Operative Produktionsplanung und -steuerung: Konzepte und Modelle des Informations- und Materialflusses in komplexen Fertigungssystemen
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Oldenbourg
2005
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| Schriftenreihe: | Lehr- und Handbücher der Betriebswirtschaftslehre
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| Beschreibung: | XXII, 234 S. graph. Darst. |
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Abbildungsverzeichnis XV
Tabellenverzeichnis XVII
Symbolverzeichnis XIX
1 Einführung Produktion im 21. Jahrhundert I
2 Produktionssysteme und Konzepte zur Produktionsplanung
und Steuerung 7
2.1 Typologie industrieller Produktionssysteme 7
2.1.1 Produkt Markl Bczichung(Auftragstyp) 7
2.1.2 Wiederholungsgrad der Produktion (Pro/cssfyp) 8
2.1.3 Organisation von Fertigungssystemen (Organisationstyp) 9
2.1.3.1 Werkstattfertigung (Job shop) 10
2.13.2 Fließfertigung (Flow shop) 10
2.1.3.3 Baustellenfertigung II
2.13.4 Gruppenfertigung II
2.1.3.5 Zentrtnfertigung 12
2.1.3.6 Segmentierung da Fertigung 12
2.1.4 Weitere Typisieningsmcrkmslc 12
2.1.5 Heterogene Fertigungssysteme H
2.2 Konzepte zur operativen Produküomplanung und Steuerung n
2.2.1 Aufgaben der Produktionsplanung und Steuerung
ein Überblick 13
2.2.2 ücstaltungsaltemativcn der operativen Produkttonvplanung
und Steuerung 17
3 Operative Produktiontplanvitg ~ 21
3.1 Operative Produktionsprogrammplanung 2!
3.1.1 Aufgaben und Ziele der operativen Produktionsprogramm
Planung 21
3 1.2 Operative Produktionsprogrammplanung für unterschiedliche
Auftragstypen 21
3.1.3 Modelle zur operativen Produktionsprogrammplanung 22
3.1.3.1 Entscheidungsrahmen 22
3.1.3.2 Grundmodell der Produktionsprogrammplanung 23
3.1.3.2.1 Zielfunktion der Produktionsprogramm¬
planung 23
3.1.3.2.2 Beschränkung der (Maschinen )Kapazitäten . 25
3.1.3.2.3 Weitere Engpassbetrachtungen 27
3.1.3.2.4 Zusammenhang von Kapazitätsbelastung
und Durchlaufzeit 28
3.1.3.2.5 Einführung von Absatzschranken 29
3.1.3.3 Ergebnisse und Probleme der Programmplanung 29
3.2 Materialbedarfsplanung (Mengenplanung) 30
3.2.1 Aufgaben, Ziele und Ablauf der Materialbedarfsplanung 30
3.2.2 Klassifizierung der Einsatzgüter 32
3.2.2.1 ABC Analyse 33
3.2.2.2 RSU (XYZ )Analyse 35
3.2.2.3 Kombination von ABC und RSU Analyse 35
3.2.3 Ermittlung des Materialbedarfs 36
3.2.3.1 Programmbezogene (deterministische) Bedarfs¬
ermittlung 36
3.2.3.1.1 Erzeugnisstruktur 36
3.2.3.1.2 Bedarfsermittlung mittels Matrizenrechnung 40
3.2.3.1.3 Vorlaufverschiebung 41
3.2.3.1.4 Weiterführende MRP Berechnungen 43
3.2.3.2 Verbrauchsorientierte (stochastische) Bedarfs¬
ermittlung 44
3.2.4 Bestell und Lagerhaltungspolitiken 44
3.2.5 Verfahren zur Ermittlung wirtschaftlicher Bestellmengen
und Losgrößen 46
3.2.5.1 Aufgaben der Bestellmengen und Losgrößen¬
berechnung 46
3.2.5.2 Entscheidungsrelevante Kosten für die Losgrößen¬
berechnung und Optimierung 47
3.2.5.3 Grundlegende Ansätze zur Losgrößenberechnung
