Verfahren der Reihenfolgeplanung in der Produktion- Hausarbeit

Verfahren der Reihenfolgeplanung in der Produktion

Eingereicht an:

Prof. Dr. Martin Schwardt

Hochschule Bremen

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

Studiengang: Betriebswirtschaft B. A.

von

Alvali, Roya Matr. Nummer: 299213 Tel. Nummer: 0162 46 805 10 Adresse: Hornerstr. 3 28 203 Bremen E-Mail: [email protected]

Pramudita, Christoper Dewangga Matr. Nummer: 309493 Tel. Nummer: 0176 892 11 065 Adresse: Vahrerstr. 249 Zim. 38 28 329 Bremen E-Mail: [email protected]

Nikolova, Snezhina Matr. Nummer: 296966 Tel. Nummer: 0176 27 68 38 20 Adresse: Hohentorsheerstr. 46 28 199 Bremen E-Mail: [email protected]

Bremen, 31. Mai 2012

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung .................................................................................................................................................... 1

1.1 Problemstellung ......................................................................................................................................... 2

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit .......................................................................................................... 3

2. Theoretische Grundlagen ........................................................................................................................ 3

2.1 Modelprmissen und Zielsetzung ............................................................................................................ 8

2.2 Problemformulierungen ........................................................................................................................... 10

3. Lsungsanstze ....................................................................................................................................... 11

3.1 bersicht ber Lsungsverfahren ......................................................................................................... 11

3.2 Einfache und kombinierte Priorittsregeln ........................................................................................... 15

4. Beispiel zur Anwendung von Priorittsregeln .................................................................................... 19

4.1 Aufgabenstellung ..................................................................................................................................... 19

4.2 Lsung ....................................................................................................................................................... 20

5. Fazit ............................................................................................................................................................ 27

Literaturverzeichnis...28

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Reihenfolgeplanung ................................................................................................ 4

Abbildung 2: Einordnung mglicher Lsungsverfahren .............................................................. 12

Abbildung 3: Klassifizierung von Priorittsregeln ....................................................................... 16

Abbildung 4: Priorittsregeln zur Leistungsabstimmung ............................................................ 18

Abbildung 5: Bearbeitungsdauer und Fertigungszeitpunkte der Auftrge der SIBUKERS GmbH

.................................................................................................................................................. 19

Abbildung 6: Maschinenbelegungsplan auf Basis der Schlupfzeitregel ...................................... 21

Abbildung 7: Maschinenbelegungsplan unter Anwendung der KOZ-Regel ................................ 23

Abbildung 8: Kriterienbasierter Vergleich der beiden Maschinenbelegungsplne ...................... 25

1. Einleitung

Die Wettbewerbslandschaft fr Produktionsunternehmen befindet sich im Umbruch. Durch die

Globalisierung von Produktion und Konsumption, durch stagnierendes Marktwachstum sowie

weltweite Internationale Konkurrenz wird es fr Unternehmen immer schwieriger, ihre Marktan-

teile zu behaupten bzw. auszubauen. Durch den immer strker werdenden Konkurrenzdruck,

insbesondere aufgrund der steigenden Leistungsfhigkeit von Volkswirtschaften, haben sich die

Mrkte im Laufe der letzten Jahre von Verkufer- zu Kufermrkten entwickelt1. Diese Entwick-

lung zwingt die Unternehmen zur stndigen Anpassung und Weiterentwicklung ihrer Produkte.

Noch in der Frhzeit haben die Menschen Verfahren erfunden, die ihnen die Herstellung von

notwendigen Werkzeugen und Gtern ermglichen. Von der Zeit bis heutzutage hat sich die

Herstellung von Gtern anhand der Entwicklung von Produktionsverfahren wesentlich verbes-

sert und erleichtert2.

Die Optimierung der Produktion gehrt zu den Hauptzielen von Produktionsunternehmen3. Die

Unternehmen bauen als Hersteller von Produkten ihre Organisationsstrukturen so auf, dass sie

durch Verwendung sinnvoller Manahmen immer in der Lage sind, die Bedrfnisse der Kunden

zu erfllen. Durch den Verkauf an den Kunden lassen sich Einnahmen erzielen und Unterneh-

mensziele erreichen. Beispiele fr solche Ziele sind Liquiditt, Steigerung des Periodengewinns

und des Marktwerts4.

Die Unternehmen bestreben somit eine Verkrzung der Lieferzeit bei gleichzeitiger Verbesse-

rung der Liefertreue sowie einer weiteren Reduzierung der Kosten. Lieferzeit-, Liefertreue-, Kos-

ten- sowie Qualittsziele sind demnach gleichrangig zu verfolgen, dabei wird die Reihenfolge-

planung eindeutig fr einen effizienten Produktionsprozess bentigt.

1 Vgl. Freye, D. (1997), S. 1 ff.

2 Vgl. Westkmper, E. (2006), S. 5.

3 Vgl. Torsten, B. (2005), S. 1.

4 Vgl. Kpper, H., Helber, S. (2004), S. 1.

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1.1 Problemstellung

Die Reihenfolgeplanung ist eine Fragenstellung, die seit den 1950er Jahren in der Produktions-

wirtschaft intensiv bearbeitet worden ist5. Da diese Problemstellung sehr komplex ist, ist es nicht

mglich die Problemen, die reale Problemabmessungen aufweisen, mit exakten Anstzen zu l-

sen6. Die Aufgabe der Reihenfolgeplanung beinhaltet die zeitliche und sachliche Festlegung der

Auftragsreihenfolge an den Produktionsmaschinen bei der Bearbeitung von mehreren Erzeug-

nisarten7.

Die Entscheidungen von der Reihenfolge haben nach Sicht des Autors Peter Hoch aufgrund ih-

rer Hufigkeit nicht nur groe Bedeutung fr die optimale Gestaltung des Produktionsprozesses,

sondern vielfltige, betriebswirtschaftliche Auswirkungen auf die Stellung des Unternehmens8.

Die Einhaltung von Terminen, die Nutzung der Kapazitt sowie der Umschlag des in der Produk-

tion gebundenen Umlaufvermgens (z. B. Halbprodukte, Rohstoffe, Material, Vorrte, Forderun-

gen, Bankguthaben usw.) kann zum grten Teil von der Reihenfolgeplanung abhngig sein.

Das Optimierungsproblem in der Produktion hat mehrere Dimensionen. Einerseits ist es wichtig,

die Personal- und Sachressourcen struktur- und periodengerecht zu planen, andererseits ms-

sen die steigenden Anforderungen der Kunden befriedigt werden. Dies setzt eine hohe Flexibili-

tt und ein vielfltiges Produktionsprogramm voraus. Die Maschinenbelegungsplanung spielt in

diesem Zusammenhang eine sehr wichtige Rolle fr die Zielerreichung9. Das Hauptproblem liegt

in der Zuordnung verschiedener Kundenauftrge zu den Maschinen auf die Art und Weise, dass

die Kapazittsengpsse eingehalten werden und die Maschinenfolgeauftrge den Kundenwn-

schen entsprechend optimal bearbeitet werden10. Die Reihenfolge soll so gestaltet werden, dass

die Optimierung des Produktionsprozessablaufs zu der Erreichung der festgelegten Unterneh-

mensziele fhrt11.

5 Vgl. Steven, M. (2007), S. 240.

6 Vgl. Steven, M. (2007), S. 240.

7 Vgl. Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S. (2009), S. 679.

8 Vgl. Hoch, P. (1973), S. 9.

9 Vgl. Helber, S., Kpper, H. (2004), S. 213.

10 Vgl. Kistner, K., Steven, M. (2001), S. 103.

11 Vgl. Plmer, T. (2003), S. 215.

3

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit

Das Ziel dieser Hausarbeit ist die Betrachtung der Reihenfolgeplanung in der Produktion als ei-

nen wesentlichen Bestandteil der Produktionsprozessplanung. Nach einer einleitenden Einfh-

rung in die Thematik und Definition der Grundbegriffe, werden im zweiten Kapitel die Modell-

prmissen formuliert sowie mgliche Problemstellungen festgelegt. Es wird auf eine tief einge-

hende Betrachtung der zahlreichen Problemstellungen verzichtet. Der Schwerpunkt wird auf die

allgemeinen Zusammenfassung und Erluterung der theoretischen Grundlagen sowie die Um-

setzung der typischen Fragenstellungen in der Praxis anhand eines Beispiels gelegt.

Die Arbeit beschftigt sich im dritten Kapitel mit der Darstellung von Lsungsanstzen durch

mgliche Verfahren unter Bercksichtigung von Priorittsregeln.

