Paderborn, Fertigungslenkung LE 8: Kapazitätsplanung

Fertigungslenkung – LE 8: Kapazitätsplanung Übersicht Übersicht ........................................................................................................ 1 Abstract............................................................................................................ 1 Lernziele........................................................................................................... 2 Lektion 1: Kapazitätsplanung.......................................................................... 3 Lektion 2: Berücksichtigung von Organisationsformen ................................... 7 Unabhängige Vorgänge....................................................................................... 7 Open-Shop-Modelle............................................................................................ 7 Flow-Shop-Modelle (Fließfertigung) ...................................................................... 8 Job-Shop-Modelle (Werkstattfertigung) ................................................................ 9 Montage- und Sortierprobleme ............................................................................ 9 Lektion 3: Konstruktive Verfahren ................................................................ 11 Summarische Verfahren ................................................................................... 11 Fall 1: Zeitverschiebung von Vorgang zu Vorgang ≥ 1 Zeitabschnitt................ 11 Fall 2: Abzinsung des Kapazitätsbedarfs auf eine einzige Periode („Belastungsorientierte Auftragsfreigabe“) .................................................. 12 Reihenfolge-Verfahren ...................................................................................... 14 Ein-Maschinen-Modelle ............................................................................. 15 Parallele identische Maschinen ................................................................... 17 Lektion 4: Verbessernde Verfahren............................................................... 19 Literatur ....................................................................................................... 21 Abstract Nach der Mengen- und Terminplanung wird in dieser Lerneinheit der dritte Schritt der MRP II-Vorgehensweise, die Kapazitätsplanung, vorgestellt. Wissensspeicher Lerneinheit 8: Kapazitätsplanung 1 Lernziele Nach Beendigung dieser Lerneinheit sollen die Teilnehmer: 1. Die Aufgaben und das Anwendungsfeld der Kapazitätsplanung einordnen können, 2. Die Bedeutung der Bestimmung der Reihenfolge von Vorgängen einschätzen können, 3. Verschiedene Organisationsformen und damit Problemfälle der Kapazitätsplanung kennen sowie 4. Verschiedene Kapazitätsplanungsverfahren erläutern, anwenden und einordnen können. Wissensspeicher Lerneinheit 8: Kapazitätsplanung 2 Lektion 1: Kapazitätsplanung Bei der Kapazitätsplanung sind Beginn- und Fertigstellungs- Kapazitätsplanung Termin eines Fertigungsauftrags (der in der Mengenplanung definiert wurde) sowie die Zwischentermine (Anfangs- und Endtermine) der einzelnen Vorgänge unter Berücksichtigung eines begrenzten Kapazitätsangebots festzulegen. Bestand 0 oder 1 Zeit Abbildung 1: Modell der Fertigung in der Kapazitätsplanung Anwendungsfeld Dabei herrscht üblicherweise die Denkweise der Kleinserienfertigung mit einer Terminplanung mit einzeln identifizierten Aufträgen (Jobs) vor. Oft wird nur die Teilefertigung betrachtet und für die Montage das Ergebnis der Mengenplanung (MRP) als ausreichend angesehen. Aber auch die Großserienfertigung benutzt heute z. B. in der Montage Kapazitätsplanungsverfahren, die dann aber mehrere Einzelvorgänge für eine FV-Klasse je Zeitabschnitt betrachten. Das Anwendungsfeld von Kapazitätsplanungs-Verfahren umfaßt insgesamt Fertigungen mit den folgenden Merkmalen: Wissensspeicher Lerneinheit 8: Kapazitätsplanung 3 Mer kmal Merkm alsausprägung Erzeugnisse Typisierte Er- Standard- Standard- 1 Erzeugnis- nach Kunden- zeugnisse mit erzeugnisse erzeugnisse spezifikation kundenspezifi- mit Var ianten ohne Var ianten spektrum schen Varianten 2 Einstufige Mehrstufige Mehrstufige Erzeugnisse Erzeugnisse Er zeugnisse Erzeugnis- mit einfacher mit komplexer struktur Struktur Struktur Produktion Produktion Pr oduktion 3 auf Bestellung auf Bestellung auf Lager Auftragsaus- (Einzelauftrag) mit Rahmenauf- lösungsart trägen 4 Disposition Disposition Disposition Disposition kundenauftrags- überwiegend über wiegend programm- Dispositions- orientiert kundenauftrags- programmorien- orientiert orientiert tiert art Fremdbezug Fr emdbezug Weitest- 5 Beschaffungs- unbedeutend in gr ößerem gehender Umfang Fremdbezug art 6 Einmal- Einzel- und Serien- Massen- fertigung Kleinserien- fertigung fertigung Fertigungs- fertigung art 7 Baustellen- Werkstatt- Gruppen-/ Fließ - fertigung fertigung Linien- fertigung Fertigungs- fertigung ablaufart 8 Fertigung Fertigung Fertigung mit geringer mit mittlerer mit großer Fertigungs- Tiefe Tiefe Tiefe struktur Abbildung 2:Anwendungsfeld der Kapazitätsplanung Innerhalb der Kapazitätsplanung werden die FE-Klassen auf einer detaillierten Ebene betrachtet. Insbesondere Fertigungsmittel sind im Mittelpunkt des Interesses. Nicht nur Maschinen an sich, sondern ggf. auch unterschiedliche Orte und damit Zustände werden z. B. bei Transportmitteln unterschieden. Die Beziehungen zwischen den Vorgängen bzw. Vorgangsfolgen (Transportarbeitsvorgängen, Prüfarbeitsvorgängen etc.) sind in der Ablaufstruktur (Arbeitsplan) festgelegt, die dann entsprechend präzise sein muß. Zeitmodellierung Hinsichtlich der Zeitmodellierung kommt für die Kapazitätsplanung ein kleiner Zeitabschnitt (Arbeitstag, Stunde oder Minute) in Betracht. Nach der Festlegung des Zeitabschnitts ist der Planungszeitraum bzw. Planungshorizont zu bestimmen, der Wochen oder höchstens Monate betragen wird. Dieser Planungszeitraum wird wiederum in einzelne Planungsperioden unterteilt. Die Nachfrage wird in den Einheiten der betrachteten FE- Klasse (Fertigungsmittel) ausgedrückt. In der Regel sind dies Wissensspeicher Lerneinheit 8: Kapazitätsplanung 4 Maschinenbelegungszeiten, Transportbelegungszeiten, Prüfarbeitsvorgangszeiten o. ä. Beispiel für ein Ein wesentliches Problem des Kapazitätsabgleichs liegt in der Reihenfolgeproble Entscheidung, welche der vorliegenden Aufträge bzw. FV-/FE- m Klassen von den Abgleichen berührt werden sollen. Ein einfaches Beispiel macht bereits deutlich, wie stark sich die Reihenfolge der Aufträge auf die Durchlaufzeit auswirken kann: Auf 2 Maschinen (m1 und m2) sollen 3 Aufträge (a1, a2 und a3) gefertigt werden.

