Variantenfertigung Vielfalt einfach fertigen

Dynamische Produktionszyklen reduzieren Komplexität bei variantenreicher Fertigung. Die Produktvielfalt steigt in fast allen Branchen weiter an und treibt zusehends die Planungs- und...

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Treston Deutschland GmbH

Fastems Systems GmbH

Die Produktvielfalt steigt in fast allen Branchen weiter an und treibt zusehends die Planungs- und Steuerungskomplexität in Produktion und Logistik. Durch eine Reduzierung der Variantenvielfalt mittels Standardisierungsbemühungen lassen sich zwar einige Produktionsprobleme beheben. Allerdings ist dieser „simple“ Weg auch eine gewagte Gradwanderung, weil damit in aller Regel marktseitige Einschränkungen im Lieferprogramm einhergehen. Oftmals wird diese Strategie dann von der Konkurrenz gezielt ausgenutzt. Daher verwundert es nicht, wenn aktuelle Umfragen hinsichtlich wichtiger Kundenanforderungen an die Produktion sich in einem Satz zusammenfassen lassen: Schnell und kostengünstig individuelle Kundenprodukte in hoher Qualität herstellen. Also prinzipiell nichts Neues. Neu hingegen sind die deutlich gestiegenen Anforderungen an Variantenflexibilität bei hoher Lieferbereitschaft. Planungsproblematik bei zu vielen SpezifikationenWenn daher vom Markt geforderte Vielfalt kaum vermieden und auch nicht reduziert werden kann, bleibt nur noch der Weg, entstehende Komplexität zu beherrschen. Wer hätte das gedacht. Mit großem Aufwand wurde binnen neun Monaten eine SCM-Software (Supply Chain Management) zur Planung und Steuerung mit dem Ziel installiert, den variantenreichen Produktionsprozess zu visualisieren und zu optimieren. Von der höheren Transparenz erhoffte sich das Unternehmen eine deutlich bessere Prognosefähigkeit und darauf aufbauend die Möglichkeit, durch frühzeitiges Erkennen und Beseitigen von Engpässen eine hohe Prozessstabilität zu erreichen. Die grundlegende Ausrichtung der Produktions- und Logistikzusammenhänge wurde nicht hinterfragt.Stolz auf die geleistete Arbeit und auf das Einhalten des Zeitplans und des Projektbudgets stellte niemand der Beteiligten die lang ersehnte Trendwende zum Besseren in Frage. Aber es kam ganz anders. Etwa ein Jahr nach Einführung der Software war das Ergebnis nüchtern ausgefallen. Von den ursprünglich erhofften Zielsetzungen, binnen eines Jahres wenigstens die Lieferbereitschaft zu verbessern (Lieferzeiten um 20% reduzieren, Liefertreue nach OTIF – On Time In Full – von 82% auf 93% bis 95% anheben) und die Produktivität um 10 Punkte zu erhöhen, wurde nur ein Bruchteil erreicht. Etwas später knickte bei anziehendem Umsatz die Lieferbereitschaft drastisch auf etwa 70% ein. Permanente Umplanungen waren an der Tagesordnung, woraufhin die Produktivität weiter absackte und das Einhalten von Lieferzusagen zur Glückssache wurde. Wichtige Kunden zeigten sich mit der zusehends schlechter werdenden Liefertreue und den steigenden Teillieferungen unzufrieden. Ein langjähriger Hauptkunde mit 7% Umsatzanteil war bereits zum Wettbewerb gewechselt. Weitere Kunden drohten mit Kündigung der Rahmenverträge. Was war geschehen? Bei dem Unternehmen zeigte sich seit einigen Jahren ein signifikanter Anstieg in der Produktionskomplexität, wobei eine hohe Kundenabhängigkeit hinsichtlich Variantenausprägung, Losgröße und Lieferzeit besteht. Kundenspezifische Ausführungen und häufige Änderungen nach Auftragseingang, unterschiedlichste Losgrößen, Rahmenaufträge und Kundeneinzelaufträge, verschiedene Anforderungen an Lieferzeiten und Liefertreue etc. stellen eine komplexe zeitnahe Planungsproblematik dar. Nach Abschluss der Analysephase konnte bei dem Klienten festgestellt werden, dass die Mitarbeiter im Rahmen ihrer Funktionsbereiche intuitiv richtig handelten. Allerdings optimierte jeder einzelne Mitarbeiter ausschließlich sein abgestecktes Feld ] die Disponenten das Lager und die Lieferfähigkeit, die Fertigungsplaner neben der Reihenfolgeplanung