Nach einer kurzen Aufgabenstellung, die die Lsung mit zwei Maschinen mithilfe des kombinato-

rischen Ansatzes anstrebt, werden die Ergebnisse im letzten Kapitel zusammengefasst und ana-

lysiert.

2. Theoretische Grundlagen

Im Rahmen der Reihenfolgeplanung wird die zeitliche Ordnung der abzuarbeitenden Auftrge an

den Arbeitspltzen festgelegt12. Die Ablauf bzw. Reihenfolgeplanung ist ebenfalls auf der opera-

tiven Ebene des Produktionsmanagements angesiedelt13.

Die Reihenfolgeplanung wird als berbegriff ber die Planung der Auftragsfolge und Maschinen-

folge bezeichnet. Sie wird auch Ablauf- oder auch Maschinenbelegungsplanung genannt. Der

Grund dafr besteht darin, dass durch die Reihenfolgeplanung die konkreten Ablufe in der Pro-

duktion zeitlich fixiert werden14. Bei der Reihenfolgeplanung knnen das analytische und heuris-

tische Verfahren und auch die deterministischen Simulationen zum Einsatz kommen. Die unter-

schiedlichen Vorgehensweisen sind von dem notwendigen Zeit-, Kostenaufwand und Informati-

onsbedarf abhngig15.

12 Vgl. KeSW. (1996), S. 1.416.

13 Steven, M. (2007), S. 237.

14 Vgl. Steven, M. (2007), S. 237.

15 Vgl. Fischer, A. (o. J.), S. 21.

4

Mit dem Verfahren der Reihenfolgeplanung werden die Arbeiten des Arbeitsvorrats in bestimm-

ter Folge angeordnet. Es knnen Rstzeiten durch eine geschickte Sequenz von Arbeitsgngen

gespart werden, was als eine der wesentlichen Aufgaben der Reihenfolgeplanung bezeichnet

wird16. Dabei wird die Bestimmung einer Reihenfolge angestrebt, womit die Bearbeitung von N

Erzeugnisse auf M Maschinen ermglicht wird. Grundstzlich soll diejenige Reihenfolge gewhlt

werden, mit der am Ende einen reibungslosen und mit mglichst geringen Verlustzeiten verbun-

denen Produktionsablauf gewhrleistet werden soll17.

Im Zusammenhang mit der Reihenfolgeplanung wird zwischen der Maschinenfolge und der Auf-

tragsfolge unterschieden, die in einer engen Beziehung zueinander stehen18. Whrend die Vor-

gnge eines Auftrages entsprechend seiner aufeinander folgenden technischen Gegebenheiten

durch die Maschinenfolge dargestellt werden, wird mit der Auftragsfolge festgestellt, welche

Reihenfolge zur Bearbeitung der Auftrge auf der Maschine gewhlt werden soll19. Um das zu

ermglichen, ist es hier notwendig, ber die einzelnen Elemente der Durchlaufzeiten Kenntnis

zu haben. Mit Durchlaufzeiten sind Bearbeitungs-, Rst-, Transport- und Fertigungszeiten ge-

meint20.

Abbildung 1: Reihenfolgeplanung

Quelle: http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Definition/reihenfolgeplanung.html. [15. Mai 2012].

16 Vgl. Schnsleben, P. (2011), S. 475.

17 Vgl. Gronau, N. (2008), S. 127.

18 Vgl. Zpfel, G . (2001), S. 202.

19 Vgl. Jung, H. (2006), S. 510.

20 http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Definition/reihenfolgeplanung.html. [ 15. Mai 2012].

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Mithilfe der Reihenfolgeplanung werden die zulssigen und zweckmigen Reihenfolgen der

Fertigungsauftrge an den einzelnen Bearbeitungssituationen ermittelt21. Hierzu sollen die

Zweckmigkeit und Zulssigkeit bestimmt werden. Die Zweckmigkeit ergibt sich aus den de-

finierten Zielkriterien wie z. B. Durchlaufzeiten. Die Zulssigkeit bezieht sich auf das Einhalten

der bei einzelnen Auftrgen vorgegebenen technologisch bedingten Maschinenfolge22.

Ein sehr wichtiger Begriff, der bei der Reihenfolgeplanung eine sehr groe Rolle spielt, ist die

Losgre. Was unter diesem Begriff verstanden wird, wie Losgren zu bestimmen sind und

welche Probleme sich dabei ergeben knnen, werden nachfolgend ausfhrlicher erklrt.

Die Reihenfolgeplanung wird mit der Losgrenplanung, die als eine Planungsphase der opera-

tiven Produktionsplanung bezeichnet wird, verbunden23. Mit der Losgrenplanung wird der Um-

fang der einzelnen Fertigungsauftrge bestimmt und die letzte Stufe der Produktionsplanung

unmittelbar vor der Freigabe der Fertigungsauftrge und ihrer Einlastung in den Fertigungsbe-

reich dargestellt24. Im Allgemeinen werden die Losgren sowie die Produktionsreihenfolge im

Rahmen der kurzfristigen Planung bestimmt25.

Die Serien- und Sortenproduktionsbetrieben haben die Gre der Auflage bzw. die sogenannte

Losgre zu bestimmen. Unter Losgre versteht man die Menge einer Produktart, die hinterei-

nander produziert wird26. Diese sind auf einem Arbeitstrger unmittelbar nacheinander ohne

Rstvorgnge zu produzieren. Die Losgre bzw. Bestellmenge spiegelt eine Anzahl gleicharti-

ger Objekte, die gleichzeitig bestellt werden bzw. zu liefern sind. Nachdem die Produktion der

ersten Produktart beendet wird, beginnt die Produktion einer anderen Produktart. Durch die

Losgre bzw. Bestellmenge wird die Hhe der anfallenden fixen Rst- bzw. Bestellkosten und

der variablen Lagerkosten, die in einer Planungsperiode verursacht werden, beeinflusst27. Je

kleiner die Losgre ist und je hufiger innerhalb einer Produktion Serien- und Sortenwechsel

21 Vgl. Schiemenz, B., Schnert, O. (2005), S. 246.

22 Vgl. Schiemenz, B., Schnert, O. (2005), S. 246.

23 Vgl. Steven, M. (2007), S. 237.

24 Vgl. Steven, M. (2007), S. 237.

25 Vgl. Neumann, K. (1997), S. 27.

26 Vgl. Fischer, G. (1981), S. 320.

27 Vgl. Domschke, W. (2005), S. 151.

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erfolgt, desto mehr soll mit hohen auflagenfixen Kosten pro Periode gerechnet werden28. Im Ge-

genteil werden Kosten anfallen, die von der Losgre abhngig sind. Je grer die Losgre

ist, desto weniger auflagenfixe Kosten pro Loseinheit fallen abschlieend an. In diesem Fall soll

mit hohen Zins- und Lagerkosten gerechnet werden. Aus diesen beiden Tendenzen ergibt sich

die Bestimmung der Losgre29.

Es liegt bei der Bestimmung der optimalen Losgre ein Problem vor, welches sich aufgrund der

Auftrags-, Los- oder Seriengren ergibt. Wenn sich der sogenannte Fertigungslos erhht, re-

duzieren sich einerseits die losfixen Kosten je Stck, im Gegensatz dazu erhhen sich die Kos-

ten, die vom Fertigungslos abhngig sind. Eine der wichtigsten Kostenarten sind die auflagenfi-

xen Kosten (die Versandkosten bei der Bestellung eines Warenkorbs im Versandhandel oder

das Umrsten einer Maschine). Das Problem der Losgre lsst sich mit der Fragestellung defi-

nieren, wie viele Stcke einer bestimmten Variante jeweils hintereinander produziert werden sol-

len, soweit die Produktionsanlage frei ist und nicht mit der nchsten Variante belegt wird30.

Es gibt verschiedene Methoden zur Bestimmung der optimalen Losgre und die meisten die-

ser Methoden bezwecken eine Minimierung der Gesamtkosten, die zu erwarten sind. Diese

werden unterteilt in31:

Stckkosten bzw. losgrenanhngige Einheitskosten: der Preis der produzierten bzw.

beschaffenen Mengeneinheit bleibt bei zunehmender Losgre konstant. Die Situation wird

kann sich ab einer bestimmten Losgre ndern, wenn z. B. Rabatten gewhrt werden oder das

Produktionsverfahren gendert wird.

Bestandskosten: diese Kosten beinhalten alle Kosten, die im Zusammenhang mit dem

Bestellen und Halten von Bestnden anfallen. Diese sind also Rst-, Bestellvorgangs- und Be-

standhaltungskosten.