Kapazitätsplanung Bestand 0 oder 1 Zeit Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 1 26.08.2000 19:43 Einsatzgebiet der Kapazitätsplanung Merkmal Merkmalsausprägungen Typisierte Erzeugnisse 1 Erzeugnisse nach Standarderzeugnisse mit Standarderzeugnisse mit kundenspezifischen Erzeugnisspektrum Kundenspezifikation Varianten ohne Varianten Varianten 2 Einstufige Mehrstufige Erzeugnisse Mehrstufige Erzeugnisse Erzeugnisstruktur Erzeugnisse mit einfacher Struktur mit komplexer Struktur Produktion auf Produktion auf 3 Bestellung Bestellung mit Produktion auf Lager Auftragsauslösungsart (Einzelaufrrag) Rahmenaufträgen 4 Disposition Disposition überwiegend Disposition überwiegend Disposition Dispositionsart kundenaufragsorientiert kundenauftragsorientiert programmorientiert programmorientiert 5 Fremdbezug Fremdbezug in größerem Weitestgehender Beschaffungsart unbedeutend Umfang Fremdbezug 6 Einzel- und Einmalfertigung Serienfertigung Massenfertigung Fertigungsart Kleinserienfertigung 7 Baustellenfertigung Werkstattfertigung Gruppen-/Linienfertigung Fließfertigung Fertigungsablaufart 8 Fertigung mit geringer Fertigung mit mittlerer Fertigung mit großer Fertigungsstruktur Tiefe Tiefe Tiefe Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 2 26.08.2000 19:43 Auftragsreihenfolge und Durchlaufzeit a1 a2 a3 m1 1. m2 a1 a2 a3 a3 a1 a2 m1 2. m2 a3 a1 a2 a2 a3 a1 m1 3. m2 a2 a3 a1 Maximum a1 a3 a2 m1 4. m2 a1 a3 a2 Minimum a3 a2 a1 m1 5. m2 a3 a2 a1 a2 a1 a3 m1 6. m2 a2 a1 a3 0 2 4 6 8 10 12 14 Tage Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 3 26.08.2000 19:43 Kapazitätsplanung und Organisationsformen Open Shop Flow Shop Job Shop 1 11 13 11 12 13 111 122 133 12 141 Aufträge 21 22 21 22 23 211 223 2 23 232 3 31 32 33 31 32 33 312 323 332 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Fertigungsmittel Fertigungsmittel Fertigungsmittel Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 4 26.08.2000 19:43 Kapazitätsplanungsverfahren Summarische Verfahren Konstruktive Verfahren Reihenfolge- verfahren Kapazitätsplanungs- verfahren Verbessernde Verfahren Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 5 26.08.2000 19:43 Summarische und Reihenfolge-Verfahren Summarische Verfahren Reihenfolge-Verfahren • Vorgangsdauern ≥ Zeitabschnitte • Vorgangsdauern < Zeitabschnitte • ein Vorgang je Zeitabschnitt • mehrere Vorgänge je Zeitabschnitt • vollständige Reihenfolgen • keine Reihenfolgen • genauer Kapazitätsbedarf • Begrenzung des Kapazitätsbedarfs • Scheduling • lediglich Freigabe Vorgänge in Zeitabschnitt 1: Vorgänge in 8 Zeitabschnitten: 4 1 3 A B C 2 1 Zeitabschnitte 0 2 4 6 8 Zeitabschnitte 0 Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 6 26.08.2000 19:43 Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (1) Disposition Aufträge VGH Terminschranke 5 A Aufträge 4 C D 3 nicht A C B dringende 2 B C A Aufträge 1 A C B D 1 2 3 4 Planperiode dringende Aufträge Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 7 26.08.2000 19:43 Belastungsorientierte Auftagsfreigabe (2) dringende Aufträge Abwerten des Kapazitätsbedarfs Aufträge 4 3 2 1 A B C D Fertigungsmittel gewichtete Aufträge Fertigungslenkung - LE 8: Kapazitätsplanung 8 26.08.