WIE VIEL DEZENTRALE PLANUNG VERTRÄGT DIE PRODUKTIONSSTEUERUNG?

10.03.2016 // Markus Günther

Die Entwicklung und Digitalisierung der Fertigungsprozesse im Maschinen- und Anlagenbau nimmt zunehmend an Fahrt auf. Dabei muss man aber sagen, dass entscheidungsintelligente Produktionsplanungssoftware bereits seit über 20 Jahren verfügbar ist. In dieser Zeit hat sich agile Optimierungssoftware in der Produktion schon bei vielen Unternehmen nachhaltig bewährt. Ich persönlich beschäftige mich schon seit einigen Jahren mit der Produktionsplanung und –steuerung, und mit dem Trendthema Industrie 4.0 rückt die Produktionsoptimierung auch für viele Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau jetzt wieder in den Fokus.

Ein Kernelement von Industrie 4.0 ist die „dezentrale Steuerung“, das behauptet auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung in seinem Leitfaden „Zukunftsbild Industrie 4.0“. Doch so verlockend die Idee von Maschinen auch sein mag, die selbständig entscheiden, welcher Produktionsschritt der nächste ist, verschenkt man hier Potential bei den klassischen Zielkriterien wie beispielsweise der Durchlaufzeit – was später im Artikel noch anhand eines Beispiels genauer erläutert wird.

Auch die Diskussion über Vor- und Nachteile von zentraler und dezentraler Produktionsplanung ist im Maschinen- und Anlagenbau schon seit einiger Zeit im Gang. Um komplexe Produktionsnetzwerke flexibel planen zu können, gilt es eine Lösung zu finden, die tatsächlich auch in der Praxis das Beste im Sinne einer Fertigung in Richtung Industrie 4.0 bietet. Die steigenden Kundenanforderungen an die Produktkomplexität, wachsende Variantenvielfalt und der Wunsch nach einer termintreuen Lieferung erschweren das Ziel eines reibungslosen Fertigungsablaufs. Zusätzlich macht die Einbindung externer Dienstleister die Produktionsplanung häufig noch unübersichtlicher. Vielen scheint die dezentrale Steuerung einzelner Produktionseinheiten daher geeigneter. Doch ist sie das auch tatsächlich?

Meiner Meinung nach ist eine bereichsübergreifende und zentrale Steuerung nötig, um einen integrierten und bereichsübergreifenden Planungsprozess umsetzen zu können, der eine reibungslose Fertigung ermöglicht. Denn nur durch zentrale Planung und Steuerung können alle Prozesse aufeinander abgestimmt koordiniert werden. So wird eine einheitliche Abstimmung aller Montage- und Fertigungsaktivitäten ermöglicht. Optimale Transparenz über die aktuelle und zukünftige Situation in allen Fertigungsbereichen schafft reibungslose Prozesse. Das folgende Beispiel zeigt gut, welchen Vorteil eine zentral gesteuerte Fertigung hat.

6-Maschinen-Beispiel

Steuerung nach lokalen Prioritäten

Die Darstellung zeigt drei Aufträge, deren Priorität durch die alphabetische Reihenfolge A, B und C zugeordnet ist. Ziel ist es, dass alle drei Aufträge an Tag 4 fertig bearbeitet sind. Es gibt maximal einen Arbeitsgang pro Maschine und Tag. Wenn jede Maschine an jedem Tag den Auftrag lokal mit der höchsten Priorität bearbeitet, dann ergibt sich bei dezentraler Planung eine Gesamtdurchlaufzeit von zwölf Tagen. Der Plan ist also gescheitert.

Bereichsübergreifende Steuerung

Bei dem Beispiel mit einer bereichsübergreifenden, zentralen Steuerung kommen die Aufträge allerdings auf eine Durchlaufzeit von insgesamt zehn Tagen.  Auftrag B startet erst alles andere als intuitiv an Tag 2, weil die zentrale Planung erkannt hat, dass das insgesamt für alle Aufträge besser wäre. Dieses Beispiel zeigt den Vorteil einer zentralen Planung sehr vereinfacht: Eine reibungslose Produktion mit verkürzten Durchlaufzeiten findet dann statt, wenn alle Prozesse der Fertigung miteinbezogen sind. Bei einer Produktion mit mehr als sechs Maschinen und mehr als drei Aufträgen entstehen also mit einer zentralen Produktionssteuerung wesentlich größere Zeitgewinne – unter der Voraussetzung, dass agile, entscheidungsintelligente Optimierungssysteme eingesetzt werden.

Auch wenn dieser Ansatz der zentralen Produktionsoptimierung auf den ersten Blick nicht dem z.B. vom BMBF verbreiteten Grundgedanken einer Industrie 4.0 entspricht, bin ich überzeugt, dass solche zentral steuernden Systeme mit „Mathematik inside“ deutlich besser für die eigentlichen Ziele von Industrie 4.0 geeignet sind - oder wie Prof. Marco Lübbecke von der RWTH Aachen so schön schrieb, sogar für die Industrie 5.0.

Fazit

Mit einer zentralen Steuerung kann ein Maschinen- und Anlagenbauer schnell auf geänderte Kunden- und Marktanforderungen reagieren. Außerdem entsteht eine marktsynchrone Produktion von der Montage über die Fertigung bis hin zum Lieferanten. Bestände und Durchlaufzeiten können auf diese Weise reduziert werden.

Wie viel dezentrale Planung verträgt ihrer Meinung nach die Fertigung im Maschinen- und Anlagenbau?