Die Entscheidungen, die die Losgrenplanung bzw. Reihenfolgeplanung betreffen, haben di-

rekte Auswirkungen auf den zeitlichen Produktionsablauf und mssen kurzfristig getroffen wer-

28 Vgl. Fischer, G. (1981), S. 320.

29 Vgl. Fischer, G. (1981), S. 320.

30 Vgl. Jung, H. (2003), S. 247.

31 Vgl. Schnsleben, P. (2001), S. 554.

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den32. Daher sind sie der operativen Produktionsplanung bzw. -steuerung zugeordnet, welche

sich durch einen relativ kurzen Planungshorizont kennzeichnet. Diese Entscheidungen spielen in

dem Produktionsprozess sehr wichtige Rolle. Fehlentscheidung knnen in diesem Zusammen-

hang schwerwiegende Konsequenzen fr das gesamte Unternehmen haben. Dies ist der Fall,

wenn ein Produkt frh terminiert wird und hohe Lagerhaltungskosten verursacht oder umge-

kehrt, wenn ein Produkt spter als den vorgegebenen Termin geliefert wird, dann liegen am En-

de hohe Strafkosten vor. Die Entscheidungen, wann, wo, wie und welche Produkte zu welchen

Kosten hergestellt werden sollen, knnen ganz schwer zur Befriedigung der anonyme Nachfrage

getroffen werden. Die Entscheidungsfindung kann durch die Einbeziehung der Reihenfolgepla-

nung bei Produktionsauftrgen mit mehreren Maschinen noch schwerer werden33.

Im Zuge der Terminplanung wird festgelegt, in welchen Zeitabschnitten die Auftrge der einzel-

nen Fertigungsstellen durchfallen sollen. Mit der Kapazittsterminierung wird sichergestellt, dass

die notwendigen Kapazitten zur Verfgung stehen. Auf dieser Basis werden die Auftrge nicht

mehr Werksttten oder Fertigungsstellen, sondern den einzelnen Maschinenarbeitspltzen zu-

geordnet, weshalb die Reihenfolgeplanung auch als Maschinenbelegungsplanung bezeichnet

wird34.

Die Fertigungsgren (Mengen verschiedener Gterarten, die gemeinsam ohne Umschaltung

bzw. Unterbrechung des Produktionsprozesses gefertigt werden) knnen je nach Orientierung

des Unternehmens geplant werden Im Allgemeinen lassen sich zwei Unternehmenstypen unter-

scheiden, die sich wie folgt unterteilen in35:

Kunden- oder auftragsorientierte Unternehmen produzieren mit hohen Lagerkosten bzw.

nicht lagerfhigen Produkten (z. B. Unternehmen des Schiff- oder Industrieanlagenbaus). Der

Produktionsprozess ist lang und kann erst nach Eingang des Kundenauftrages geplant werden.

Markt- oder absatzorientierte Unternehmen Die Produktion richtet sich nach der Nach-

frage bzw. Konsumierung des Gutes. (Als Beispiel knnen Waschmittel- oder Konservenindust-

32 Vgl. Wemmel, D. (o. J.), S. 1.

33 Vgl. Wemmel, D. (o. J.), S. 1.

34 Vgl. Mller, D. (2006), S. 78.

35 http://www.fernuni-hagen.de/IWW/fileadmin/user_upload/Kurzportraits_NEU_100428/ Grundlagen-

teil/Modul_7.pdf. [30.5.2012].

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rie genannt werden) In diesem Fall wird der Absatz beabsichtigt und die Planung orientiert sich

nach den erforderlichen Stckkosten.

Wie oben beschrieben wurde, werden die Fertigungsauftragsgren von marktorientierten Un-

ternehmen geplant, da diese Unternehmen groe Mengen und mehrere Produktarten herstellen.

Die Produktionsplanung bestimmt, wie viel Einheiten von einer bestimmten Gterart hergestellt

werden sollen, wenn diese Einheiten auf Fertigungsanlagen ohne Umschaltung und Unterbre-

chung innerhalb eines Produktionsprozesses zu produzieren sind. Die hier erzielte Erzeugnis-

menge wird als Fertigungslos definiert.

2.1 Modelprmissen und Zielsetzung

Das Reihenfolge- und Maschinenbelegungsproblem wird in der Literatur unter verschiedenen

Zielkriterien diskutiert. Die Auswahl unterschiedlicher Zielkriterien ist dadurch gekennzeichnet,

dass es versucht wird, von den wesentlichen Zeitgren, die sich auf Auftrag und Maschinen

beziehen, durch Definitionen des Reihenfolge- und Maschinenbelegungsproblems auf die fr

die Ablaufplanung entscheidungsrelevanten Kostengren zu schlieen. Hierbei ist die Annah-

me von Modellprmissen sehr oft hauptschlich von der Lsbarkeit der zu Formulierenden Prob-

leme abhngig36. So wird deutlich, dass die Vielfltigkeit der als Lsung fr das Reihenfolge-

und Maschinenbelegungsproblem vorhandener Lsungsanstze unterschiedliche Prmissen-

systeme vorausgesetzt. Es ist sinnvoll, dass verschiedene Problemformulierungen der Reihen-

folge- und Maschinenbelegungsplanung beachtet werden, um dann die gemeinsamen Modell-

prmissen aufzulisten zu knnen. Das Ziel hierbei ist die Betrachtung der produktionstheoreti-

schen bzw. erzeugungstechnischen Bedeutung der aufgelisteten Modellprmissen37.

Um die Fertigungsauftrge zu den Bearbeitungsstationen bestmglich zuordnen zu knnen, sind

die untengenannten Prmissen zu beachten38:



38 Vgl. Nebl, T. (2004), S. 509 ff.

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Jeder Auftrag durchluft eine bestimmte Folge von Bearbeitungsstationen, die vorgege-

ben ist. Hier ist die technologische Bearbeitungsfolge gemeint. Dabei ist fr jeden Arbeitsgang

eine andere Bearbeitungsstation erforderlich.

Pro Bearbeitungsstation soll nur ein Auftrag bearbeitet werden, d. h. es kann keinen an-

deren Auftrag gleichzeitig auf dieser Bearbeitungsstation bearbeitet werden und dieser einzige

Auftrag darf nicht auf mehr als eine Bearbeitungsstation bearbeitet werden.

Es mssen Rst-, Bearbeitungs- und Transportzeiten festgelegt werden.

Die Produktionsmglichkeiten werden nicht durch Produktions- und Lagerkapazitten

begrenzt.

Die bearbeiteten Auftrge weisen am Ende keine Fehler auf.

Die Belegung der Bearbeitungsstationen wird auf der Grundlage eines statischen bzw.

dynamischen Planungsansatzes festgelegt und durchgefhrt.

Die Zielsetzung der Reihenfolgeplanung ergibt sich aus dem generellen Ziel des Produktionsbe-

reiches. Dieses Ziel ist die Ermglichung der Minimierung der relevanten Kosten39. Die Minimie-

rung der Gesamtdurchlaufzeiten wird auch hufig als die Zielsetzung der Reihenfolgeplanung

dargestellt. Unter Minimierung der Gesamtdurchlaufzeiten wird die Summe der Fertigstellungs-

termine aller Auftrge verstanden40.

Die Ziele der Reihenfolgeplanung orientieren sich teilweise an den Zielen der bergeordneten

Planungsschritte41. Mit einem vorgegebenen Produktionsprogramm ist der Umsatz eine feste

Gre und nur die Kosten, die sich noch in der Ablaufplanung ndern knnen, lassen sich be-

einflussen, sind also variable Kosten42. Die Ziele der Feinterminierung haben indirekten Einfluss

auf die Minimierung der Kosten, weil die Kostenwirkungen in der Reihenfolgeplanung sehr

39 Vgl. Steven, M. (2007), S. 238.

40 Vgl. Steven, M. (1994), S. 177.

41 Vgl. Steven, M. (2007), S. 238.

42 Vgl. Kiener, S. (2009), S. 272.

10

schwer zu bestimmen sind43. Durch die Feinterminierung sollen Ziele erreicht werden, die sich

auf Zeit und Kapazitt beziehen44.

2.2 Problemformulierungen

Die Reihenfolgeplanung ist eine Problemstellung, die seit den 1950er Jahren in der Produkti-

onswirtschaft intensiv bearbeitet worden ist. Die Probleme mit realen Problemabmessungen

knnen nicht mit exakten Anstzen gelst werden, da hier die Problemstellung sehr komplex

ist45.

Die Problemstellung der Reihenfolgeplanung tritt dann auf, wenn mehrere Produkte bzw. Auftr-

ge wegen knappen Maschinenkapazitten konkurriert werden. Diese Problemstellung ist sowohl

bei der auftragsorientierten Einzelfertigung als auch bei der marktorientierten Sorten- und Seri-

enfertigung von groer Bedeutung46.

Wie Mayr47 in seinem Buch schreibt, wird das Problem der simultanen Losgren- und Reihen-

folgeplanung bei Sortenfertigung als Problem der kurzfristigen Produktionsplanung dargestellt.