und Optimierung 48
3.2.5.4 Statische Verfahren der Losgrößenberechnung 50
3.2.5.4.1 Das Grundmodell nach Harris/Andler 50
3.2.5.4.2 Erweiterung des Grundmodells für endliche
Produktionsgeschwindigkeit 51
3.2.5.5 Dynamische Verfahren der Losgrößenberechnung 53
3.2.5.5.1 Exaktes Verfahren nach Wagner/Whitin 54
3.2.5.5.2 Heuristische Verfahren der dynamischen
Losgrößenberechnung 57
3.2.5.6 Kritische Betrachtung der Modelle zur Losgrößen¬
berechnung und weiterführende Problemstellungen 63
3.2.5.6.1 Kritik der statischen und dynamischen
Modellansätze zur Losgrößenberechnung 64
3.2.5.6.2 Ansätze für eine Losgrößenberechnung bei
mehrstufiger Mehrproduktproduktion 65
3.2.5.6.3 Bedeutung des Losgrößenproblems unter den
Bedingungen einer modernen Produktion 66
3.3 Termin und Kapazitätsplanung 67
3.3.1 Aufgaben und Ziele der Termin und Kapazitätsplanung 67
3.3.2 Durchlaufterminierung 67
3.3.2.1 Komponenten der (Fertigungsauftrags )Durchlaufzeit .68
3.3.2.2 Verfahren der Durchlaufterminierung 69
3.3.2.3 Maßnahmen zur Reduzierung der Durchlaufzeit 70
3.3.3 Kapazitätsterminierung und abgleich 72
3.3.4 Konzeptionelle Ansätze zur Verbesserung der Termin und
Kapazitätsplanung 73
4 Produktionsdurchführungsplanung und Materialflusssteuerung 77
4.1 Aufgaben und Ziele der Produktionsdurchführungsplanung
und der Materialflusssteuerung 77
4.2 Grundlegende Verfahren der Produktionsdurchführungsplanung
und der Materialflusssteuerung 78
4.2.1 Make to order Systeme 78
4.2.2 Make to stock Systeme 81
4.2.2.1 Grundmodell ohne Freigabebeschränkungen 81
4.2.2.2 Make to stock System mit einer Fertigungszelle 82
4.2.2.3 Make to stock System mit mehreren Fertigungszellen . 83
4.2.2.4 Bestellmengenbeschränkungen 84
4.2.2.4.1 Bezug zu traditionellen Lagerhaltungs¬
politiken 84
4.2.2.4.2 Verzögerung der Informationsübermittlung
durch Losbildung 86
4.2.2.4.3 Vergleich zwischen periodischer und
fallweiser Bestandsüberwachung 86
4.3 Bestandsorientierte Verfahren 90
4.3.1 Base stock Systeme 90
4.3.2 Kanban 93
4.3.2.1 Grundidee des Toyota Produktions Systems 93
4.3.2.2 Funktionsweise von Kanban Systemen 97
4.3.2.2.1 Kanban System mit einer Fertigungszelle 97
4.3.2.2.2 Kanban System mit zwei Fertigungszellen ... 99
4.4 Prognoseorientierte Verfahren 101
4.4.1 Material Requirements Planning MRP 101
4.4.1.1 MRP System mit periodischer Bestandsüberwachung 102
4.4.1.2 MRP System mit kontinuierlicher Bestands
Uberwachung 106
4.4.1.3 Erweiterte MRP Berechnungen 107
4.4.1.3.1 Berechnungen von Lieferrückständen 107
4.4.1.3.2 Verteilungsfunktion der Lieferrückstände ... 108
4.4.1.3.3 Zeitreserve oder Mengenreserve 109
4.4.1.3.4 „Nervosität MRP gesteuerter Fertigungs¬
systeme 111
4.4.2 Fortschrittszahlenkonzept FZK 113
4.5 Belastungsorientierte Verfahren 115
4.5.1 Local Control 115
4.5.2 Integral Control 116
4.5.3 Constant Work in Process CONWIP 117
4.5.4 Belastungsorientierte Auftragsfreigabe BOA 118
4.5.5 Optimized Production Technology OPT 122
Production Authorization Card (PAC) System ein allgemeiner
