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Fertigungssteuerung

Mit wenigen Klicks zur sicheren Planung der Einzel- und Kleinserienfertigung

03.01.2007 | Autor / Redakteur: Bettina Keil / Bernhard Kuttkat

Ein effizientes Werkstattsteuerungssystem für die Einzel- und Kleinserienfertigung trägt dazu bei, die Kapazität der Produktionsmittel effizient zu nutzen. Bild: Gildemeister
Ein effizientes Werkstattsteuerungssystem für die Einzel- und Kleinserienfertigung trägt dazu bei, die Kapazität der Produktionsmittel effizient zu nutzen. Bild: Gildemeister

Unternehmen, die Unikate fertigen oder nur kleine Stückzahlen produzieren, benötigen ein auf ihre Belange zugeschnittenes System für die Produktionssteuerung. Mit einem entsprechenden Werkstattsteuerungssystem können einfach und schnell Produktionsabläufe und Kapazitäten geplant und ebenso einfach und schnell an veränderte Bedingungen angepasst werden.

Gerade heute, in einer Zeit der zunehmenden Globalisierung, unterliegen viele Unternehmen und ihre Produktionsstrukturen einem fortschreitenden Wandel. Große Strukturen werden in kleinere, unabhängige, aber vernetzte Einheiten zerlegt. Die Produktionen von größeren Serien findet immer mehr im Ausland statt. Entsprechend dem Technologie-Know-How konzentrieren sich Unternehmen immer mehr auf die Prototypenentwicklung, den Musterbau und Kleinserienproduktionen.

Kleine Produktionseinheiten, die Unikate fertigen oder nur geringe Stückzahlen, benötigen jedoch für ihre Produktionssteuerung Werkzeuge, die es ihnen ermöglichen, ihre Arbeit schnell und zielsicher zu planen, und keine Kapazitäten von den eigentlichen Entwicklungs- und Produktionsaufgaben abziehen zugunsten der Systempflege. Die Werkzeuge sollen genügend Transparenz und Übersicht über den Produktionsprozess gewährleisten und trotzdem ein Maximum an Spielraum zulassen, weil gerade in der Unikatfertigung wenig gesicherte Erkenntnisse vorliegen, was beispielsweise den genauen Zeitbedarf anbelangt.

Ein Steuerungssystem der etwas anderen Art

Ein Werkstattsteuerungssystem der etwas anderen Art ist Pecceno. Dieses System ist speziell an die Bedürfnisse von Unikatfertigern angepasst und berücksichtigt genau deren spezielle Situation. Das System ist bundesweit in vielen Betrieben installiert. Weil jeder Mitarbeiter alle komplexen Zusammenhänge im System sehen und begreifen kann, ist nur eine minimale Einarbeitungszeit notwendig. Durch die komplette Sichtweise auf alle notwendigen Daten – und nicht nur eine eingeschränkte Sicht auf Daten eines einzelnen Moduls – steigt die Akzeptanz bei den Mitarbeitern.

Die Einhaltung der Liefertermine und eine optimale Auslastung der Kapazitäten stehen bei den meisten Betrieben heutzutage im Vordergrund. Dabei möchten die Unternehmen so früh wie möglich auf auftretende Engpässe und Probleme in der Fertigung aufmerksam gemacht werden. Anschließend müssen sie darauf sehr zeitnah, schnell und mit wenig Aufwand reagieren können, ohne zusätzliche Probleme zu schaffen. Deshalb wurde das Modul Kapazitätsplanung stark weiterentwickelt (Bild 1).

Mit diesem Modul ist es möglich, sowohl einfache Durchlaufplanungen als auch kapazitätsabhängige Planungen und Feindispositionen vorzunehmen (Bild 2). Erfahrene Anwender verzichten jedoch bereits auf die kapazitätsneutrale Durchlaufplanung, weil die Kapazitätsplanung in verschiedenen Detailliertheitsgraden möglich und sehr zügig durchzuführen ist. In nur wenigen Sekunden sind umfangreiche Stücklisten mit den vorhandenen Kapazitäten abgeglichen und diese Daten geben ein viel genaueres Abbild der Produktionsmöglichkeiten als eine reine Durchlaufplanung.