Mayr hat das Problem anhand eines Planungsumfeldes wie folgt zusammengefasst definiert:

Ein Unternehmen

produziert Vielzahl von hnlichen Produkten,

verfgt fr die Produktion ber eine Maschine, welche einen Engpass aufweist,

die Produkte werden in einer Stufe hergestellt,

hat fr die Fertigung der Produkte die Anlagen umzursten, so dass hierfr Rstkosten

und Rstzeiten anfallen48.

Um das Problem der Reihenfolgeplanung lsen zu knnen, gibt es verschiedene optimierende

und heuristische Verfahren. Diese stoen an die Grenzen der Rechenbarkeit, da das Aus-

43 Vgl. Kiener, S. (2009), S. 272.

44 Vgl. Kiener, S. (2009), S. 272.

45 Vgl. Buzacott, J. (2010), 108.

46 Vgl. Kistner, K., Steven, M. (2001), S. 103.

47 Vgl. Mayr, H. (1996), S. 35.

48 Vgl. Mayr, H. (1996), S. 35.

11

gangsproblem bei realistischen Problemgren sehr komplex ist. Die Vielfalt und Vielzahl der

Lsungsalternativen, machen das Problem der Reihenfolgeplanung sehr komplex49. Im nchs-

ten Kapitel werden mgliche Lsungsanstze ausfhrlicher dargestellt.

3. Lsungsanstze

Noch in den fnfziger Jahren gab es verschiedene Anstze, die sich mit der Thematik des Rei-

henfolgeproblems beschftigt haben50. Auf der Suche nach optimalen Lsungsanstzen werden

alle mgliche Belegungskombinationen entwickelt, die mit dem zugehrigem Zielwert berechnet

bzw. vergleicht werden51. Die Lsungen sind von der Komplexitt des Reihenfolgeproblems ab-

hngig52, wobei der Problemlsungsaufwand mit zunehmender Komplexitt entsprechend expo-

nentiell steigt53.

3.1 bersicht ber Lsungsverfahren

Fr das Reihenfolge- und Maschinenbelegungsproblem sind die Lsungsanstze zum grten

Teil von den unterschiedlichen Prmissensystemen abhngig, wobei die sich hauptschlich in

der Abnderung einzelner Modellvoraussetzungen unterscheiden54. Da die Auswirkungen ein-

zelner Planungsentscheidungen auf die Kostenkalkulation nicht eindeutig erkannt werden, wer-

den bei der Reihenfolgeplanung anstelle von Kosten- Zeitziele festgelegt55. Gutenberg definiert

der Zielkonflikt zwischen Minimierung der Durchlaufzeit und Maximierung der Kapazittsauslas-

tung als Dilemma der Ablaufplanung56.

49 Vgl. Steven, M. (2007), S. 240. 50

Vgl. Corsten, H. (2007), S. 491. 51

Vgl. Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S. (2009), S. 715. 52

Vgl. Kistner, K., Steven, M. (2001), S. 110. 53

Vgl. Corsten, H. (2007), S. 493 ff. 54

Vgl. Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S. (2009), S.684. 55

Vgl. Plmer, T. (2003), S. 215. 56

Vgl. Gutenberg, E. (1979), S. 216.

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Zur Lsung des Problems der Reihenfolgeplanung werden unterschiedliche Verfahren verwen-

det. In der Literatur steht eine groe Anzahl von Verfahren zur Verfgung, die in zwei Unter-

gruppen aufgeteilt werden knnen (siehe Abbildung 2)57:

- heuristische58 Verfahren und

- analytische (exakte) Verfahren59.

Abbildung 2: Einordnung mglicher Lsungsverfahren

Quelle: in Anlehnung an Daub, A.: Ablaufplanung: Modellbildung, Kapazittsabstimmung und Unsicherheit, Gttingen (1994). S. 124.

Zu der ersten Gruppe von Lsungsverfahren, nmlich die analytischen (exakten) Verfahren, ge-

hren die lineare Optimierung60, die vollstndige Enumeraton61 und das Entscheidungsbaumver-


58 Das Wort heuristisch ist einen altgriechischen Verb, das sich mit suchen resp. finden bersetzen lsst,; vgl. Grndig, R., Khn, R. (2006), S. 53.

59 Die Verfahren werden in der Literatur auch als optimierende Verfahren bezeichnet; Steven, M (2007). S. 240.

60 Vgl. Neumann, K., Morlock, M. (1993), S. 381ff.

61 Vgl. Daub, A. (1994), S. 126.

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fahren62. Diese Verfahren basieren auf unterschiedliche Analysetechniken, die zu einer

optimalen Reihenfolge unter Bercksichtigung des Zeitfaktors fhren. In Literatur und Praxis

werden die analytischen Verfahren zur Minimierung der Zykluszeit verwendet63. Da der Schwer-

punkt dieses Kapitels die Darstellung der heuristischen Verfahren ist, werden die Lsungsanst-

ze der exakten Verfahren nachfolgend kurz beschrieben.

Die lineare Optimierung ist zur Berechnung von optimalen Lsungen in kontinuierlichen L-

sungsrumen geeignet. Das ist der Fall, wenn die Zielfunktionen unter Bercksichtigung smtli-

cher Restriktionen des Entscheidungsproblems als lineare Funktion formuliert sind64.

Die Entscheidungsverfahren beinhalten Systeme von nachvollziehbaren Regeln der Informati-

onsbeschaffung und verarbeitung65. Im Rahmen dieser Lsungsanstze wird einen Entschei-

dungsbaum konstruiert, damit alle bzw. die wichtigsten Handlungsalternativen aufgezeichnet

werden. Das Ziel ist die Auswahl der optimalen Folge unter Bercksichtigung von Eintrittswahr-

scheinlichkeiten und Folgeentscheidungen (mehrstufiges Entscheidungsproblem)66.

Die Lsung des Reihenfolge- und Maschinenbelegungsproblems kann mithilfe einer vollstndi-

gen Enumeration erreicht werden. Unter dem Begriff vollstndige Enumeration wird ein einfa-

ches exaktes Verfahren bezeichnet, bei dem alle zulssigen Lsungen garantiert werden67. Die-

ses Verfahren findet immer die optimale Lsung68. In diesem Zusammenhang stehen zunchst

Begriffe wie Flow-Shop oder Job-Shop-Probleme im Vordergrund. Als Flow-Shop werden Pro-

duktionsablufe mit einem gleichgerichteten Materialfluss unter der Restriktion identischer Ma-

schinenfolgen bezeichnet69. Im Gegensatz dazu gehen Job-Shop-Probleme von nichtidenti-

schen Maschinenfolgen aus70. Im allgemeinen Fall von Job-Shop-Problemen kommt es somit oft

vor, dass ein Auftrag mehrmals eine Maschine durchlaufen muss71.

62 Vgl. Grndig, R., Khn, R. (2006), S. 49.


64 Vgl. Steven, M. (2007), S. 482.



67 Vgl. Zimmermann, W., Stache, U. (2001), S. 148.


69 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 495.

70 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 495.

71 Vgl. Vahrenkamp, R. (1996), S. 170f.

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Die beschriebenen Lsungsverfahren knnen einfach eingesetzt werden, bentigen aber zur

Aufzeichnung aller bzw. vieler mglichen Lsungsalternativen einen hohen Zeit- und Kosten-

aufwand. Auerdem stehen in der Realitt die Informationen nicht gleich zur Verfgung, sondern

mssen besorgt werden. Da die meisten Reihenfolgeprobleme in der Wirtschaftspraxis wegen

der groen Anzahl der theoretisch mglichen Lsungen nur mit unverhltnismig groem Re-

chenaufwand oder gar nicht zu lsen sind, sind Unternehmen auf Nherungsverfahren (sog.

heuristische Verfahren) angewiesen. Diese Verfahren liefern allerdings nicht mit Sicherheit ein

absolutes Optimum, sondern vielleicht nur ein Suboptimum72.

Heuristische Verfahren basieren auf empirisch-statistischen Beobachtungen und fhren gleich-

zeitig zu Nherungslsungen73. Grundstzlich wird bei den heuristischen Verfahren durch ein

strukturiertes Vorgehen eine Strategiewahl getroffen74. Diese Verfahren brauchen keine Prob-

lembeschreibung in Form eines gemischt ganzzahligen Optimierungsproblems, da sie oftmals

dann eingesetzt werden, wenn eine systematische Suche aufgrund des Rechenaufwandes nicht

mehr mglich ist75.

