Realen Bedarf zeitnah produzieren
Advanced Planning and Scheduling als Ergänzung zur Lean Management-Philosophie

Dipl.-Ing. Ingo Laqua, Geschäftsführer der CIM GmbH in Aachen,
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Joachim Heinen, Technischer Leiter bei der Kerpen GmbH & Co. KG in Stolberg

Die Vermeidung von Komplexität sollte in der Produktionsplanung und –steuerung eines Industriebetriebs im Vordergrund stehen. Immer mehr Unternehmen denken deswegen über konkrete Wege zur Implementierung der Lean-Management-Philosophie nach. Was tut man aber, wenn die Produktstruktur auch nach ihrer Bereinigung eine „Schlanke Produktion“ nur bedingt zulässt? Am Beispiel eines Kabelherstellers wird gezeigt, wie aufgrund einer sehr unterschiedlichen Produktstruktur ein APS-System eine sinnvolle Ergänzung zum Lean-Management-Ansatz bildet.

Lean Management in der Produktion heißt, den Wertstrom am realen Kundenbedarf auszurichten und die administrativen Prozesse soweit wie möglich zu vereinfachen. Dies erfolgt anhand definierter Kriterien, die i.d.R. eine andere Philosophie verfolgen als die klassische Losgrößen- oder Rüstoptimierung. Eine zeitnahe Produktion des volatilen Marktbedarfes war für die Firma Kerpen GmbH & Co. KG der ausschlaggebende Faktor, um die bestehenden Planungs- und Steuerungsverfahren der Produktion zu reviewen. Der Hersteller hochwertiger, innovativer Kabel- und Verkabelungsprodukte (Bild 1), mit dem Schwerpunkt hochwertiger Lösungen für Informationstechnologie und industrielle Märkten, wählte hierzu den Ansatz des Value Stream Designs, um vorhandene Potenziale zu identifizieren und zielfüh-rende Maßnahmen abzuleiten. Dabei wurde erkannt, dass nicht alle Bereiche nach den gleichen Kriterien optimiert werden können. (Bild 2)

Lean Production in der Serienfertigung
Konkret wurden im Rahmen einer Projektstudie bei der Fa. Kerpen GmbH & Co. KG die Anwendungsmöglichkeiten des Lean Management-Ansatzes in einem Pilotprojekt im Bereich Daten- und Kommunikationskabel untersucht. Die Herstellung dieser Kabel mit Seriencharakter zeichnet sich durch einen i.d.R. sechsstufigen Prozess aus, der von der Aderproduktion bis zur Extrusion und Beschriftung des Außenmantels mit anschließender Prüfung reicht. Die Komplexität des Produktionsprozesses wird dabei neben technologischen Aspekten in erster Linie durch den Steuerungsaufwand geprägt, da aufgrund der Produktstruktur und des Dispositionsverhaltens bisher jeder einzelne Arbeitsgang separat über die Auftragsleitstelle angestoßen wird.

Auf Basis der current state map wurden mögliche Alternativ-Szenarien aufgezeigt. Aufgrund der Fertigungsfolge und der Produktstruktur kristallisierte sich schnell eine Lösung als empfehlenswert heraus. Hierbei wird die gesamte Produktion - die bereits zuvor sehr gut ausgetaktet war - nur noch über zwei Regelkreise nach dem Pull-Prinzip gesteuert. Der erste Regelkreis steuert die Kundenaufträge im Versandlager ein, das über Mindestbestände geführt wird. Bei der Entnahme aus dem Versandlager stößt eine elektronische KANBAN-Karte automatisch die Produktion eines neuen Loses aus einem „Supermarkt“ (=KANBAN-Lager) vor der Mantelproduktion an. Dieser Supermarkt wurde an dieser Stelle gewählt, weil ab diesem Produktionsschritt die Variantenvielfalt erheblich zunimmt. Die Steuerung zwischen der Mantellinie, dem Prüffeld und der Verladung erfolgt über eine FIFO-line, in der sich die über KANBAN-Karten definierte Bestände befinden. Der zweite Regelkreis steuert den Bedarf zwischen KANBAN-Lager und Rohmaterial in gleicher Weise.

Die Potentiale der Umstellung der Steuerung liegen in der Möglichkeit, den realen Kundenbedarf zeitnäher zu produzieren. Das heißt konkret, dass jeder Bedarf (bei normalen Marktschwankungen) aufgrund des Supermarktes nur noch in ca. einem Drittel der bisher benötigten Zeit abgeliefert werden kann. Gleichzeitig kann der Lagerbestand für Fertigwaren um ca.50% reduziert wer-den, ohne den Lieferservicegrad zu beeinträchtigen.

Sehr wertvoll wird die Möglichkeit eingeschätzt, mit einer Sensitivitätsanalyse die Produktivitätshebel zu quantifizieren. Dazu gehört beispielsweise die Erkenntnis, dass jeder Prozentpunkt Produktivitätsgewinn, der nicht zwingend zur Deckung des Kundenbedarfes benötigt wird, immer zur Steigerung der Rüstflexibilität, nicht zur Überproduktion genutzt werden muss.