Modellierungsansatz für die Materialflusssteuerung in heterogenen
Fertigungssystemen 125
5.1 Einführende Überlegungen zur Entwicklung des PAC Konzeptes 125
5.2 PAC System mit einer Fertigungszelle 128
5.2.1 Grundlagen 128
5.2.1.1 Materialfluss 129
5.2.1.2 Informationsfluss 129
5.2.1.3 Kopplung von Material und Informationsfluss 130
5.2.2 Materialflusssteuerung mittels Tags 130
5.2.3 Analyse eines PAC Systems mit einer Fertigungszelle 132
5.2.3.1 Mathematische Beschreibung eines Einprodukt¬
systems mit einer Fertigungszelle 133
5.2.3.2 Verhalten des Systems 135
5.2.3.2.1 i{l) = ^2) = 0 und ^ ^ » 135
5.2.3.2.2 t(1) = x(2) = 0 und ^ endlich 135
5.2.3.2.3 T(2) T(1) 0undA(1) .oo 136
5.2.3.3 Entgangene Aufträge 137
5.2.3.3.1 Servicegrad bei entgangenen Aufträgen 137
5.2.3.3.2 Weitere Anwendungen von Cancellation
Tags 138
5.3 PAC gesteuertes Fertigungssystem mit mehreren Zellen 138
5.3.1 Mathematische Beschreibung eines Fertigungssystems mit
mehreren Zellen 139
5.3.1.1 Zählprozess basierter Ansatz und Warteschlangen 139
5.3.1.2 Begrenzungen des Bestandes in den Zellen 140
5.3.1.3 Staffelbestand (Echelon stock) 143
5.3.2 Parameter Einstellung für die Äquivalenz zu 143
5.3.2.1 Make to Order 143
5.3.2.2 Base Stock 144
5.3.2.3 Kanban 144
5.3.2.4 MRP 144
5.3.2.5 Integral Control 145
5.3.2.6 CONWIP 146
5.3.2.7 Local Control 147
5.3.3 Qualitative Beschreibung der Wirkung von Parameter¬
einstellungen 148
5.3.4 Losbildung in Einproduktsystemen 148
5.4 Alternativen und Erweiterungen 150
5.4.1 Extended Kanban Control System (EKCS) 150
5.4.2 Verknüpfung mit der Finanzwirtschaft 151
5.5 PAC gesteuertes Fertigungssystem für mehrere Produkte 151
5.6 PAC gesteuerte Montagezellen 154
6 Simulation von PAC Modellen 159
6.1 Grundlagen der Modellierung 159
6.1.1 Physikalische Modelle von Produktionssystemen mit
Software zur Auftragssteuerung 159
6.1.2 Computersimulation 160
6.1.3 Formale mathematische Modelle 160
6.1.4 Simulation vs. formale mathematische Modelle 161
6.2 Grundlagen der Simulation eines PAC Systems 162
6.2.1 Systemelemente zur Simulation eines PAC gesteuerten
Produktionssystems 163
6.2.2 Kenngrößen zur Leistungsbewertung einer PAC
Materialflusssteuerung 166
6.2.3 Anforderungen an ein Tool zur Simulation einer PAC
Materialflusssteuerung 171
6.2.3.1 Eigenschaften der Elemente eines PAC gesteuerten
Produktionssystems 171
6.2.3.2 Anforderungen an das Simulationstool 173
6.2.3.2.1 Objektorientierung 173
6.2.3.2.2 Programmierbares universales Baustein¬
system 174
6.2.3.2.3 Hierarchischer Modellaufbau 175
6.2.3.2.4 Dynamische Veränderbarkeit der Parameter 175
Anhang 1: Mathematische Beschreibung von Warteschlangensystemen . 177
Anhang 2: Prioritätsregeln zur Bestimmung der Auftragsreihenfolge 185
Anhang 3: Modellierung eines PAC gesteuerten Produktionssystems
mit dem Simulationstool MLDesigner® 189
Anhang 4: Simulation unterschiedlicher PAC Systemkonfigurationen .... 197
Literaturverzeichnis 223
Index 229
Abbildungsverzeichnis
