Der Ursprung der PPS-Konzeption (PPS = Produktionsplanung und -steuerung) liegt im Mitte der 60er Jahre entwickelten Material Requirements Planning (MRP). Die Ergänzung der einseitigen material- und mengenbezogenen Betrachtungen um die Kapazitätsplanung (englisch: Capacity Requirements Planning = CRP) wurde dann im Management Resource Planning (MRP II) vollzogen. Die Grundlage bildet ein hierarchisches, rückwärts terminierendes Sukzessiv-Planungskonzept, bei dem das Unternehmen in mehrere Planungsebenen eingeteilt wird. In der Regel handelt es sich dabei um die langfristige Produktions-Programmplanung, die mittelfristige Produktions-Bedarfsplanung, die kurzfristige Eigenfertigungsplanung und -steuerung sowie die ebenfalls kurzfristige Fremdbezugsplanung und -steuerung.
Die Ergebnisse einer Ebene bilden jeweils die Vorgabe für nachgelagerte Bereiche. Innerhalb der Ebenen werden wiederum Module gebildet, die jeweils für Materialbedarfsplanung, Durchlaufterminierung und Kapazitätsplanung verantwortlich sind. Eine Rückkopplung zur übergeordneten Ebene ist nur dann vorgesehen, wenn sich eine Vorgabe als nicht ausführbar herausstellt.
Im Laufe der 90er Jahre sind die PPS-Systeme kontinuierlich erweitert worden, um alle Bereiche eines Unternehmens mit Software zu unterstützen. Die Pakete wurden hauptsächlich um Programme für das Rechnungs- und Personalwesen ergänzt. Zunächst ging es um Kostenrechnung, später um die Finanzbuchhaltung und im Rahmen des Personalwesens hauptsächlich um die Lohnabrechnung.
Erweiterungen gab es in den bereits vorhandenen Aufgabenbereichen: So wurde speziell die Eigenfertigungsplanung und -steuerung in Richtung Feinplanung (beispielsweise Plantafelfunktionen) ausgebaut. Das Lagerwesen wuchs von einer reinen Bestandsverwaltung zu einer Lagerverwaltung heran. Systeme, die alle Bereiche unterstützen, fallen unter den Oberbegriff Enterprise Resource Planning (ERP).
Die meisten ERP-Systeme basieren auf dem MRP-II-Konzept, bei dem Aufträge produktionsstättenweise geplant werden (Sukzessivplanungsansatz). Zunächst werden die auf Kunden- und Planaufträgen basierenden Primärbedarfe ermittelt. Unter Berücksichtigung der Lagerbestände wird der Nettobedarf, das kurzfristige Produktionsprogramm, bestimmt. Durch die Auflösung der Stücklisten lassen sich dann die Sekundärbedarfe erfassen. Die Terminierung der Produktionsaufträge, das heißt aller Zwischen- und Endprodukte, erfolgt anhand von statischen Plandurchlaufzeiten und der erneuten Betrachtung von Lagerbeständen. Der Planungsansatz unterstellt weiterhin, dass Kapazitäten unbegrenzt verfügbar sind. Dies hat zur Folge, dass keine realistische Aussage hinsichtlich der Praxistauglichkeit des Produktionsprogramms gemacht werden kann.
Oft wird manuell abgeglichen
In einem nächsten Schritt werden - wieder unter der Annahme unbegrenzter Kapazitäten und statischer Plandurchlaufzeiten - Start- und Endtermine für die Produktionsaufträge festgelegt. Die aktuelle Kapazitätssituation wird erst in einem nachgelagerten Schritt berücksichtigt. So werden Überschreitungen der Kapazitätsgrenzen in der Regel manuell abgeglichen, indem entweder Kapazitäten abgestimmt oder Aufträge verschoben werden. Die Konsequenzen des planerischen Eingriffs können jedoch aufgrund der Komplexität, die sich durch das Auftragsnetz ergeben, meist nicht überschaut werden.
Bei der Verwendung statischer Plandurchlaufzeiten werden ungeachtet der momentanen Kapazitätssituation zusätzliche Aufträge mit den gleichen Zeiten eingeplant. Eine erfolgreiche Bearbeitung dieser Aufträge kann also überhaupt nicht gewährleistet werden, so dass in der Regel die Termintreue relativ gering ist.
Hinzu kommt, dass die meisten ERP-Systeme rein funktionsorientiert aufgebaut sind, so dass die Vorteile einer prozessorientierten Organisationsform nur unzureichend genutzt werden. Die Möglichkeiten für ein integriertes Geschäftsprozess-Management sind nur bedingt gegeben. Dies führt zu einer fehlenden Transparenz des konkreten Bearbeitungsstands eines Auftrags. Häufig wird versucht, über Kommunikationssysteme, To-do-Listen, Wiedervorlagen und Status in ERP-Systemen ein vereinfachtes Workflow-Management abzubilden. Dies ist allerdings in den seltensten Fällen ausreichend.
