteschlangen oder Arbeitsplatzbelastungsübersichten). Es werden alle Arbeitsvorgänge die noch bearbeitet werden müssen, ihrer Priorität entsprechend sortiert, dargestellt. Der Zeithorizont der Planung ist dabei maximal der Abstand zwischen zwei Planungsläufen

des übergeordneten Produktionsplanungssystems.

Die Auftragsveranlassung umfaßt die Freigabe und Einsteuerung der Werkstattaufträge.

Die Werkstattauftragsfreigabe erfolgt nach entsprechender Überprüfung der Verfügbarkeit von Material und Kapazitäten.

Flexibles Reagieren ist notwendig

Mit der sich anschließenden Belegerstellung werden die für die Ausführung der Aufträge benötigten Informationen bereitgestellt. Die erforderlichen Werkstattauftragsbelege werden zentral oder dezentral mit dafür geeigneten Druckern erstellt. Ein Belegsatz enthält üblicherweise Laufkarte, Lohnschein, Materialentnahmeschein sowie Rückmeldebelege für die Betriebsdatenerfassungsterminals. Um eventuelle Änderungen und die Forderung nach hoher Aktualität berücksichtigen zu können, sind die Belege erst unmittellbar vor ihrer Zuteilung zu erstellen.

Parallel zum eigentlichen Fertigungsprozeß müssen im Rahmen der Werkstattauftragsbereitstellung vorbereitende Tätigkeiten mit einem mehr oder veniger großen zeitlichen Vorlauf angestoßen werden. Es handelt sich hierbei um Kontrolle der körperlichen Verfügbarkeit von Materialien, Werkzeugen, Steuerungsprogrammen, Zeichnungen und Belegen.

Bei der Arbeitsverteilung werden die Aufträge in der Reihenfolge ihrer AVO's auf die freien Kapazitäten verteilt. Hierbei sind die bestehenden Warteschlangen nach Prioritäten abzuarbeiten, wozu ein flexibles, situationsgerechtes Reagieren auf die aktuelle Kapazitäts- und Belegungssituation erforderlich ist. Da die Verteilung sich direkt an der aktuellen Fertigungssituation orientiert, muß sie zu jedem beliebigen Zeitpunkt durchführbar sein. Der eigentliche Arbeitsanstoß erfolgt entweder dulch Anmelden eines neuen Auftrags oder durch Abmelden eines vorhergehenden.

Mit der Auftragsüberwachung erfolgt im Rahmen der

Werkstattauftragsfortschritterfassung die Erfassung aller Daten, die für eine lückenlose Dokumentation der Fertigungsabläufe relevant sind (Störmeldungen, Gutmengen, Lagerzu- und

Lagerabgänge etc.).

Grundlage bildet der Vergleich des jeweiligen Ist-Fertigungsstatus beziehungsweise der Zustände der Kapazitäten unel Kapazitätsgruppen mit dem geplanten Auftragsfortschritt beziehungsweise den geplanten Kapazitätsauslastungen. Im Detail erfolgt die Überwachung des Auftragsfortschritts durch die Erfassung der einzelnen Arbeitsvorgänge. Die Daten werden zum BDE-Leitrechner übertragen, auf Format und Plausibilität geprüft und bei Fehlerfreiheit abgespeichert. Bei Vorliegen eines Fehlers wird eine entsprechende Meldung zum Terminal zurückgesendet mit der Aufforderung zur Korrektur. Die so erfaßten Daten werden realtime mit den in den entsprechenden Stammdateien vorhandenen Solldaten verglichen .

lm Rahmen der Mengen- und Terminüberwachung werden die entsprechenden Soll-Ist-Vergleiche durchgeführt und die gewonnenen Informationen anderen Aufgabenbereichen zur Verfügung gestellt. So insbesondere in aufbereiteter Form dem Planungssystem zur Aktualisierung des Planungsstands sowie dem Abrechnungssystem für Zwecke der Nachkalkulation und so weiter.

Nach ihrer Aufbereitung können die im jeweiligen Zeitintervall erfaßten Daten archiviert oder gelöscht werden.

Auswahl des BDE-Systems bereitet Probleme

Für das Produktionsberichtswesen können die verdichteten und ausgewerteten Daten in Form von Tages- und Schichtprotokollen etc. abgerufen werden. Es handelt sich insbesondere um Informationen über durchschnittliche Zeitgrade an den Maschinen und deren Nutzungszeiten sowie Mehraufwand und Ausschußmengen.

