Betriebsführungssysteme in der Chemischen Industrie: Informationsmodellierung und Fachkonzeption einer dezentralen Produktionsplanung und -steuerung
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Gabler
1996
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| Schriftenreihe: | Schriften zur EDV-orientierten Betriebswirtschaft
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 246 S. graph. Darst. |
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| adam_text | Inhaltsübersicht
1 Betriebsführungs- und Produktionslogistiksysteme im Chemiebetrieb 1
2 Produktionslogistiksysteme im Produktionsumfeld
der Chemischen Industrie 7
2.1 Marktanforderungen und Organisationsstrukturen 8
2.2 Produktionslogistiksysteme und Informationsstrukturen 15
2.3 Produktionsverfahren und Produktionsstrukturen 33
3 Anforderungsspezifikation an Betriebsführungssysteme
in chemisch-technologischen Produktionssystemen 44
3.1 Systemelemente chemisch-technologischer Produktionssysteme 45
3.2 Produktionsabläufe branchentypischer Betriebsbereiche 72
3.3 Datenstrukturierung als formalisierte Anforderungsspezifikation 115
4 Fachkonzeption einer Betriebsauftragsplanung
für chemisch-technologische Produktionsbetriebe 155
4.1 Rahmenkonzept branchenspezifischer Betriebsführungssysteme 157
4.2 Betriebswirtschaftliche Lösungsansätze zur Produktionsplanung
und -Steuerung bei chemisch-technologischen Produktionssystemen 187
4.3 Informationsmodell der Betriebsauftragsplanung
auf der Basis eines analytischen Produktinsmodells 216
5 Zusammenfassung und Ausblick 233
XI
Inhaltsverzeichnis
1 Betriebsführungs- und Produktionslogistiksysteme im Chemiebetrieb 1
1.1 Zielsetzung und Motivation 3
1.2 Vorgehensweise und Inhaltsübersicht 4
2 Produktionslogistiksysteme im Produktionsumfeld
der Chemischen Industrie 7
2.1 Marktanforderungen und Organisationsstrukturen 8
2.1.1 Teilmärkte der Chemischen Industrie 8
2.1.2 Marktanforderungen der Chemiemärkte 10
2.1.3 Neue Organisationsstrukturen in der Chemischen Industrie 12
2.2 Produktionslogistiksysteme und Informationsstrukturen 15
2.2.1 Produktionslogistiksysteme im Informationsebenenmodell 17
2.2.1.1 Produktionsleitebene 19
2.2.1.2 Betriebsleitebene 20
2.2.1.3 Prozeßleitebene 22
2.2.2 Entwicklungsstand des Computer Integrated Processing
in Chemieunternehmen 23
2.2.2.1 Zentrale Produktionsplanungs- und -Steuerungssysteme 23
2.2.2.2 Unzureichende DV-technische Unterstützung der Betriebsleitebene 24
2.2.2.3 Fehlende Integration auftrags- und produktbezogener
Betriebsfunktionen 25
2.2.3 Charakteristische Produktionsplanungsproblematik im Chemiebetrieb 27
2.2.3.1 Chargenproduktion 28
2.2.3.2 Mehrzweckanlagen 30
2.2.3.3 Ablaufplanung auf mittelfristiger Planungsebene 31
2.3 Produktionsverfahren und Produktionsstrukturen 33
2.3.1 Produktionsverfahren 33
2.3.2 Produktionsstrukturen und Typologie der Chemieproduktion 34
2.3.2.1 Güterform und Rhythmik des Produktionsablaufs 36
2.3.2.2 Fertigungsart und Fertigungsorganisation 37
2.3.2.3 Prozeßmengenverhalten und Verbundproduktion 38
2.3.3 Rahmenkonzept zur ganzheitlichen Informationsmodellierung 39
xn
3 Anforderungsspezifikation an Betriebsführungssysteme
in chemisch-technologischen Produktionssystemen 44
3.1 Systemelemente chemisch-technologischer Produktionssysteme 45
3.1.1 Stoffe und Chargen 45
3.1.1.1 Güterform chemischer Produkte 46
3.1.1.2 Chargen als chemisch-technologische Produktexemplare 47
3.1.1.3 Stoffbestände mit zeitabhängiger Lagerfähigkeit 48
3.1.2 Anlagen und Betriebsarten 50
3.1.2.1 Verfahrenstechnische und chemische Prozeßeinheiten 50