Demgegenüber verfügen immer mehr Unternehmen aufgrund des Strukturwandels der letzten Jahre über mehr als einen Produktionsstandort. In der Regel stehen diese Niederlassungen in einer logistischen Beziehung zueinander. Dies führt zu einem besonderen Abstimmungsbedarf bei der Produktionsplanung und -steuerung, beispielsweise in Bezug auf die mehrfache Lagerhaltung oder auf die Transportzeiten bei Werkslieferungen. Andererseits ergeben sich neue Potenziale etwa in Form eines gegenseitigen Kapazitätsausgleichs, eines Zugriffs auf Bestände anderer Standorte oder einer gemeinsamen Terminfindung. Die systematische Nutzung dieser zusätzlichen dispositiven Freiheitsgrade kann zu einer Verbesserung logistischer und betriebswirtschaftlicher Ziele aus Sicht des Gesamtunternehmens führen. Um dem Kunden die Bestellung zum vereinbarten Termin, in der geforderten Menge und Qualität ausliefern zu können, sind aus diesem Grund die richtigen Informationen und Belege auszutauschen.
Damit die Unternehmen konkurrenzfähig bleiben, müssen aktuelle beziehungsweise zukünftige ERP-Systeme die logistischen Herausforderungen beherrschen. Das bedeutet die Abbildung komplexer Organisationsstrukturen und die Unterstützung erweiterter Planungs-Tools, um die Nachteile der theoretisch unbegrenzten Kapazitäten sowie der statischen Plandurchlaufzeiten zu vermeiden. Hinzu kommt die Unterstützung von Workflows, um die Vorteile einer prozessorientierten Organisation nutzen zu können.
Welche dieser Forderungen erfüllen heutige ERP-Systeme? Das Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) an der Technischen Hochschule in Aachen betreibt zusammen mit der Trovarit AG seit über 15 Jahren Marktstudien über ERP-Systeme. Im Rahmen der aktuellen Studie wurden 103 Pakete berücksichtigt und funktional anhand von rund 1500 Merkmalen untersucht.
Studienergebnisse
Datenverwaltung: Ein Augenmerk galt dabei der Frage, ob sich die Datenverwaltung für die Zusammenarbeit mehrerer Produktionswerke eignet. Etwa 80 Prozent der betrachteten Systeme unterstützen eine produktionsstättenbezogene Verwaltung und Anzeige von Bewegungsdaten etwa zu Beständen oder Fertigungsaufträgen. Eine darüber hinausgehende produktionsstättenbezogene Trennung von Stammdaten (wie Teiledaten, Stücklisten oder Arbeitspläne) können 72 Prozent der Systeme abbilden.
Materialbedarfs- und Kapazitätsplanung: Ist die Planung und Steuerung mehrerer, logistisch voneinander abhängiger Produktionswerke gewünscht, dann kann neben der Verwaltung und Anzeige von Beständen auch die Möglichkeit zur Disposition von Material beziehungsweise Kapazitäten von Bedeutung sein. Im einfachsten Fall wird eine produktionsstätten-bezogene Materialbedarfs- und Kapazitätsplanung vorgenommen, wobei sich die Planung allerdings jeweils nur auf ein einziges Werk bezieht. Diese Art der Planung verteilter Produktionsstandorte unterstützen 75 Prozent der Systeme. 55 Prozent bieten darüber hinaus eine produktionsstättenübergreifende Materialbedarfsplanung (Multisite-Planning) an, mit der sich auch die Bestände anderer Werke disponieren lassen. Eine übergreifende Kapazitäts- oder Maschinenbelegungsplanung wird noch von 50 Prozent der Systeme unterstützt. Sie berücksichtigen sowohl die Bestände als auch Kapazitäten anderer Werke. Geht es darüber hinaus bei der Planung noch um Logistikvorgänge wie beispielsweise Lager- und Transportzeiten oder Tourenplanung, dann sind nur noch 30 Prozent der Systeme im Rennen.
Advanced Planning and Scheduling: Neuere Ansätze zur Planung und Steuerung, die über die Kernfunktionen gängiger ERP-Systeme hinausgehen und die Defizite der MRP-II-Planung überwinden, finden sich im Advanced Planning and Scheduling (APS). APS-Verfahren stellen Verfahren zur reaktionsschnellen, bereichsweise simultanen und simulationsgestützten Planung und Steuerung dar. Derzeit unterstützen nur etwa 20 Prozent der ERP-Systeme APS-Mechanismen. Ob als Modul eines ERP-Systems oder als eigenständige Anwendung, APS bietet erweiterte Funktionen insbesondere hinsichtlich einer Simultanplanung von Mengen, Terminen und Kapazitäten sowie verbesserte Algorithmen für die Fertigungsfeinplanung. Dies kann auch anhand der produktionsstättenübergreifenden Ressourcen erfolgen.