In Zusammenhang mit der Bereitstellung preiswerter Rechnerintelligenz in jüngster Zeit ist eine erhebliche Erweiterung des Aufgabengebietes der BDE möglich geworden. Die Erfahrungen in der Praxis zeigen jedoch, daß den Unternehmen die Auswahl und Gestaltung eines umfassenden BDE-Systems vielfach noch größere Schwierigkeiten bereitet als die des übergeordneten Planungssystems. Die Gründe sind mannigfaltig: nicht vorhandene oder unzureichende Vorstellungen über die eigenen Anforderungen, unsystematische Vorgehensweise bei der Auswahl, ungenügende organisatorische und personelle Voraussetzungen sowie fehlende Marktübersicht.

Bezüglich der heute realisierbaren vielfältigen Möglichkeiten tritt das Problem in den Vordergrund, das BDE-System sinnvoll in den Gesamtbetrieb zu integrieren; dies gilt sowohl in organisatorischer wie auch in technischer Hinsicht.

Wenn beabsichtigt ist, das BDE-System vorerst nur im PPS- Bereich einzusetzen, ist es jedoch auch in seiner Grundkonzeption schon von vornherein derart modular auszulegen, daß die Anforderungen auch hinsichtlich erst später vorgesehener Anwendungsbereiche abgedeckt werden können. Dabei spielt die Frage des richtigen "Zuschnitts" heute eine wesentlich gewichtigere Rolle als früher, da zukünftig in noch stärkerem Maße die Betriebsdatenerfassung als wichtigste Voraussetzung für die Bereitstellung der erforderlichen betrieblichen Datenbasis sowohl hinsichtlich der logistischen als auch der technischen Funktionen anzusehen ist.

Die Auslegung und Gestaltung des BDE-Systems wird im PPS-Bereich maßgeblich von der Fertigungsstruktur und deren Merkmalen Fertigungsart, Fertigungsablaufart und Fertigungstiefe beeinflußt .

Auflagenhöhe und Wiederholhäufigkeit

Bei der Fertigungsart werden die Fertigungsverfahren dadurch charakterisiert, wieviel Produkte der gleichen Art gleichzeitig oder unmittelbar hintereinander hergestellt werden. Es werden die Ausprägungen

- Einmalfertigung

- Einzel- und Kleinserienfertigung

- Serienfertigung

- Massenfertigung

unterschieden. Sie werden maß geblich bestimmt durch die Kriterien "Auflagenhöhe der Fertigungsaufträge" und "Wiederholhäufigkeit identischer oder fertigungsablaufgleicher Produkte''.

Mit zunehmender Auflagenhöhe nehmen Vorbereitungsgrad der Fertigung und Gleichmäßigkeit der Fertigungsabläufe zu. Damit wächst die Bedeutung der Planung im Rahmen der PPS. Die Steuerungsaufgaben beziehungsweise der Umfang der Steuerungsentscheidungen und damit die Bedeutung von Auftragsrückmeldungen treten in den Hintergrund.

Einmalfertigung sowie Einzel- und Kleinserienfertigung erfordern einen relativ hohen Steuerungsaufwand - die Überwachung der großen Zahl von ständig wechselnden Arbeitsvorgängen setzt daher im Rahmen eines BDE-Systems eine leistungsfähige Werkstattsteuerung voraus. Bei der Einmalfertigung sind die Steuerungsmöglichkeiten jedoch aufgrund fehlender detaillierter Planungsdaten stark eingeschränkt. Der Fertigungsauftrag bezieht sich zu meist auf die Gesamtheit eines Erzeugnisses oder auf einzelne Komponenten und umfaßt sowohl Teilefertigung und Montage.

Folgende Erfassungsfunktionen erscheinen bei der Einmalfertigung zweckmäßig:

- Anmelden und Fertigmelden der Aufträge

- Rückmeldung verbrauchter Zeiten beziehungsweise Auftragsstände zur Kapazitätsentlastung und zur mitlaufenden Kalkulation

- Teilrückmeldungen im Zusammenhang mit der Personaleinsatzsteuerung.