3.1.2.1.1 Prozeßeinheiten und Anlagentopologie der Betriebe 51
3.1.2.1.2 Möglichkeiten der Materialflußentkopplung 52
3.1.2.2 Betriebsarten verfahrenstechnischer Anlagen 54
3.1.2.2.1 Konti-Anlagen 55
3.1.2.2.2 Batch-Anlagen 57
3.1.2.3 Produktionselastizität chemisch-technologischer Anlagen 58
3.1.2.3.1 Anpassungsformen und Prozeßauswirkungen 59
3.1.2.3.2 Anpassungsformen und Betriebsarten 61
3.1.3 Produktionsprozesse und Prozeßführung 62
3.1.3.1 Prozeßführung 62
3.1.3.1.1 Diskontinuierliche Produktionsprozesse 64
3.1.3.1.2 Kontinuierliche Produktionsprozesse 65
3.1.3.2 Prozeßzeiten 66
3.1.3.3 Kapazitätsdeterminanten der Produktionsprozesse 70
3.2 Produktionsabläufe branchentypischer Betriebsbereiche 72
3.2.1 Chemisch-technologischer Produktionsbereich 73
3.2.1.1 Prozeßstrukturen einer kontinuierlichen Produktion 73
3.2.1.2 Verfahrensoperationen und Prozeßstrukturen 75
3.2.1.3 Produktumstellung und Kampagnenbildung 77
3.2.2 Pharmazeutisch-technologische Produktionsbereiche 79
3.2.2.1 Pharmazeutischer Formulierungsbetrieb 80
3.2.2.1.1 Prozeßstrukturen einer Chargenproduktion 81
3.2.2.1.2 Prozeßschritte und Prozeßzeiten 84
3.2.2.1.3 Chargenverwendungsnachweis 87
3.2.2.2 Pharmazeutischer Verpackungsbetrieb 90
3.2.2.2.1 Prozeßstrukturen eines semi-kontinuierlichen Prozesses 90
3.2.2.2.2 Materialfluß im pharmazeutischen Verpackungsbetrieb 92
3.2.2.2.3 Umstellungsaufwand bei einem Chargenwechsel 93
xra
3.2.2.3 Dokumentations- und Validierungsanforderungen 95
3.2.2.3.1 Herstellungsdokumentation im Pharmabetrieb 95
3.2.2.3.2 Herstellungsanweisungen und Variantenvielfalt 101
3.2.2.3.3 Informationssysteme und Validierung 102
3.2.3 Qualitätsmanagement in produktionsnahen Bereichen 104
3.2.3.1 Produktionsüberwachung und Qualitätssicherung 104
3.2.3.1.1 Produktionsüberwachung im Formulierungsbetrieb 106
3.2.3.1.2 Qualitätssicherung im Verpackungsbetrieb 108
3.2.3.2 Integration des Betriebslabors und der Qualitätssicherung 109
3.2.3.2.1 Aufgaben des Betriebslabors 109
3.2.3.2.2 Integration der Labor-Informations¬
und Managementsysteme 111
3.2.3.3 Prozeßorientiertes Qualitätsmanagement in Pharmabetrieben 113
3.3 Datenstrukturierung als formalisierte Anforderungsspezifikation 115
3.3.1 Produkte 118
3.3.1.1 Produktbeschreibung 118
3.3.1.2 Produktexemplare 121
3.3.1.3 Verpackungsaspekt und Produktdifferenzierung 122
3.3.2 Ressourcen 125
3.3.2.1 Ressourcenarten und Ressourcentypen 125
3.3.2.2 Ressourcenkapazitäten 127
3.3.2.3 Produktionsanlagen 128
3.3.2.3.1 Anlagenstrukturen 129
3.3.2.3.2 Technische Funktionen verfahrenstechnischer Anlagen 131
3.3.3 Rezepturen 134
3.3.3.1 Standardisierungsaktivitäten zur Vereinheitlichung
von Rezeptbegriffen 135
3.3.3.1.1 Normierungsgremien und Rezeptgenerationen 135
3.3.3.1.2 Vorschläge zur Strukturierung von Rezepturdaten 138
3.3.3.2 Ergänzungen zu Empfehlungen der Normierungsgremien 142
3.3.3.2.1 Beachtung organisatorischer Anforderungen
in der Rezepturverwaltung 143
3.3.3.2.2 Ereignisgesteuerte Ablaufbeschreibungen
durch Rezepturdaten 144
3.3.3.2.3 Berücksichtigung dispositiver Aspekte in Rezepturen 146
3.3.3.3 Erweitertes Rezepturdatenmodell 146
3.3.3.3.1 Erweiterte Grundrezeptstruktur 146
3.3.3.3.2 Produktionsrezepte und Produktionsübergänge 150
XIV
4 Fachkonzeption einer Betriebsauftragsplanung
für chemisch-technologische Produktionsbetriebe 155
4.1 Rahmenkonzept branchenspezifischer Betriebsführungssysteme 157
4.1.1 Fertigungsorganisation in chemisch-technologischen Produktionsbetrieben 158
4.1.1.1 Betriebsführungsaspekte und Fertigungssegmentierung
im Chemiebetrieb 158
4.1.1.2 Verfahrenstechnische Gliederungsaspekte