Diese Vorgehensweise folgt dem klassischen Lean Management-Ansatz, bei dem über das Pull-Prinzip nur das gefertigt wird, was auch tatsächlich benötigt wird. Dies geht natürlich zu Lasten der klassischen Rüstzeitoptimierung (möglichst große Lose für möglichst wenig Rüstzeit), erhöht aber die Flexibilität in Bezug auf wechselnde Kundenbedarfe erheblich. Die Umstellung der Denkweise ist dabei die eigentliche Herausforderung.

APScheduling bei hoher Variantenkomplexität
Dieser Lean Management-Ansatz lässt sich bei den Kabeln für die Mess-/Steuer-/Regelungstechnik und den Spezialkabeln (Bild 3) - einem zweiten wichtigen Geschäftsfeld der Kerpen GmbH & Co. KG - nur eingeschränkt umsetzen, da das internationale Projektgeschäft durch eine sehr große Variantenvielfalt, starke Schwankungen der benötigten Produktionskapazitäten und sehr kurze Lieferzeiten gekennzeichnet ist. Weiterhin bietet Kerpen seinen Kunden den Service, die Verlegelängen passgenau auf der Baustelle anzuliefern, so daß eine Vorfertigung von Baugruppen zu einem hohen Verschnittanteil führen würde. Aus den genannten Gründen ist in diesem Bereich vielfach eine reine Auftragsfertigung ab dem ersten Arbeitsgang inklusive einer auftragsspezifischen Bestellung der benötigten Rohstoffe erforderlich.

Die Herausforderung an die Produktionsplanung besteht darin, die Kundenbedarfe, Materiallieferungen, Personalressourcen und Maschinenkapazitäten zu synchronisieren, wobei die Realisierung des vom Kunden geforderten Liefertermins die höchste Priorität besitzt. Zur Beherrschung dieser Komplexität der Planungsaufgabe hat sich die Fa. Kerpen bereits Mitte der 90er Jahre zur Einführung eines Fertigungsleitstandes entschieden. Die Entscheidung fiel damals auf das System „Felis“ von der INFORM GmbH, u.a. da das System die Planung gegen begrenzte Kapazitäten und damit eine realistische Planung der Liefertermine unterstützte. Um kurzfristig entscheiden zu können, welche Auswirkungen die Einlastung von Projekten mit z.T. sehr kurzen Lieferterminen und stark differierenden Bestellvolumina auf die Fertigung hat, besteht die Notwen-digkeit, bei Bedarf neue Planungsläufe zu starten und so zeitnah die Auswir-kungen auf die Maschinenauslastung und die Liefertermine anderer Aufträge zu erkennen und frühzeitig entsprechende Maßnahmen (z.B. Kapazitätsanpassungen) einleiten zu können.

Reduzierung der Rüstzeit kommt Schlüsselrolle zu
Derzeit erfolgt die Umstellung auf das Felis-Nachfolgeprodukt „Felios“. Neben der Anforderung, ein modernes APS-System mit zusätzlichen Funktionalitäten einzuführen, werden damit konkret drei Ziele verfolgt. Zum einen soll mit dem neuen Tool eine Rüstoptimierung bereits im Rahmen der Grobplanung erfolgen, da der Reduzierung des Rüstaufwandes in dem durch hohe Variantenvielfalt bei z.T. geringen Losgrößen gekennzeich-neten Produktionsbereich eine Schlüs-selrolle zur Steigerung der Anlagennut-zung zukommt. Zum zweiten sind in der Kabelproduktion unterschiedliche Rou-tings (Einsatz alternativer Maschinen für den jeweiligen Arbeitsgang) möglich.

Neben den technologischen und terminlichen Kriterien spielt die Minimierung der Fertigungskosten die wesentliche Rolle bei der Auswahl der einzusetzenden Maschinen. Durch eine Grenzkostenbetrachtung im Rahmen des Optimierungsverfahrens wird erreicht, daß die kostenoptimale Maschine herangezogen wird, solange dies mit den Terminwünschen des Kunden vereinbar ist. Voraussetzung hierfür ist natürlich eine hohe Datenqualität bzgl. der Maschinenstundensätze. Drittens soll der Feinplanungsaufwand durch den Einsatz des Systems reduziert werden, indem automatisch der freigegebene Arbeitsvorrat je Maschine innerhalb der eingefrorenen Zone dem Fertigungsbereich täglich in Dateiform als Grundlage für die Feinpla-nung zur Verfügung gestellt wird.

Fazit
Weniger Probleme statt mehr PPS sollte grundsätzlich die Philosophie aller produzierenden Unternehmen sein. Es ist sinnvoll, die gesamte Produktpalette eines Unternehmens hinsichtlich ihrer Einsparpotenziale durch konsequente Wertstromorientierung zu untersuchen. Welches Konzept der Produktionsplanung und -steuerung aber letztendlich das Richtige ist, hängt von den individuellen Rahmenbedingungen und Anforderungen ab. Demzufolge muss eine differenzierte Betrachtung einzelner Produkt- bzw. Produktionsbereiche erfolgen, um zu einem Gesamtoptimum zu gelangen. Die Kerpen GmbH & Co. KG hat diesen Weg gefunden.

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