Abb. 3 1: Kundenauftrags und Produktionsprogrammplanung 23
Abb. 3 2: Grafische Lösung des Optimierungsproblems der
Produktionsprogrammplanung 27
Abb. 3 3: Ablauf der Bedarfsermittlung 32
Abb. 3 4: Lorenzdiagramm (Konzentrationskurve) 34
Abb. 3 5: Erzeugnisbaum (Fertigungsstufen) 37
Abb. 3 6: Erzeugnisbaum (Dispositionsstufen) 37
Abb. 3 7: Gozintograph (Dispositionsstufen) 37
Abb. 3 8: Erzeugnisdarstellung in Listenform Stücklisten und
Verwendungsnachweise 38
Abb. 3 9: Gozintograph für die Erzeugnisse Pl und P2 41
Abb. 3 10: Prinzip der Bestimmung optimaler Losgrößen 48
Abb. 3 11: Ableitung des Korrekturfaktors anhand der zeitabhängigen
Bestandsentwicklung bei endlicher Produktionsgeschwindigkeit.... 52
Abb. 3 12: Entwicklung des effektiven Lagerbestandes bei endlicher
Produktionsgeschwindigkeit 52
Abb. 3 13: Zusammensetzung der Auftragsdurchlaufzeit für eine
Bearbeitungsstation 69
Abb. 3 14: Überlappung, Splitting und Losteilung 71
Abb. 3 15: Belastungsdiagramm einer Kapazitätseinheit 72
Abb. 4 1: Make to order System mit einer Fertigungszelle 79
Abb. 4 2: Kumulierter Zu und Abgang von Aufträgen in einem
Make to order System 80
Abb. 4 3: Make to order System mit drei Fertigungszellen 80
Abb. 4 4: Make to stock System mit einer Fertigungszelle 81
Abb. 4 5: Make to stock System mit mehreren Fertigungszellen 84
Abb. 4 6: Die Idee des Staffelbestandes (Echelon stock) 91
Abb. 4 7: System mit zwei Fertigungszellen in Reihe 92
Abb. 4 8: Prinzipdarstellung eines Kanban Regelkreises 93
Abb. 4 9: Funktion eines Kanban Regelkreises 95
Abb. 4 10: Kanban System mit einer Fertigungszelle 98
Abb. 4 11: Alternativer Informationsfluss im Kanban System mit einer Zelle .98
Abb. 4 12: Kanban System mit zwei Fertigungszellen 99
Abb. 4 13: Alternativer Informationsfluss im Kanban System mit zwei
Zellen 100
Abb. 4 14: MRP gesteuertes System mit einer Fertigungszelle 102
Abb. 4 15: MRP gesteuertes System mit zwei Fertigungszellen 102
Abb. 4 16: Fortschrittszahlendiagramm für einen Kontrollpunkt 114
Abb. 4 17: Prinzipdarstellung von CONWIP 117
Abb. 4 18: Prinzipieller Zusammenhang zwischen Durchlaufzeit,
Leistung und Bestand in der Fertigung 119
Abb. 4 19: Durchlaufmodell der Belastungsorientierten Auftragsfreigabe
für ein Arbeitssystem 121
Abb. 6 1: Bestimmung des mittleren Bestandes 167
Abb. 6 2: Beispiel zur Berechnung des Staffelbestandes 168
Abb. 6 3: Informations und Materialflüsse sowie Bestände des Beispiels
zur Berechnung des Staffelbestandes gemäß Abb. 6 2 168
Abb. A 4 1: Produkt und Prozessstruktur des als Beispiel 1 modellierten
Produktionssystems 198
Abb. A 4 2: Informations und Materialflüsse sowie Bestände des
modellierten Produktionsystems (Beispiel 1) 199
Abb. A 4 3: Wartezeiten des Produktes PO bei Kanban 206
Abb. A 4 4: Staffelbestand des Produktes PO bei Kanban 207
Abb. A 4 5: Wartezeiten des Produktes PO bei MRP 208
Abb. A 4 6: Staffelbestand des Produktes PO bei MRP 208
Abb. A 4 7: Produkt und Prozessstruktur des modellierten Produktions¬