die Maschinenbelegung und Losgrößen und der Vertriebsinnendienst auf Grund von Vergangenheitsdaten und Prognosen den aktualisierten Umsatzplan. Das Gesamtergebnis waren wechselnde und gegenläufig wirkende Bereichsziele, die sich im Unternehmen zum Teil wieder aufhoben. Ein übergeordnetes Regulativ zur Abstimmung der konkurrierenden Zielparameter auf der Marktseite und auf der Unternehmensseite fehlte. Sinnvolle Reihenfolge bei begrenzter KapazitätDie Hauptursache für die schlechte Liefersituation und die weiter abfallende Produktivität lag allerdings darin begründet, dass die bestehenden Produktionsmethoden an ihre Leistungsgrenzen stießen. Die eingesetzten Planungsverfahren reichten vor dem Hintergrund der veränderten Marktbedingungen und der deutlich gestiegenen Variantenvielfalt methodisch nicht mehr aus. Dieser Umstand verursachte ständige Umplanungen innerhalb der Reihenfolgeplanung und dadurch hervorgerufene Dominoeffekte. Die für eine hohe Produktivität notwendige „Ruhe in der Fabrik“ war nicht mehr gegeben. Zudem verursachten ungeeignete Reihenfolgen hohe Rüstkosten und steigende Ausschussquoten. Gängige Produkte und Varianten mit hoher Verbrauchskonstanz stellen keine sonderlich hohen Anforderungen an die Produktionsplanung und Steuerung. Schwierig wird die Beherrschung allerdings für die Komplexität prägenden langsam drehenden Varianten sowie für Varianten mit geringer Verbrauchskonstanz. Davon betroffen sind alle Unternehmen mit steigender Variantenvielfalt und wechselnden Verbrauchsstrukturen.Die Dynamik des betrieblichen Umfelds führt dann zu einer Planungskomplexität, die mit den in Unternehmen eingesetzten ERP/PPS-Systemen kaum noch beherrscht wird. Die Gründe hierfür liegen überwiegend nicht in veralteten Software-Architekturen, sondern in den zugrunde liegenden überholten Planungsmodellen wie zum Beispiel der traditionellen Lagerfertigung. An dieser Stelle setzt die Methode „Dynamische Produktionszyklen“ ein. Dynamisch steht für selbst anpassende Dispositionsgrößen im Produktions- und Lagerbereich und Zyklus für ein regelmäßig wiederkehrendes Muster. Die Reihenfolge einer Maschinenbelegung stellt demnach ein Belegungsmuster dar und ist in der Gesamtzeit eines Zyklus fix. Die Teilabschnitte innerhalb des Musters im Sinne einer Maschinenbelegung mit einem bestimmten Produkt unterliegen keinen festen Vorgaben. Was hat sich nun beim Übergang von der Lagerfertigung zur dynamischen Zyklenproduktion geändert? Die traditionelle Lagerfertigung folgt keinem fixen Muster in der Produktionsfolge und gibt auch kein fixes Muster vor. Die Reihenfolge entsteht vielmehr zufällig durch das Erreichen der eingestellten Meldebestände bei anstehender Nachfrage. Die Produktionsmenge entspricht zudem nicht der momentanen Variantennachfrage als vielmehr der Summe der fix eingestellten Losgrößen hinter den angestoßenen Varianten. Das heißt, die zufällig entstehende Produktionsfolge muss bei begrenzter Maschinenkapazität in eine sinnvolle Reihenfolge mit geeigneten Mengen und vertretbaren Rüstkosten umgeplant werden. Dieses Unterfangen wird bei zunehmender Variantenvielfalt und kurzen Vorlaufzeiten sehr komplex. Hingegen folgt die Reihenfolge der dynamischen Produktionszyklen einem fix vorgegebenen Muster. Der Variantenbedarf entspricht dabei der aktuellen Nachfrage. Dies ähnelt stark vereinfacht einem Linienbusverkehr, wo eine fixe Route (Reihenfolge) in einem fixen Zyklus (Zeit bis zum nächsten Start vom Ausgangspunkt) gefahren wird. Die Anfahrt der Haltestellen schwankt allerdings, da an den Haltestellen (fiktive Bedarfe mit Varianten) so lange gewartet werden muss, bis der aktuelle Bedarf zugestiegen ist. Das Verfahren deckt also bei konstanter Gesamtkapazität (Buskapazität) die zwischen den Varianten (Zustieg an Haltestellen) schwankenden Bedarfe ab. Damit stößt in der Produktion eine fixe Reihenfolge aktiv eine Abfrage des benötigten Bedarfes einzelner Varianten an. Vor