Der Vorteil der heuristischen Verfahren im Vergleich zu den exakten Verfahren ist die Errei-

chung einer greren zeitlichen Effizienz76. Ein weiterer Vorteil ist die Mehrheit an mglichen

Lsungen, die aus unterschiedlichen Problemstellungen entstehen knnen, z. B. bei 3 Auftrgen

und 4 Maschinen existieren 1296 mgliche Ablaufplne, sofern keine einschrnkenden Prmis-

sen gegeben sind77.

Die heuristischen Verfahren unterteilen sich in Auswahl- und Erffnungsverfahren78.

Bei den Auswahlverfahren wird von einer zuflligen Auftragsbearbeitungsreihenfolge ausgegan-

gen. Die optimale Lsung wird durch Umgruppierung bzw. durch Vertauschung von Auftrgen

erreicht, wobei gleiche technische Maschinenfolgen vorausgesetzt werden79.

72 Vgl. Stache, Z. (2001), S. 150.


74 Vgl. Bea, F., Haas, J. (2005), S. 191.

75 Vgl. Schoner, P. (2007), S. 55.

76 Vgl. Daub, A. (1994), S. 135.

77 Vgl. Bogaschewsky, B., Roland, G. (2004). S. 283.

78 Siehe auch Abbildung 2.


15

Durch Erffnungsverfahren wird die Bestimmung einer guten Ausgangslsung angestrebt, damit

im Folgeschritt Verbesserungsvorschlge eingesetzt werden knnen80. Unter den Erffnungs-

verfahren haben die Verfahren mit Priorittsregeln besonders bei dezentraler Planung eine be-

sondere Bedeutung. Nachfolgend werden im nchsten Kapitel wichtige praxisrelevante Verfah-

ren mit Priorittsregeln erlutert.

3.2 Einfache und kombinierte Priorittsregeln

In Bezug auf die heuristischen Verfahren haben sich die Priorittsregeln durchgesetzt81. Wenn

der Ablaufplan fr das gesamte Fertigungssystem nicht simulant bestimmt werden kann, so

kommt die heuristische Vorgehensweise im Betracht vor, z. B. den Einsatz von Priorittsre-

geln82. Mithilfe spezifischer Priorittsregeln fr die einzelnen Kapazittstrger unter Beachtung

der technologisch bedingten Reihenfolge, kann die Auftragsbearbeitung abgestimmt werden83.

Bildet sich beispielweise vor einer Bearbeitungssituation eine Warteschlange, dann kann mithilfe

der Priorittsregeln entschieden werden, welcher Auftrag auf welchem Aggregat als nchster

bearbeitet werden soll84.

Alle Priorittsregeln werden aus der Ablaufplanung abgeleitet und knnen verschiedene Ziele

verfolgen85. Probleme bei der Anwendung von Priorittsregeln entstehen dadurch, dass die Prio-

rittsregeln fr die Erreichung der Zielfunktionen unterschiedlich gut geeignet sind86.

Priorittsregeln finden hufig in der Praxis in PPS87-Systemen eine Anwendung88. In Bezug auf

die Wirkungsweise einer Priorittsregel ist es wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Priorittsre-

geln nicht als allgemeingltige Anstze verstanden werden drfen, sondern dass es sich um

Tendenzen handelt89.

80 Vgl. Dyckhoff, H., Spengler, T (2005), S. 258.

81 Vgl. Bogaschewsky, B., Roland, G. (2004), S. 284.

82 Vgl. Steven, M. (2007), S. 243.

83 Vgl. Hahn, D., Lamann, G. (1999), S. 327.

84 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 504.

85 Vgl. Hansmann, W. (2006), S. 354.

86 Vgl. Huber, M., Doktorarbeit/Dissertation, S. 146.

87 PPS ist die Abkrzung fr Produktionsplanung und -steuerung.


89 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 508.

16

In der Festlegung von Priorittsregeln spielen unterschiedliche Faktoren eine wichtige Rolle wie

z. B. die Fristsetzung der Fertigstellung des Auftrages seitens des Auftraggebers, die zeitliche

Puffer oder der Deckungsbeitrag des Auftrages90. Die Wahl der Priorittsregeln kann nach zwei

Hauptkriterien erfolgen: nach Art der bercksichtigten Information oder nach der Art von dem

mathematischen Konstrukt (siehe Abbildung 4).

Abbildung 3: Klassifizierung von Priorittsregeln

Quelle: in Anlehnung an Giert, M.: Hofsteuerung von Speditionsanlagen mittels Methoden der Produktionsplanung. Diplomarbeit. S.

26.

Die Priorittsregeln knnen sich also nach verschiedenen Gesichtspunkten klassifizieren lassen.

Im Hinblick auf die Vernderlichkeit in der Zeit wird zwischen statischen und dynamischen Re-

geln unterschieden. Eine statische Priorittsregel ndert ihre zugewiesene Dringlichkeitsziffer

whrend des gesamten Aufenthalts eines Auftrages in der Warteschlange nicht91. Bei dynami-

schen Priorittsregeln erfolgt eine Neuberechnung der Dringlichkeitsziffer des Auftrages, sobald

eine Maschine frei wird, so dass sich die Prioritt ndert92. Lokale und globale Priorittsregeln

unterscheiden sich nach durch den zur Berechnung der Dringlichkeitsziffer bentigten Informati-

onsbedarf93. Die globalen Priorittsregeln bercksichtigen die Daten aller vorhandenen Auftrge,

whrend sich die lokalen Regeln nur auf die betrachtete Maschine konzentrieren94.

90 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 504.

91 Vgl. Acker, I. (2011), S. 105.


93 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 504.


17

Die Lsungsanstze von einfachen und kombinierten Priorittsregeln machen den grten Teil

der heuristischen Lsungsverfahren aus95.

Die einfachste Form der Priorittsregeln sind die einfachen (elementaren) Priorittsregeln. Sie

zeichnen sich dadurch aus, dass ein Reihenfolgekriterium angewendet wird96. Aus der Verknp-

fung von Priorittsregeln lassen sich eine Vielzahl von kombinierten Priorittsregeln bilden97.

Die Verknpfung kann additiv, multiplikativ oder alternativ sein. Bei der additiven Verknpfung

elementarer Priorittsregeln erfolgt eine Addition der Priorittszahlen98. Die multiplikative Ver-

knpfung beinhaltet eine Gewichtung mittels Exponente99. Demgegenber erfolgt die alternative

Verknpfung auf Basis von Entscheidungsregeln, wobei Grenzen festgelegt werden, bei deren

berschreiten das Priorittsregelverfahren gewechselt wird100.

In der folgenden Abbildung werden mgliche Priorittsregeln dargestellt:

Priorittsregel Beschreibung

MN-Regel Maximale Anzahl aller Nachfolger: Sortierung der Arbeitsele-

mente absteigend nach der Anzahl ihrer (direkten und indirek-

ten) Nachfolger.

MD-Regel Maximale Anzahl direkter Nachfolger: Sortierung der Arbeits-

elemente absteigend nach Anzahl ihrer direkten Nachfolger.

MP-Regel Maximales Positionsgewicht: Sortierung der Arbeitselemente

absteigend nach der Summe aus eigener und der Elementzeit

aller nachfolgenden Arbeitselemente (Positionsgewicht).

MR-Regel Maximaler Rangwert: Sortierung der Arbeitselemente abstei-

gend nach der Summe aus eigener und der Elementzeit aller


96 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 505.

97 Vgl. Zpfel, G. (2001), S. 218.

98 Vgl. Corsten, H. (2007), S. 505.



18

direkten Nachfolger (Rangwert).

ME-Regel Maximale Elementzeit: Sortierung der Arbeitselemente abstei-

gend nach der Elementzeit.

Abbildung 4: Priorittsregeln zur Leistungsabstimmung

Quelle: in Anlehnung an Kiener, S., Schaubeck, N., Obermaier, R., Wei, M., Produktions-Management, 9. Auflage, Mnchen 2009.

S. 83.

Die Abbildung listet mgliche Priorittsregeln auf. Es wird zwischen absteigende Sortierung der

Arbeitselemente, die Gewichtung101 oder die Vergabe eines Ranges unterschieden. Weitere Pri-

orittsregeln orientieren sich an der krzesten Operations- (KOZ-Regel) oder Restbearbeitungs-

zeit (KRB-Regel), an der guten Termineinhaltung (Schlupfzeitregel) oder an der Eingangsreihen-

folge der Auftrge (FCFS first come first served)102.

Grundstzlich ist die Wirksamkeit einer Priorittsregel davon abhngig, ob der minimale oder

maximale Wert der Dringlichkeitsziffer die hchste Prioritt darstellt, da durch Bildung des Kehr-

werts die Folge der Prioritten umgekehrt werden kann103.

