Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Variabilitätsbasierte Maschinenbelegungsplanung für die kundenauftragsspezifische Produktion in KMU

Zur Effizienz- und Leistungssteigerung von Produktionsprozessen haben sich in der Serien- und Großserienproduktion größtenteils Produktionssysteme nach dem Vorbild Toyotas etabliert. Untersuchungen haben gezeigt, dass deren Prinzipien, Methoden und Techniken zumeist auf die Reduzierung von Variabilität in allen Arbeitsabläufen sowie in den internen und externen Kunden-Lieferanten-Verhältnissen abzielen. Dieser Ansatz ist für kundenauftragsbasiert produzierende KMU aufgrund der organisatorischen und wirtschaftlichen Diskrepanzen zur Serien- und Großproduktion nicht realisierbar. Um im kundenauftragsbasierten KMU-Umfeld Produktivitäts- und Wirtschaftlichkeitssteigerungen unter gleichzeitigem Erhalt einer hohen Flexibilität zu ermöglichen, ist ein differenzierter Umgang mit wertschöpfender und nicht-wertschöpfender Variabilität erforderlich. Die wertschöpfende Variabilität stellt einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor für KMU dar. Der Einsatz einer Produktionsplanung, die lediglich allgemeingültig und undifferenziert Variabilitätseinflüsse berücksichtigt, ist für KMU nicht geeignet. Stattdessen ist eine bedarfsgerechte Produktionsplanung und -steuerung zu implementieren, die wertschöpfende Variabilität explizit als wichtige Eingangsgröße umfasst. Die themenbezogene Literatur weist hierbei auf die Maschinenbelegungsplanung als effizienzbestimmendes Element der Produktionssteuerung hin. Jedoch existiert für die kundenauftragsspezifische Produktion in KMU hierfür kein effizientes Verfahren, das wertschöpfende Variabilität als Grundlage verwendet. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Konzeption einer variabilitätsbasierten Maschinenbelegungsplanung, die für KMU der kundenauftragsspezifischen Produktion die wertschöpfende Variabilität mit Hilfe von mathematischen Optimierungsproblemen bestmöglich nutzt und somit bedeutende Wettbewerbsvorteile realisiert werden können.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsvorhabens VariPro war die Entwicklung einer variabilitätsbasierten Maschinenbelegungsplanung für die kundenauftragsspezifische Produktion. Durch diese sollten Anwender in die Lage versetzt werden, wertschöpfende Variabilität gewinnbringend zu nutzen, so dass eine erhebliche Leistungssteigerung in der Produktion, beispielsweise durch eine signifikante Erhöhung der Termintreue bei gleichzeitiger Senkung der Durchlaufzeiten, erreicht wird.

Durch die im ersten Schritt erfolgte Erarbeitung von Kriterien zur qualitativen Beschreibung von Variabilität erhält der Anwender die Möglichkeit eine genauere Klassifikation der in einer Produktion vorherrschenden Variabilität durchzuführen. Die im Anschluss identifizierten zur Quantifizierung geeigneten Kennzahlen ermöglichen eine Bewertung der vorherrschenden Variabilität und schaffen eine Vergleichbarkeit der Variabilitätseinflüsse unterschiedlicher Prozesse.

Das in der folgende entwickelte Optimierungsmodell ermöglicht die Maschinenbelegungsplanung unter Berücksichtigung der in der kundenauftragsspezifischen Produktion charakteristischen Variabilitätseinflüsse. Die in diesem enthaltenen Nebenbedingungen bilden die für die kundenauftragsspezifische Produktion signifikanten Rahmenbedingungen ab. Um eine einfache Anwendbarkeit des Optimierungsmodells zu gewährleisten wurde dieses anschließend in ein anwenderfreundliches IT-Tool implementiert. Somit erhält der Anwender die Möglichkeit ohne größere Vorerfahrungen eine Maschinenbelegungsplanung im variabilitätsbeeinflussten Umfeld durchzuführen.