Zyklenbeginn wird dann erfasst, welche Menge von Artikel A, B, und C im nächsten Zyklus gefertigt wird. Somit werden die Losgrößen von festen Vorgaben wie Mindestbestand oder Bestellpunkt entkoppelt und vielmehr dynamisch dem aktuellem Marktbedarf angepasst. Demnach wird bei Übergang von der traditionellen Lagerfertigung zu dynamischen Produktionszyklen der variable und der fixe Planungsanteil gewechselt: Die Losgrößen unterliegen nicht mehr fix eingestellten Parametern bei variabler Reihenfolge, sondern die Reihenfolge wird fixiert und die Losgrößen dynamisiert. Einziger Nachteil hierbei ist, dass in Einzelfällen bei fehlenden Ausweichmaschinen tendenziell längere Lieferzeiten entstehen können. Für die Summe der Aufträge wird das Lieferverhalten allerdings bei hoher Produktivität deutlich verbessert. Zudem bietet dieses Verfahren eine drastische Komplexitätsreduzierung und eine weitaus verbesserte Transparenz. Um methodisch das neue Planungsverfahren einzuführen, sind zunächst die Randbedingungen und die Zielparameter in Produktion und Logistik zu beschreiben: Die Folge verschiedener Lose soll ein Minimum an Gesamtrüstzeit nach sich ziehen. Demnach war die Bearbeitung einzelner Chargen oder Lose auf verschiedenen Anlagen so zu planen, dass die Zykluszeit zwischen Produktionsbeginn und Ende der letzten Bearbeitung minimiert wird. Lose oder Chargen können, innerhalb technologischer Möglichkeiten, begrenzt in alternativen Anlagen mit beschränkter Kapazität bearbeitet werden, die Umrüstzeiten hängen von der Produktfolge ab, sämtliche Verbrauchscharaktere (Gängigkeiten, Verbrauchskonstanzen, Trends, Saisonalitäten) kommen in allen Kombinationen von Lager- als auch Kundenaufträgen vor. Einführung der neuen ProduktionsmethodeUm die Wirksamkeit zu prüfen, wird zunächst der Anwendungsbereich für „Dynamische Produktionszyklen“ evaluiert. Geeignet ist fast der gesamte Bereich von gängigem bis niedrig gängigem Verbrauch sowohl für Lagerartikel als auch für nicht auf Lager vorgehaltene Artikel. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden werden mit diesem Ansatz auch die Bereiche geringer Konstanzen abgedeckt. Grundsätzlich können zudem Saisonalitäten oder alle Formen von Trends mit hinterlegt werden. Durch die beschriebene Umstellung auf das Verfahren „Dynamische Produktionszyklen“ konnten die ursprünglich erhofften Ziele übertroffen werden. Die realisierten Mengeneffekte stabilisieren die Maschinenlosgrößen und erhöhen die Produktivität um 17%. Der Fertigungsprozess verläuft wesentlich stabiler. Die Maschinenauslastung und die Kapazitätsplanung sind durch die zeitliche Entkopplung deutlich unabhängiger von kundenseitig georderten Mengen. Die Liefertreue konnte nach einem Jahr auf stabile 95% erhöht werden. Vor dem Hintergrund stetig steigender Produktvielfalt suchen insbesondere Unternehmen mit kostenintensiven Produktionsanlagen und entsprechend hohen Rüst- und Anlaufkosten mehr denn je nach Erfolg versprechenden Lösungen, durch Vielfalt hervorgerufene Produktions- und Logistikanforderungen zu beherrschen. Allerdings zeigt sich, dass die komplexer werdenden Planungsprozesse bei hoher Variantenvielfalt mit den eingesetzten ERP/PPS-Systemen nicht mehr ausreichend abgebildet werden können. Die Gründe hierfür liegen überwiegend nicht in veralteten Software-Architekturen, sondern in den zugrunde liegenden, überholten Planungsmodellen sowie der fehlenden Flexibilität. Durch die mittels dynamischer Produktionszyklen beschriebene Flexibilität kehren Schnelligkeit und Kundennähe sowie die notwendige Ruhe und die damit verbundene hohe Produktivität wieder ein. Nach einigen Projekten Erfahrung zeigt sich, dass das neuartige Verfahren „Dynamische Produktionszyklen“ besonders für größere Unternehmen mit kostenintensiven Rüstvorgängen und hoher Variantenvielfalt geeignet ist, einen Ausweg aus dem Dilemma zwischen Marktanforderungen und Produktions- und Logistikanforderungen zu finden.