und Produktionsstrukturierung 159
4.1.1.3 Gestaltungs- und Planungsebenen
in chemisch-technologischen Betrieben 163
4.1.2 Dezentralisierung der Produktionsplanung und -Steuerung 167
4.1.2.1 Leitlinien anwendungsorientierter Dezentralisierung 168
4.1.2.2 Gestaltungsaspekte zur Dezentralisierung in Chemieunternehmen 170
4.1.2.2.1 Bildung teilautonomer Bereiche 170
4.1.2.2.2 Koordination der chemisch-technologischen
Produktionsbereiche 172
4.1.2.2.3 Koordinierte Planungs- und Steuerungsinseln 175
4.1.2.3 Funktions- und objektorientierte Organisation
der Produktionsbetriebe 178
4.1.3 Auftragsstrukturen und Organisationskoordination 181
4.1.3.1 Produktionsanforderungen und Produktionsaufträge 184
4.1.3.2 Betriebsaufträge und Betriebsweise der Anlagen 184
4.1.3.3 Prüf- und Analyseaufträge 185
4.2 Betriebswirtschaftliche Lösungsansätze zur Produktionsplanung
und -Steuerung bei chemisch-technologischen Produktionssystemen 187
4.2.1 Technisch orientierte Betriebsmodelle 190
4.2.1.1 Aufbau der Betriebsmodelle 190
4.2.1.2 Modellannahmen und -prämissen 194
4.2.1.3 Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der technischen Betriebsmodelle 195
4.2.2 Input-Output-Konzept in Produktionsmodellen 195
4.2.2.1 Funktionales Inputmodell und Technologiefunktion 197
4.2.2.2 Produktionsvorgabe und Iterationsverfahren 200
4.2.2.3 Kopplungsfunktionen 203
XV
4.2.3 Dynamisches Produktionsmodell 205
4.2.3.1 Produktionsstruktur 205
4.2.3.2 Quantifizierung der Produktionsstruktur 207
4.2.3.2.1 Verbrauchsmengenfunktionen 207
4.2.3.2.2 Vorlaufzeitfunktionen 208
4.2.3.2.3 Nutzungsfunktionen 210
4.2.3.3 Definition und Interpretation des Produktionsmodells 211
4.2.3.3.1 Produktionsvorgabe im dynamischen Produktionsmodell 212
4.2.3.3.2 Ermittlung der Planerzeugung
und Planerzeugungsvorlaufzeit 213
4.2.3.3.3 Einsatzmöglichkeiten dynamischer Produktionsmodelle 214
4.3 Informationsmodell der Betriebsauftragsplanung
auf der Basis eines analytischen Produktinsmodells 216
4.3.1 Datenmodell 217
4.3.2 Prozeßmodell 222
4.3.3 Funktionsmodell 224
4.3.3.1 Anforderungsbearbeitung 224
4.3.3.2 Verbrauch 225
4.3.3.3 Verbrauchsvorlaufzeit 227
4.3.3.4 Planungsergebnisse 228
4.3.3.5 Planungsvorgaben 229
4.3.3.6 Vorgabe- und Ergebnisprüfung 229
4.3.3.7 Erzeugung und Erzeugungsvorlaufzeit 230
4.3.3.8 Ressourcenbelegung 231
4.3.3.9 Prüfung der Ressourcenbelegung 232
4.3.3.10 Erzeugungsvorlaufzeit vergrößern 232
5 Zusammenfassung und Ausblick 233
Literaturverzeichnis 235
XVI
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Thematischer Aufbau der Arbeit 6
Abbildung 2: Teilmärkte der Chemischen Industrie 9
Abbildung 3: Organisatorische Gestaltungsmöglichkeiten multinationaler Unternehmen.. 12
Abbildung 4: Globalisierungs-/Lokalisierungsportfolio 14
Abbildung 5: Produktionslogistiksysteme im Informationsebenenmodell 18
Abbildung 6: Funktionsebenenmodell im Chemiebetrieb 19
Abbildung 7: Computer Integrated Processing (CIP) 26
Abbildung 8: Vernaschter Stoffverbund 27
Abbildung 9: Belegungsstruktur bei Chargenproduktion 29
Abbildung 10: Belegungsstruktur einer Partie mit 4 Chargen 32
Abbildung 11: Typologie chemisch-technologischer Produktionssysteme 35
Abbildung 12: Sichten auf den pharmazeutischen Betrieb 41
Abbildung 13: Architektur integrierter Informationssysteme (ARIS) 43
Abbildung 14: Zeitabhängige Lagerfähigkeit der Stoffbestände 49
Abbildung 15: Betriebsarten einer Konti-Verfahrenseinheit 55
Abbildung 16: Betriebsartenübergänge einer Batch-Verfahrenseinheit 58
Abbildung 17: Unterscheidung der Produktionsprozesse nach der Prozeßführung 63