Des Weiteren knnen die Reihenfolgeverfahren einstufig und mehrstufig sein. Im Rahmen ein-

stufiger Verfahren wird einen partiellen Bearbeitungsplan sukzessive erweitert, in dem mithilfe

einer Priorittsregel neue Vorgnge aus der Menge der potentiell planbaren Vorgnge ausge-

whlt und eingeplant werden104. Sind alle Vorgnge eingeplant worden, terminieren die Verfah-

ren. Im Gegensatz dazu nehmen mehrstufige Verfahren eine Mittelstellung zwischen den einstu-

figen und exakten Verfahren ein. Bei mehrstufigen Verfahren kommen verschiedene Prioritts-

regeln zum Einsatz, um nacheinander mehrere Lsungen zu ermitteln, von denen die beste

ausgewhlt wird105.

In dem nchsten Kapitel wird ein Beispiel zur Anwendung von Priorittsregeln dargestellt. Auf

diese Weise wird die allgemeine Vorstellung fr die Priorittsregeln und die Anwendung von L-

sungen klar und bersichtlich beschrieben.

101 Vgl. hierzu beispielweise Domscheke, W. u. a., 1997, zit. in: Schultmann, F. (2003), S. 73.

102 Vgl. Steven, M. (2007), S. 243.


104 Vgl. Schoner, P. (2007), S. 55.

105 Vgl. Schultmann, F. (2003), S. 73.

19

4. Beispiel zur Anwendung von Priorittsregeln

4.1 Aufgabenstellung

Ablaufplanung bei Werkstattfertigung106

In der Werksattfertigung der SIBUKERS GmbH werden sechs Auftrge abgearbeitet, die auf drei

Maschinen verarbeitet werden sollen. Die Auftrge mssen die Maschinen in verschiedenen

Reihenfolgen durchlaufen. Im Anfangszeitpunkt t=0 sind die Auftrge gleichzeitig vor Maschi-

ne 1 angekommen. Die Auftrge A, B, C, D, E, und F mssen die Bearbeitungsstufen in aufstei-

gender Reihenfolge durchlaufen (Identical Routing). Weitere Informationen zu den Bearbei-

tungszeiten bzw. den sptesten Endtermin der Auftrge auf den einzelnen Maschinen werden in

Abbildung 5 gegeben.

Auftrag Maschine 1 Maschine 2 Maschine 3 Sptester

Endtermin

A 3 10 1 31

B 9 4 2 25

C 5 2 10 33

D 2 9 3 25

E 4 7 5 39

F 9 2 2 35

Abbildung 5: Bearbeitungsdauer und Fertigungszeitpunkte der Auftrge der SIBUKERS GmbH

Quelle: Hoffjan, A.: Ablaufplanung bei Werkstattfertigung I, in: Rollberg, Roland/Hering, Thomas/Burchert, Heiko (Hrsg.): Produkti-onswirtschaft. Aufgaben und Lsungen. 2. Aufl.. Mnchen (2010). S. 345.

106 Entnommen aus Hoffjan, A. (2010), S. 345 f.

20

Aufgabenstellung107

Nach der Definition der Maschinenbelegungsplanung soll jedes Mal einen Maschinenbele-

gungsplan nach der Schlupfzeitregel und der Krzeste-Operationszeit-Regel bestimmt werden.

Abschlieend wird ein Vergleich der beiden Plne im Sinne der Kriterien Zykluszeit, ablaufbe-

dingte Stillstandszeiten der Maschinen, Durchlaufzeit der Auftrge sowie Termintreue ausge-

fhrt.

4.2 Lsung108

In diesem Kapitel wird die Lsung der Aufgabe von Ablaufplanung bei Werkfertigung erklrt.

Wie schon in Kapitel 2 genannt wurde, werden oft die Begriffe der Maschinenbelegungs- und

Reihenfolgeplanung gleich eingesetzt. Einerseits wird die Reihenfolgeplanung als Maschinenbe-

legung in der Werkstattumgebung verstanden. Andererseits ist die Taktabstimmung ein Maschi-

nenbelegungsproblem in der Fliefertigung. Da dies im Folgenden keine Relevanz mehr fr die

vorhandene Arbeit besitzen wird, knnen die Maschinenbelegungs- und Reihenfolgeplanung

deshalb synonym benutzt werden109.

Zur Lsung der Aufgabe soll erst die Reihenfolge der Abfertigung auf der ersten Maschine er-

fasst werden, wobei diese Reihenfolge spter fr SZ110- bzw. die KOZ111-Priorittsregel benutzt

werden kann. Danach knnen die Schlupfzeiten bzw. die krzesten Operationszeiten mittels der

sechs Auftrge erfasst werden. Die Schlupfzeit ergibt sich aus der Differenz zwischen Fertig-

stellungstermin und aktuellem Zeitpunkt abzglich der Summe der Restbearbeitungszeiten112.

Somit entspricht die Schlupfzeit jedes Auftrages zum Beispiel fr:

Auftrag A = 31 3 10 1 = 17 ZE.

Auftrag B = 25 9 4 2 = 10 ZE.

Auftrag C = 33 5 2 10 = 16 ZE.

107 Entnommen aus Hoffjan, A. (2010), S. 345 f.

108 Entnommen aus Hoffjan, A. (2010), S. 351.

109 Vgl. Dulger, A. (1993), S. 46 f.

110 SZ ist die Abkrzung fr Schlupfzeit.

111 KOZ ist die Abkrzung fr Krzesten Operationszeit.

112 Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S. (2011), S. 774.

21

Auftrag D = 25 2 9 3 = 11 ZE.

Auftrag E = 39 4 7 5 = 23 ZE.

Auftrag F = 35 9 2 2 = 22 ZE.

Dadurch ergibt sich die Reihenfolge B-D-C-A-F-E fr den Produktionsbeginn mithilfe der SZ-

Regel. Die Reihenfolge D-A-E-C-F-B lst das Reihenfolgeproblem mithilfe der KOZ-Regel, wel-

che das Entscheidungskriterium mittels des Auftrages mit der krzesten Bearbeitungszeit auf

der Maschine 1 bestimmt113.

Mittels der folgenden Abbildung wird der Maschinenbelegungsplan auf Basis der Schlupfzeitre-

gel erklrt:

Abbildung 6: Maschinenbelegungsplan auf Basis der Schlupfzeitregel


Diese Auftragsreihenfolge, die danach fr die erste Maschine erfasst wird, ist im Kontext von

dem Arbeitsablauf wieder nderbar. Wenn zwei oder mehr Auftrge zur gleichen Zeit vor einer

Maschine warten, werden die Priorittsziffern nochmal angewendet. Als nchstes werden die

Priorittsziffern spezifisch fr die zu betrachtende Maschine und im Falle der Schlupfzeitregel

sogar besonders fr den aktuellen Zeitpunkt bestimmt. Der bestimmte Zeitpunkt hat keinen Ein-

fluss auf die Reihenfolge des Prozesses der Auftrge, aber auf die Hhe der Schlupfzeit. Die

Auftrge A bzw. C warten auf die Bearbeitung bei Anwendung der Schlupfzeitregel, wobei die

113 Vgl. Adam, D. (1998), S. 566, zit. in: Schneider, H., Buzacott, J., Rcker, T. (2005), S.185.

22

mit der geringsten Differenz zwischen Liefertermin und ausstehenden Bearbeitungszeiten einge-

rumten Auftrge priorisiert werden, nachdem die Behandlung von Auftrag D auf zweite Maschi-

ne zum Zeitpunkt 22 abgeschlossen wird. Als Schlupfzeiten kommen folgende Ergebnisse zu-

sammen:

Auftrag A = 31 22 10 1 = 2 ZE

Auftrag C = 33 22 2 10 = 1 ZE.

Das hat hier zur Folge, dass der Auftrag A auf Maschine 2 aufgrund der niedrigen Schlupfzeit

bevorzugt wird und in der Abbildung 5 wird es auch klar veranschaulicht, dass auf Maschine 2

Auftrag A frher als Auftrag C bearbeitet wird. Die Auftrge E und F stehen zum Zeitpunkt 34 vor

der zweiten Maschine, dazu entsteht als Schlupfzeit eine Warteschlange:

Auftrag E = 39 34 7 5 = 7

Auftrag F = 35 34 2 2 = 3.

Hier wird der Auftrag F aufgrund der niedrigen Schlupfzeit priorisiert und verarbeitet. Die beiden

Auftrge E und F stauen sich genau zum Zeitpunkt 44 vor der dritten Maschine. Aufgrund der

Schlupfzeiten wird jetzt Auftrag F mit 11 ZE, die aus 35 abzglich 44 sowie 5 kommen, vor Auf-

trag E mit 39 44 5 = 10 ZE bevorzugt.