systems (Beispiel 2) 209
Abb. A 4 8: Informations und Materialflüsse sowie Bestände des
modellierten Produktionssystems (Beispiel 2) 209
Abb. A 4 9: Produkt und Prozessstruktur des komplexen Produktionssystems212
Abb. A 4 10: Informations und Materialflüsse sowie Bestände in Szenario 4 ...213
Abb. A 4 11 Ergebnisse für das Szenario 1.1 221
Tabellenverzeichnis
Tab. 2 1: Aufgaben und Entscheidungsfelder des Produktionsmanagements. 15
Tab. 3 1: Daten für die Produktionsprogrammoptimierung 26
Tab. 3 2: Grundtableau für die ABC Analyse 34
Tab. 3 3: Anordnung der Materialien nach den Rangziffern ihres
Wertanteils 35
Tab. 3 4: Kombination der Ergebnisse von ABC und RSU Analyse 36
Tab. 3 5: Strukturstückliste für Erzeugnis Pl (Prinzipdarstellung) 39
Tab. 3 6: Mengenübersichtsstückliste für Erzeugnis Pl (Prinzipdarstellung).39
Tab. 3 7: Strukturverwendungsnachweis für Einzelteil ET3
(Prinzipdarstellung) 39
Tab. 3 8: Mengenübersichtsverwendungsnachweis für Einzelteil ET3
(Prinzipdarstellung) 39
Tab. 3 9: Direktbedarfsmatrix für die Erzeugnisse Pl und P2 in der
Struktur des Gozintographen gemäß Abb. 3 9 41
Tab. 3 10: Gesamtbedarf aller Komponenten der Erzeugnisse Pl und P2
für den Primär und Zusatzbedarf nach Abb. 3 9 42
Tab. 3 11: Ermittlung der Vorlaufverschiebung für die Komponenten von
Erzeugnis Pl 43
Tab. 3 12: Bestell und Lagerhaltungspolitiken 45
Tab. A 2 1: Elementare Prioritätsregeln zur Bestimmung der Auftrags¬
reihenfolge 186
Tab. A 2 2: Zieleffizienzen von Prioritätsregeln 187
Tab. A 4 1: Vorgehensweise bei der Einstellung eines einstufigen Kanban
Systems mit n Produkten 201
Tab. A 4 2: Vorgehensweise bei der Einstellung eines mehrstufigen MRP
Systems mit n Endprodukten 202
Tab. A4 3: Vergleich Kanban MRP mit SJ, = sV^O.45 203
Tab. A 4 4: Vergleich Kanban MRP mit S^ = 0,12 und tf l) = 0,78 204
Tab. A4 5: Vergleich der Bestände in Zelle 1 bei SJ,0 = SJl)=0,45 204
Tab. A 4 6: Vergleich der Bestände in Zelle 2 bei 4° = ^i = 0,45 205
Tab. A 4 7: Wartezeiten und Staffelbestände des Produktes PO bei Kanban ....206
Tab. A 4 8: Wartezeiten und Staffelbestände des Produktes PO bei MRP 207
Tab. A 4 9: Lieferzeiten und Staffelbestände bei Kanban 211
Tab. A 4 10: Lieferzeiten und Staffelbestände bei MRP 211
Tab. A 4 11: PAC Parameter der simulierten Steuerungspolitiken (Teil 1) 215
Tab. A 4 12: PAC Parameter der simulierten Steuerungspolitiken (Teil 2) 215
Tab. A 4 13: Kenngrößen bei 4° = 0,12 und 5*,° = 0,78 215
Tab. A 4 14: Kenngrößen bei 4° = S^O.45 217
Tab. A 4 15: Kenngrößen von Zelle 1 und Endproduktlager 218
Tab. A 4 16: Ergebnisse fiir die Simulation der letzten Produktionsstufe 220
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Inhaltsverzeichnis
Sonderstandort Fakultät
| Signatur: |
2000 QP 542 S358 |
|---|---|
| Exemplar 1 | nicht ausleihbar Checked out – Rückgabe bis: 31.12.2099 Vormerken |
THWS Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal
| Signatur: |
2000 QP 542 S358 |
|---|---|
| Exemplar 1 | ausleihbar Verfügbar Bestellen |