Abbildung 18: Differenzierung der Chargenproduktion 65
Abbildung 19: Chargen-Anlagenkonfiguration mit vier Prozeßeinheiten 68
Abbildung 20: Prozeßzeiten in der Chargenproduktion 68
Abbildung 21:Anlagenstrang und Verfahrensabschnitte eines Konti-Produktionsbetriebes
. 74
Abbildung 22: Produktionsgraph eines Konti-Betriebes 76
Abbildung 23: Produktionsstufen fester Arzneiformen 79
Abbildung 24: Anlagen- und Prozeßstruktur einer pharmazeutischen Feststoffproduktion 82
Abbildung 25: Grundstruktur eines Prozeßschrittes im Chargenbetrieb 85
Abbildung 26: Prozeßzeiten im pharmazeutischen Formulierungsbetrieb 86
Abbildung 27: Materialfluß einer Filmtablettenproduktion 89
Abbildung 28: Verpackungslinie in der pharmazeutischen Konfektionierung 91
Abbildung 29: Materialflußeines pharmazeutischen Verpackungsbetriebes 93
Abbildung 30: Anlagenspezifischer Umstellungsaufwand bei einem Chargen Wechsel 94
Abbildung 31: Generationen der pharmazeutischen Herstellungsdokumentation 98
Abbildung 32: Eine pharmazeutische Herstellungsanweisung 101
Abbildung 33: Verknüpfung der Herstell- und Prüfschritte in der Pharmaproduktion 105
Abbildung 34: Pharmazeutische Herstellungsbeschreibung mit Produkt- und
Prozeßprüfmerkmalen 107
Abbildung 35: Laborfunktionen im Ebenenkonzept eines Chemiebetriebes 110
Abbildung 36: Labor-Informations- und Management-Systeme im Informationsverbund 111
XVII
Abbildung 37: Integrationsgrad und Qualitätsniveau der LIMS 112
Abbildung 38: Qualitätskontollmerkmale und -methoden fester Arzneiformen 114
Abbildung 39: Datenmodelle für CIP 116
Abbildung 40: Verpackungsmodellierung 123
Abbildung 41: ERM zu Produktdaten 124
Abbildung 42: ERM zu Ressourcendaten 126
Abbildung 43: Kapazitätsart und Kapazitätsbelastung der Ressourcen 128
Abbildung 44: Vorschlag zur Anlagenstrukturierung nach ISA/SP88 und NAMUR 130
Abbildung 45: ERM zu Anlagen und technischen Funktionen 133
Abbildung 46: Rezeptgenerationen nach NAMUR und ISA/SP88 136
Abbildung 47: Informationsgehalt einer Grundrezeptur 139
Abbildung 48: Rezeptstrukturen nach NE33 und ISA/SP88 140
Abbildung 49: Anlagenneutrale Grundrezepturen und anlagenspezifische Steuer¬
rezepturen 142
Abbildung 50: Rezeptgenerationen im CIP-Modell 144
Abbildung 51: ERM zur erweiterten Grundrezeptur 148
Abbildung 52: ERM zu Produktionsrezepten 153
Abbildung 53: Verfahrenseinheitsgruppen in der chemisch-technologischen Produktion 161
Abbildung 54: Hierarchische Struktur eines chemisch-technologischen
Produktionsverfahrens 163
Abbildung 55: Gestaltungs- und Planungsebenen im Chemiebetrieb 165
Abbildung 56: Koordinationsvarianten für autonome Betriebsführungssysteme 174
Abbildung 57: Koordinierte Planungs- und Steuerungsinseln 177
Abbildung 58: Funktions- und objektorientierte Organisation der Produktion 180
Abbildung 59: Auftragsarten in der chemisch-technologischen Produktion 182
Abbildung 60: Auftragstypen im Chemiebetrieb 183
Abbildung 61: Flußschema der Modellgrößen 199
Abbildung 62: Ermittlungsrechnung mit dem Iterationsverfahren 202
Abbildung 63: Beschränkt verfügbarer Outputraum mit Kopplungsfunktionen 204
Abbildung 64: Vorlaufzeitfunktionen im dynamischen Produktionsmodell 209
Abbildung 65: Nutzungsfunktionen im dynamischen Produktionsmodell 210
Abbildung 66: Input-Output-Schema der Produktion 214
Abbildung 67: Verwendung der Produktionsrezepturdaten 218
Abbildung 68: ERM der Betriebsauftragsplanung 220
Abbildung 69: Prozeßmodell der Betriebsauftragsplanung 223
Abbildung 70: Objektorientierte Gliederung der Einzelfunktionen 226
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