Wenn der Prozess der Reihenfolge, die auf die Krzeste-Operationszeit-Regel basiert, bestimmt

wird, ergeben sich anschlieend im konkreten Fall lediglich auf der zweiten Maschine Vernde-

rungen im Gegensatz zu der ursprnglichen Auftragsfolge. Die beiden Auftrge A und E warten

zum Zeitpunkt 11 auf Bearbeitung, wobei der Auftrag E bevorzugt wird, weil er die krzere Ope-

rationszeit, die bei 7 ZE im Vergleich zu 10 ZE liegt, hat. Der Auftrag C wird zum Zeitpunkt 18

mit einer Operationszeit von 2 ZE gegenber den Auftrag A, der bei 10 ZE liegt, bevorzugt.

Die Maschinenbelegungsplne, die sich aufgrund der beiden Priorittsregeln (KOZ- bzw. SZ-

Regeln) ergeben, werden in den Abbildungen 5 und 6 mithilfe eines Gantt-Diagramms wieder-

gegeben. "Ein Gantt Diagramm ist zur grafischen Darstellung einer begrenzten Anzahl, vorwie-

gend sequentieller Vorgnge mit wenigen Beziehungen zueinander geeignet114. Diese stellen

die Belegungsdauer einer Anlage (beispielsweise Maschine oder Aggregat) als Zeitbalken dar.

114 Aichele, C. (2006), S. 82.

23

Im Kontext der Planung wird klar, ob die Auftrge noch der Maschine allokiert werden knnen.

Die Produktions- bzw. Stillstandszeiten von den einzelnen Bearbeitungsstufen ergeben sich aus

den Abbildungen. Das Gantt-Diagramm kann im Prinzip auch aus der Sichtweise der Auftrge

aufgestellt werden, sodass die Entwicklung der Arbeitsvorgnge von den jeweiligen Auftrgen

direkt ablesbar ist.

Abbildung 7: Maschinenbelegungsplan unter Anwendung der KOZ-Regel


Der Anfang auf die beiden Maschinenbelegungsplne lsst schon fr den auf den Gegenstand

bezogenen Fall die Vorteilhaftigkeit der Abfolge, die mittels der Krzeste-Operationszeit-Regel

bestimmt wird, abschtzen. Die Ergebnisse der beiden Priorittsregeln sollen mithilfe:

der Kriterien Zykluszeit,

ablaufbedingte Stillstandszeiten der einzelnen Maschinen,

Durchlaufzeit des Auftrags sowie

Termintreue genau verdeutlicht werden.

Bei der Zykluszeit handelt es sich um den Zeitraum von dem Anfang der ersten Bearbeitung des

ersten Auftrages einer vorgegebenen Gruppe von Auftrgen bis zum Ende des letzten Auftrags.

Die ablaufbedingte Stillstandszeit misst die maschinenbezogenen Leerzeiten zwischen Anfang

der Bearbeitung des ersten und Ende der Bearbeitung von dem letzten Auftrag. Die Durchlauf-

24

zeit des Auftrags kann als die Zeitdifferenz zwischen dem Auslsen eines Fertigungsauftrages

und der bergabe des betreffenden Erzeugnisses an die nchste Prozessstufe bzw. an einen

Lager definiert werden115.

In Abbildung 8 werden die Ergebnisse des Vergleichs zusammengefasst. Die Krzeste-

Operationszeit-Regel (KOZ-Regel) herrscht in Bezug auf alle Kriterien der Schlupfzeitregel vor.

Sie verursacht:

eine um 13 ZE niedrigere Zykluszeit,

fr alle Maschinen um 11 ZE niedrigere Stillstandszeiten,

eine um 6 ZE niedrigere Durchlaufzeit und

eine prozentual hhere Termintreue.

Obwohl die Anzahl der Termineinhaltungen nur drei von sechs Fllen ist, ist die noch genug be-

friedigend.

Mittels der Auswahl des Auftrags, der mit der krzesten Bearbeitungszeit ausgewhlt wird, sorgt

die Priorittsregel dafr, dass die Maschine auf schnelle Weise erneut fr andere weitere Pro-

zesse verfgbar ist. Dies kann sofort eine gute Kapazittsauslastung und kurze Durchlaufzeiten

untersttzen. Wenn die Bearbeitungszeiten auf den Maschinen stark schwanken, wird eine Be-

drohung, die aus der Lieferterminvereinbarung hervorgehen wird, erscheinen.

In der folgenden Abbildung werden die Ergebnisse der Schlupfzeitregel mit den Ergebnissen der

KOZ-Regel verglichen und zusammengefasst:

Schlupfzeitregel KOZ- Regel

Zykluszeit 51 ZE 38 ZE

Ablaufbedingte Stillstandzeit

Maschine 1 0 0

115 Vgl. Schneider, H., Buzacott, J., Rcker, T. (2005), S. 68.

25

Maschine 2 0 0

Maschine 3 15 4

Summe Stillstandzeit 15 4

Durchlaufzeit

Auftrag A 33 34

Auftrag B 15 38

Auftrag C 44 33

Auftrag D 25 14

Auftrag E 51 23

Auftrag F 46 36

Mittlere Durchlaufzeiten 35,67 % 29,67 %

Termintreue 33,33 % 50 %

Abbildung 8: Kriterienbasierter Vergleich der beiden Maschinenbelegungsplne


Die bei 35,67% mithilfe der Schlupfzeitregel liegenden mittleren Durchlaufzeiten ergeben sich

aus der auf Basis der SZ-Regel entsprechenden Durchlaufzeitsumme des gesamten Auftrages

(33 + 15 + 44 + 25 + 51 + 46) geteilt durch 6. Whrend die bei 29,67% auf Basis der KOZ-Regel

liegenden mittleren Durchlaufzeiten ergeben sich aus der auf Basis der KOZ-Regel entspre-

chenden Durchlaufzeitsumme des gesamten Auftrages (34 + 38 + 33 + 14 + 23 + 36) geteilt

durch 6.

Die einzelnen Auftrge verursachen eine unterschiedliche Brde von den drei Maschinen. Der

Ausnahmefall, der an dem Auftrag E auftritt, entspricht der Summe der Zeiten der Bearbeitung

auf Maschine 2, die niedriger ist als die Summe, die sich auf Maschine 3 ergibt. Diese wesentli-

che Streuung der Zeiten, die auf den einzelnen Stufen bentigt werden, verursacht bei der an-

26

gewendeten Schlupfzeitregel eine Verstopfung des Auftragsstromes. In der Produktion werden

somit die Auftrge B bzw. D und A, die auf Maschine 1 bzw. Maschine 2 hohe Bearbeitungszei-

ten besitzen, danach verarbeitet.

Somit knnen wenige Auftrge lediglich in die Fertigung prozessiert werden. Trotzdem sind die

freibleibenden Kapazitten unbenutzbar, weil keine anderen Auftrge die Maschine 3 erreichen.

Im Gegensatz zu diesem Beispiel verursacht die Schlupfzeitregel berhaupt mittels der vorran-

gigen Ausrichtung am Liefertermin eine gute Termineinhaltung. Meistens kann die hohe Termin-

treue zwar eine hhere Durchlaufzeit verursachen.

27

5. Fazit

Der erste Teil der Hausarbeit hat sich mit dem Definieren der wichtigsten Begriffe, die zum Ver-

stndnis des Themas Verfahren der Reihenfolgeplanung in der Produktion erforderlich sind,

beschftigt. Um eine reibungslose Produktionsprozessplanung durchfhren zu knnen, ist die

Reihenfolgeplanung neben vielen anderen wichtigen Bestandteilen von groer Bedeutung. Das

Ziel der Reihenfolgeplanung ist die Bestimmung der zeitlichen Reihenfolge so, dass am Ende

die minimale Durchlauf- und Leerzeiten erreicht werden knnen.

Erfolgt die Bearbeitung mehrerer Produkte, die im Rahmen des Produktionsprozesses zu bear-

beiten sind, auf denselben Maschinen, so ist hier einer der Probleme der Reihenfolgeplanung zu

sehen. Um das Problem der Reihenfolgeplanung zu lsen, sind verschiedene Lsungsanstze

vorhanden, worauf im Kapitel 3 der Hausarbeit tiefer eingegangen wurde. Schwerpunkt dieses

Kapitels liegt mehr auf den Priorittsregeln, die meist im Rahmen der Auftragsabwicklung einge-

setzt werden. Die einfache Anwendung von Priorittsregeln in der Reihenfolgeplanung trgt da-

zu bei, dass die Umsetzung des Reihenfolgeproblems mit deren Hilfe zu lsen sind.