APS unterstützt zusätzlich die Definition von Constraints (Restriktionen) und Zielen, die bei der Planung einbezogen werden müssen. Bezogen auf die 20 Prozent der ERP-Systeme, die APS-Funktionen bieten, berücksichtigen 70 Prozent begrenzte Kapazitäten als Constraints. 20 Prozent können so eingestellt werden, dass im kurzfristigen Bereich gegen begrenzte Kapazität und im langfristigen gegen unbegrenzte Kapazität geplant wird.
Die Nutzung dieser Verfahren ermöglicht eine aktuelle, realistische Abbildung der inner- und überbetrieblichen Planungssituation. Die Folge sind kurze Reaktionszeiten, da Aufträge nicht mehr im Batch-Verfahren, sondern online eingelastet und geplant werden können. Außerdem lassen sich gegenüber Kunden realistische Lieferterminaussagen unter Berücksichtigung sämtlicher Constraints machen. Hier unterscheidet man Available-to-Promise (ATP), das nur Lagerbestände berücksichtigt (rund 60 Prozent der Systeme), sowie Capable-to-Promise (CTP), das darüber hinaus die aktuelle Kapazitätssituation heranzieht (etwa 40 Prozent der Systeme). In beiden Fällen werden die entsprechenden Ressourcen produktionsstättenübergreifend einberechnet. Zusätzlich können sowohl der frühestmögliche Liefertermin (Asap = As soon as possible) als auch die zeitlichen Auswirkungen eines Auftrags auf bereits eingeplante Aufträge ermittelt werden (62 Prozent).
Dürftige Prozessorientierung
Workflow-Management: Als Workflow-Management (WFM) bezeichnet man die aktive, auf einem Prozessmodell basierende Planung, Steuerung und Überwachung von Geschäftsprozessen. Hierbei werden dem Anwender aktiv die entsprechenden Arbeitspakete zugeordnet. Workflows werden hauptsächlich bei komplexen Geschäftsprozessen, die sich nur selten ändern, eingesetzt, ebenso im allgemeinen Projekt-Management, wo es um die Zuordnung und Reihenfolge einzelner Tätigkeiten geht. Ad-hoc-Workflows dagegen unterstützen Prozesse, die sich spontan und oft ändern, die aber eine nur geringe Komplexität aufweisen. Etwa 30 Prozent der Anbieter geben an, Workflow-Management durchgängig zu unterstützen. Ad-hoc-Workflows lassen sich von etwa 22 Prozent abbilden.
Fazit: Als Ergebnis der ERP-Studie lässt sich zusammenfassend sagen, dass die untersuchten Systeme die Darstellung von Daten in verteilten Organisationsstrukturen ausreichend unterstützen. Sobald jedoch mit den Daten disponiert oder geplant werden soll, müssen bei vielen Produkten noch manuelle Buchungen vorgenommen werden. Die Planung jenseits von MRP II mit Hilfe von APS-Verfahren bietet zwar sehr viele Möglichkeiten, um der Realität im Produktionsumfeld näher zu kommen, doch hier lichtet sich das Spektrum der in Frage kommenden Produkte schon ganz erheblich. Speziell Funktionen für ATP, CTP und Asap geben Anwendern Mittel an die Hand, einen Liefertermin realistisch abzuschätzen, aber nur etwa 20 Prozent der Systeme unterstützen solche Verfahren. Darüber hinaus besteht Verbesserungspotenzial im Workflow-Management. Die vorhandenen Mechanismen erlauben, Prozesse effizient zu gestalten, eine durchgängig aktive Prozessunterstützung bieten dagegen nur wenige Produkte. (ue)
*Diplomphysiker Klaus Wienecke ist Mitarbeiter im Bereich Produktions-Management des FIR in Aachen.
Angeklickt
Die heutigen ERP-Systeme beruhen meist noch auf dem MRP-II-Ansatz. Das heißt: Um Produktionsaufträge zu terminieren, werden statische Plandurchlaufzeiten angesetzt, und man geht von unbegrenzt verfügbaren Kapazitäten aus. Der Produktionsalltag sieht jedoch anders aus. Für einen realistischeren Planungsansatz sorgen neue Module, die das Advanced Planning & Scheduling (APS) unterstützen. Auch im Bereich der Workflow-Steuerung, also der prozessorientierten anstelle der bislang üblichen funktionsorientierten Arbeitsweise, bieten moderne ERP-Systeme neue Möglichkeiten.
Aachener PPS-Tage
Unter dem Motto "PPS/ERP - Die Zukunft gestalten" finden am 4. und 5. Juni die 10. Aachener PPS-Tage statt. Die Referate sind in drei Themenkreise zusammengefasst:
- "Drum prüfe, wer sich ewig bindet..." - Auswahl und erfolgreiche Einführung von PPS/ERP-Systemen;
- von der Bestandsaufnahme zur Optimierung - Überprüfung bestehender Strukturen, Tuning und sinnvolle Add-ons;
- künftige Szenarien, Herausforderungen und Entwicklungen im PPS/ERP-Bereich.
Weitere Informationen unter http://www.pps-tage.de.
Abb: Anforderungen an ERP
Quelle: FIR