Wegen des fehlenden Wiederhocharakters, häufig fehlender Arbeitspläne und des insgesamt unstrukturierten Fertigungsablaufs bestehen zwischen der Einmalfertigung und den anderen Fertigungsarten gravierende Unterschiede bei der Datenhaltung. Bei der Einmalfertigung werden die Stammdaten üblicherweise nur in grob vereinfachter Form dargestellt (Stammstücklisten und Sammelarbeitspläne), die Verwaltung erfolgt rein auftragsbezogen. Bei den anderen Fertigungsarten werden die Stammdaten vorwiegend auftragsunabhängig verwaltet.

Bei der Einzel- und Kleinserienfertigung geht es primär darum, die Fertigungsabläufe den vsechselnden Einflüssen wie Einsteuerung neuer Aufträge, terminliche Verschiebungen etc. situationsgerecht anzupassen und die konkurrierenden Aufträge optimal abzuarbeiten. Ständig sind dabei neue, prioritätsbedingte Reihenfolgeänderungen zu berücksichtigen. Ungeplante Aufträge und AVO's werden üblicherweise direkt in das BDE-System übernommen, da sich in dieser Hinsicht die zur Zeit gebräuchlichen PPS-Systeme vielfach noch als zu unflexibel erweisen. Neben den bei der Einmalfertigung zu realisierenden BDE-Funktionen sind das Erfassen des Arbeitsvorgangsstatus sowie die Darstellung sortierter Warteschlangen vorzusehen.

Steht bei der Einzel- und Kleinserienfertigung die termingerechte Abwicklung der Aufträge im Vordergrund, so liegt beim Serienfertiger aufgrund des relativ stabilen Produktionsprogramms und der geringen Störhäufigkeit das Schwergewicht bei der Belegungsoptimierung der Maschinen.

Mit steigenden Losgrößenwird der Fertigungsprozeß zunehmend automatisiert. Die Bedeutung einer hohen Kapazitätsauslastung tritt mehr und mehr in den Vordergrund. Unregelmäßigkeiten sollen sofort erkannt und beseitigt werden. Die mit hoher Genauigkeit durchführbare Planung zielt ab auf steirungsfreien und gleichmäßigen Ablauf der Produktionsvorgänge. Die Steuerung beschränkt sich dabei weitgehend auf die Sicherstellung der Verfügbarkeit von Material und Werkzeugen sowie Überwachung der Fertigungseinrichtungen und Ausbringungsmengen. Einer aktuellen Auftragsfortschritterfassung wird nur eine eher untergeordnete Bedeutung beigemessen. Ungeplante Aufträge und AVO's können in der Regel über das Planungssystem abgewickelt werden. Es ergeben sich folgende zusätzliche Anforderungen an ein BDE-System:

- Reihenfolgeoptimierung mit Hilfe eines grafischen

Leitstandes (möglichst mit Simulationsmöglichkeit bei Vorwärtsterminierung),

- Darstellungsmöglichkeiten für Überlappung mit Mindestweitergabestückzahlen und Lossplittung.

Bei der Massenfertigung von Standarderzeugnissen auf Lager stehen in der Regel Maschinennutzung und Materialflußsteuerung eindeutig im Vordergrund Der Auftragsbezug tritt zurück, so daß nicht mehr von Aufträgen mit Mengen und Terminen gesprochen werden kann, vielmehr geht es um die Beurteilung der Produktionsleistung mit Stückzahlen pro

Tag beziehungsweise aufgerechneten Stückzahlen.

Keine Belegungsplanung erforderlich

Da überwiegend mit Einzweckbetriebsmitteln gearbeitet wird, ist in der Regel keine Belegungsplanung erforderlich. Die geringe Flexibilität der Fertigungsmittel erfordert eine hohe

Planungsintensität hinsichtlich der Kapazitätsabstimmung. Das Erreichen einer hohen und gleichmäßigen Kapazitätsnutzung ist oberstes Ziel.

Die Fertigungsablaufart sagt aus, wie die räumliche Anordnung der Betriebsmittel und damit der Weg der Teile im Fertigungsablauf beschaffen ist. Sie wird durch die Ausprägungen

- Baustellenfertigung

- Werkstättenfertigung

- Gruppen-/Linienfertigung

- Fließfertigung

charakterisiert.

Welche Fertigungsablaufart Verwendung findet, richtet sich nach Produktbeschaffenheit und betrieblicher Organisation.