Der Vorteil der Verwendung der Reihenfolgeplanung besteht darin, dass sie sich ohne kompli-

zierte Berechnungen verwenden lsst. Bis heutzutage werden die FCFS-, KOZ-, Liefertermin-,

SZ-. KRB- bzw. Dynamische Wert-Regel als die wichtigsten Priorittsregeln der Reihenfolge-

und Maschinenbelegungsplanung bezeichnet116.

Nachdem einige der wichtigsten Lsungsanstze theoretisch dargestellt wurden, sind diese wei-

terhin im Kapitel 4 in der Form von Aufgaben genauer betrachtet worden.

Obwohl, dass bis jetzt noch kein allgemeingltiges Modell fr die Lsungsanstze in der Reihen-

folgeplanung existiert117, wird sie als ein sehr machtvolles und anwendbares Instrument der Pla-

nung angesehen118.

116 Vgl. Wenzel u.a. (2001), S. 201.

117 Vgl. Berg, (1979), zit. in Giert, M. (o. J.) Diplomarbeit.

118 Vgl. Schppi, B. u. a. (2010), S. 644.

Literaturverzeichnis

28

Acker, I.: Methoden zur mehrstufigen Ablaufplanung in der Halbleiterindustrie. Wiesbaden

(2011).

Aichele, C.: Intelligentes Projektmanagement. Stuttgart (2006).

Bea, F., Haas, J.: Strategisches Management. 4. Auflage. Stuttgart (2005).

Bogaschewsky, B., Roland, G.: Einfhrung in die Produktion. 5. Auflage. Berlin Heidelberg

(2004).

Buzacott, J.: Produktionsplanung und-steuerung: Grundlagen, Konzepte und integrative Ent-wicklungen. Oldenburg (2010).

Corsten, H.: Einfhrung in das industrielle Produktionsmanagement. 11. Auflage. Mnchen

(2007).

Daub, A.: Ablaufplanung. Modellbildung, Kapazittsabstimmung und Unsicherheit. Kln (1994).

Domschke, W., Scholl, A.: Grundlagen Der Betriebswirtschaftslehre. 3. Auflage. Berlin Heidel-berg (2005).

Dulger, A.: Priorittsregeln fr die industrielle Werkstattfertigung. Diss. Regensburg (1993).

Dyckhoff, H., Spengler, T.: Produktionswirtschaft. Berlin Heidelberg (2005).

Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S.: Produktionsmanagement. 2. Auflage. Berlin Heidelberg (2011).

Fandel, G., Fistek, A., Sttz, S.: Produktionsmanagement. Berlin Heidelberg (2009).

Fandel, G.:Produktion und Beschaffung. In: http://www.fernuni-hagen.de/IWW/fileadmin/user_upload/Kurzportraits_NEU_100428/Grundlagenteil/Modul_7.pdf .[15. Mai. 2012].

Fischer, A.: Charakterisierung der Mehrzielproblematik in der Werkstattfertigung. 1.Auflage. Norderstedt (2008).

Giert, M.: Hofsteuerung von Speditionsanlagen mittels Methoden der Produktionsplanung. Dip-

lomarbeit (o. J.).

Gronau, N.: Wettbewerbsfhigkeit durch Arbeits- und Betriebsorganisation. Berlin (2008).

Grndig, R., Khn, R.: Entscheidungsverfahren fr komplexe Probleme. 2. Auflage. Berlin Hei-

delberg (2006).

Gutenberg, E.: Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre. 23. Auflage. Berlin (1979).

29

Hahn, D., Lamann, G.: Produktionswirtschaft Controlling industrieller Produktion. 3. Auflage.

Heidelberg (1999).

Hansmann, W.: Industrielles Management. 8. Auflage. Mnchen (2006).

Helber, S., Kpper, H.: Ablauf-Organisation in Produktion und Logistik. 3. Auflage. Hannover

(2004).

Hoch, P.: Betriebswirtschaftliche Methoden und Zielkriterien der Reihenfolgeplanung bei Werk-

statt-und Gruppenfertigung. Frankfurt/M. (1973).

Hoffjan, A.: Ablaufplanung bei Werkstattfertigung I, in: Rollberg, Roland/Hering,

Thomas/Burchert, Heiko (Hrsg.): Produktionswirtschaft. Aufgaben und Lsungen. 2. Aufl.. Mn-

chen (2010). S. 345 - 356.

Huber, M.: Verfahren zur Grobplanung bei Einzel-, Serien-, und Massenfertigung sowie die In-

tegration in PPS-Systemen. Diss. (o. J.).

Jung, H.: Arbeits- und bungsbuch Allgemeine Betriebswirtschaftslehre. 2. Auflage. Mnchen (2003).

Kiener, S., Schaubeck, N., Obermaier, R., Wei, M.: Produktions-Management, 9. Auflage,

Mnchen (2009).

Kistner, K., Steven, M.: Produktionsplanung. 3. Auflage. Heidelberg (2001).

Meyr, H.: Simultane Losgren- und Reihenfolgeplanung fr kontinuierliche Produktionslinien. Wiesbaden (1999).

Mller, D.: Grundlagen der Betriebwirtschaftslehre fr Ingenieure. Berlin Heidelberg (2006).

Nebl, T.: Produktionswirtschaft. 6. Auflage. Oldenburg. (2007).

Neumann, K., Morlock, M.: Operations Research. 2. Auflage. Mnchen (1997).

Plmer, T.: Produktion und Logistik. Oldenburg (2003).

Reihenfolgeplanung. In: Gabler Wirtschaftslexikon. [ 15. Mai. 2012]. URL: http://wirtschaftslexikon.gabler.de/Definition/reihenfolgeplanung.html

Schppi, B., Andreasen, M., Kirchgeorg, M., Radermacher, F.: Handbuch Produk- entwicklung.

Mnchen (2005).

Schiemenz, B., Schnert, O.: Entscheidung und Produktion. 3. Auflage. Oldenburg (2005).

Schneider, H., Buzacott, J., Rcker, T.: Operative Produktionsplanung und steuerung. Mn-

chen (2005).

30

Schoner, P.: Operative Produktionsplanung in der verfahrenstechnischen Industrie. Kassel

(2007).

Schoner, P.: Operative Produktionsplanung in der verfahrenstechnischen Industrie. Kassel (2008).

Schnsleben, P.: Integrales Logistikmanagement. Operations und Supply Chain Management

in umfassenden Wertschpfungsnetzwerken. 5. Aufl. Zrich (2007).

Schnsleben, P.: Integrales Logistikmanagement: Operations und Supply Chain Management innerhalb des Unternehmens und unternehmensbergreifend. 6. Auflage. Berlin Heidelberg (2011).

Schultmann, F.: Stoffstrombasiertes Produktionsmanagement. Berlin (2003).

Stache, Z.: Operations Research. 10. Auflage. Mnchen (2001).

Steven, M.: Handbuch Produktion. Stuttgart (2007).

Steven, M.: Handbuch Produktion: Theorie- Management- Logistik- Controlling. Stuttgart (2007).

Steven, M.: Hierarchische Produktionsplanung. 2. Auflage. Heidelberg. (1994).

Torsten, B.: Prozesse in Produktion und Supply Chain optimieren. Frankfurt (2005).

Vahrenkamp, R.: Produktions- und Logistikmanagement. Mnchen/Oldenburg (1996).

Wemmel, D.: Simultane Losgren- und Reihenfolgeplanung unter Bercksichtigung von mehr-stufigen Produktionsverfahren und Kapazittsrestriktionen. 1. Auflage. Nordersted (2009).

Wenzel, R. u.a : Industriebetriebslehre. Das Management des Produktionsbetriebs. Mittweida

u.a. (2001).

Westkmper, E.: Einfhrung in der Organisation der Produktion. Stuttgart (2006).

Zimmermann, W., Stache, U.: Operations Research Quantitative Methoden zur Entschei-

dungsvorbereitung. 10. Auflage. Oldenburg (2001).

Zpfel, G.:Grundzge des Produktions- und Logistikmanagement. 2. Auflage. Oldenburg (2001).

Alvani, Roya : Punkte 1 (1.1, 1.2), 2 (2.1, 2.2), 5

Ich versichere hiermit, dass die vorliegende Arbeit ohne fremde Hilfe selbstndig ver-

fasst wurde und nur die angegebenen Quellen und Hilfsmittel benutzt worden sind. Wrt-

lich oder sinngem aus anderen Werken entnommene Stellen sind unter Angabe der

Quellen kenntlich gemacht

Bremen, den 31. Mai. 2012

Unterschrift:

Nikolova, Snezhina : Punkte 1 (1.1, 1.2), 3 (3.1, 3.2), 5






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Pramudita, Christoper Dewangga : Punkte 1 (1.1, 1.2), 4 (4.1, 4.2), 5






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Verfahren der Reihenfolgeplanung in der Produktion- Hausarbeit