Wichtig ist vor allem für Unikatfertiger, dass sie auch unabhängig von Artikelnummern arbeiten können. Dies ist in diesem System möglich. Es wird eine strukturierte Stückliste aufgebaut, die gleichsam ausschlaggebend ist für die Reihenfolge der Bearbeitung in der Fertigung.

Außer der technologischen Reihenfolge innerhalb eines Arbeitsplans wird die Stücklistenstruktur zusätzlich beachtet. Bekommt beispielsweise ein Teil die Arbeitsgänge Sägen, Fräsen, Drehen zugewiesen und wird dieses anschließend in einer Baugruppe zur Montage benötigt, dann beginnt die Montage erst, wenn alle dafür erforderlichen Teile in der Vorfertigung fertig bearbeitet wurden. So kann über eine bestimmte Struktur genau gesteuert werden, wann die nächste Bearbeitung stattfinden kann. Natürlich kann auch für jedes einzelne Teil (oder Baugruppe) genau vorgegeben werden, wann die Fertigung frühestens starten soll (oder spätestens bei Rückwärtsabgleich).

Kooperationsanfragen werden unterstützt

Ein besonderes Thema stellt bei der Kapazitätsplanung die Fremdvergabe (Kooperation) dar. Alle Arbeiten können sowohl im Haus als auch außerhalb durchgeführt werden. Ob eine Bearbeitung außerhalb stattfindet, wird im Arbeitsplan festgelegt und kann dort auch jederzeit wieder geändert werden. Außerdem wird die Fremdvergabe unterstützt durch sogenannte Kooperationsanfragen und durch den Druck der benötigten Kooperationspapiere wie Lieferscheine und Bestellungen.

In der Kapazitätsplanung wird die Kooperation berücksichtigt, indem die Teile „außer Haus“ sind und erst wieder eingeplant werden, wenn sie „wieder im Haus“ sind. Auf Ausdrucken, zum Beispiel über die Maschinenbelastung durch den Auftrag, werden die Tage gekennzeichnet, an denen sich das Teil außer Haus befindet. So weiß der Fertigungsplaner genau, ob, wann und an welchem Arbeitsplatz seine Teile in die Fertigung eingeplant wurden.

Arbeitsgänge werden mit Pufferzeiten belegt

Jede Planung kann jedoch nur so genau sein, wie die darin enthaltenen Daten. Weil der Einzelfertiger kaum zuverlässige Vorgabezeiten erstellen kann, müssen die Plantafel und der damit verbundene Kapazitätsabgleich eine entsprechende Flexibilität aufweisen. Schätzzeiten können sehr große Abweichungen aufweisen. Unvorhersehbare Zwischenfälle in der Fertigung treten öfter auf als bei Serienfertigungen.

Viele weitere sogenannte „weiche“ Einflussfaktoren wie Qualifikation und Befindlichkeiten der Werker wirken sich nicht unerheblich auf den Ablauf innnerhalb der Fertigung aus. Deshalb muss es möglich sein, diese Unsicherheiten ohne viel Aufwand in die Betrachtung mit einzubeziehen. Eine erste Voraussetzung dafür ist, dass dieses Planungs- und Steuerungssystem eine besondere Art der Netzplantechnik benutzt. Dabei werden die Arbeitsgänge gezielt mit Pufferzeiten belegt, die der Anwender nicht separat eingeben muss. Wenn er will, kann er sie jedoch steuern.

Tagespläne für Maschinen und Werker werden erzeugt

Diese Pufferzeiten ermöglichen eine zügige Abarbeitung des Auftrags insgesamt und damit ein wesentlich besseres Verhältnis von Fertigungszeit zu Durchlaufzeit als bei bisher üblichen Methoden. Dabei wird immer auf die Einhaltung des Fertigstellungstermins geachtet. Pufferzeiten können jedoch auch reduziert werden, wenn es sich um die Produktion mehrerer Teile handelt. Dann besteht die Möglichkeit einer überlappten Fertigung.

Auf Grundlage der Plantafel werden Tagespläne für Maschinen und Werker erzeugt, die zusätzliche Vorteile in der Fertigung bringen, weil die Werker ihre Erfahrungen in der Bearbeitungsreihenfolge mit einbringen und damit beispielsweise zusätzlich Rüstzeiten sparen (Bild 3). Weiterhin wird der Umgang mit Planungsunsicherheiten durch die kurzfristige Erhöhung einzelner Maschinenkapazitäten unterstützt. Um Änderungen gezielt durchzuführen, ist eine Simulation integriert, die es ermöglicht, alles erst einmal als Planspiel durchzuführen.

Um jedoch auf alle Fälle erst einmal die vorhandenen Daten in der Plantafel aktuell zu halten, ist eine effektive Rückmeldung notwendig. Dafür ist im Planungs- und Steuerungssystem eine Rückmeldemaske integriert, die es ermöglicht, auch ohne ein aufwändiges Betriebsdatenerfassungssystem (BDE-System) mit nur ein paar wenigen Klicks die entsprechenden Rückmeldedaten zu erzeugen. Zusätzlich gibt es jetzt noch optional ein Rückmeldesystem, das mit einem einfachen Barcodescanner funktioniert und bei vielen Unternehmen bereits erfolgreich eingesetzt wird (Bild 4). Die Vorteile sind:

  • Die Rückmeldung erfolgt zeitnah durch die Werker direkt in der Werkstatt.
  • Die Rückmeldeart erfordert den geringsten Zeitaufwand bei größter Genauigkeit und minimalen Eingabefehlern.
  • Es ist eine sehr preiswerte Alternative zu einem BDE-System, es können auch noch ältere, nicht so leistungsfähige Rechner dafür eingesetzt werden.
  • Schnittstellen sind nicht notwendig, weil die Rückmeldung integriert ist und die erforderlichen Barcodes direkt über den Arbeitsplan mit ausgegeben werden.
  • Es können sowohl geplante als auch ungeplante Arbeiten zurückgemeldet werden.
  • In der Auftragsbearbeitung kann jederzeit der Bearbeitungsfortschritt eingesehen werden und auch, wo sich zur Zeit welches Teil befindet und wer es bearbeitet.
  • Der Fertigungsleitstand, die Plantafel und die Nachkalkulation sind jederzeit aktuell.

Das Bearbeiten von Rohlingen stellt besondere Anforderungen an die Planung

Eine besondere Anforderung an die Kapazitätsplanung stellt die Bearbeitung von Rohlingen. Für Betriebe, die aus Rohmaterial zuerst einen Rohling herstellen, aus dem sie dann die einzelnen Fertigteile herausschneiden, beispielsweise durch Drahterodieren, wurde in das Planungs- und Steuerungssystem eine spezielle Rohlingsbearbeitung integriert. Der Nutzer muss nur noch wissen, wie viele Rohlinge er herstellen möchte und wie viele Fertigteile. Die Materialverwaltung und die Kapazitätsplanung des Systems sind speziell darauf abgestimmt. Über ein besonderes Merkmal wird immer sichergestellt, dass beispielsweise ein Erodierteil erst dann gefertigt wird, wenn der entsprechende Rohling dafür auch zur Verfügung steht. Der Nutzer muss sich darum dann nicht mehr kümmern.

Obwohl das Planungs- und Steuerungssystem Pecceno schon sehr stark die Belange von Einzel- und Kleinserienfertigern berücksichtigt, benötigen viele Betriebe dennoch weitere individuelle Funktionen. Deshalb wurden bereits sehr viele zusätzliche Funktionen in das System integriert und sehr spezifische Anpassungen vorgenommen. Das Planungs- und Steuerungssystem ermöglicht es, für jedes Unternehmen spezielle Anpassungen vorzunehmen oder auch entsprechende Funktionen auszutauschen. Somit ist gewährleistet, dass jeder Anwender innerhalb der Fertigung seine speziellen Aufgaben erfüllen kann und ein Planungssystem erhält, bei dem er für die Dateneingabe immer nur wenige Mausklicks und Eingaben benötigt.MM

Dr.-Ing. Bettina Keil ist geschäftsführende Gesellschafterin der Keilware GmbH in 09126 Chemnitz, Tel. (03 71) 2 80 20 61, bettina.keil@keilware.de

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