Advanced Planning and Scheduling Echtzeitnahes kollaboratives Planen und Optimieren mit dem

tesyo Produktionsplaner

Motivation Schlagworte wie Termintreue , Effizienzsteigerung , Kostenreduktion , kleine Losgrößen, sowie höhere Flexibilität, begleiten das Tagesgeschäft der heutigen Produktionsbetriebe. Sowohl die Vielfalt der hergestellten Produkte, als auch ihre Komplexität sind in den vergangenen Jahren, auch und v. a. in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), stark gestiegen. Diese Entwicklung hat bedeutenden Einfluss auf die Struktur der Supply Chain eines Unternehmens und betrifft damit auch den Bereich Produktionsplanung :

▪ Welche Aufträge sind in naher Zukunft zu fertigen? ▪ Welche Kapazitäten stehen dafür zur Verfügung? ▪ Welche Liefertermine sind realisierbar? ▪ Welche Maschinen stehen still und warum? ▪ Wo gibt es wie viel Optimierungspotenzial auszuschöpfen?

Mit dem tesyo Produktionsplaner schließen Sie die vorhandene Lücke zwischen dem vorwiegend kaufmännischen ERP-System und der Maschinenebene . Die gesamte Fertigung wird transparenter und nachvollziehbarer. Produktionsbetriebe können so gezielt auf die Herausforderungen am Markt reagieren. Steigende Produktvielfalt , kleinere Losgrößen , begrenzte Ressourcen und erhöhter Kostendruck sind nur einige Beispiele für kritische Entwicklungen, die sich mit dem tesyo Produktionsplaner bewältigen lassen.

Abbildung 1: Übersicht tesyo Produktionsplaner.

Die verschiedenen Module der Produktfamilie können je nach Bedarf, einzeln oder integriert , schrittweise oder gemeinsam , genutzt werden. Jegliche Kombination von Einzelmodulen bringt Ihnen und Ihrem Unternehmen spezielle Vorteile, egal ob bereits von Beginn an integriert, oder zu einem späteren Zeitpunkt hinzugebucht. Die komplexen Abläufe und Zusammenhänge eines Produktionsbetriebes werden durch diverse Visualisierungen (Gantt-Chart, Tabellen, ...) beherrschbar und leichter verständlich. Durch eine mögliche Kombination von manueller und automatisierter Planung bleibt außerdem eine größtmögliche Flexibilität erhalten.

Multi-Ressourcen Reihenfolge- und Kapazitätsplanung

In einer Welt, in der die Anforderungen an Lieferbereitschaft, Produktionsauslastung und Bestandsmanagement stetig wachsen, gestaltet sich das Tagesgeschäft des Produktionsplaners immer hektischer und unübersichtlicher. Hieraus entstand die Vision einer weitgehenden Automatisierung des Planungsprozesses mit Hilfe mathematischer Verfahren. Hauptmerkmale: ▪ ein- oder mehrstufige Produktion (beliebig viele Stufen pro Arbeitsgang, Prioritäten, externe

Fertigung, Deadlines, Vorlaufzeiten) ▪ beliebige Anzahl und Charakteristik von Ressourcen pro Stufe eines Arbeitsganges (z.B. Rüsten

(Rüster, Werkzeug, Maschine), Produktion (Bediener, Maschine, Material)) ▪ beliebig genaue zeitliche Auflösung (Schichten, Stunden, Minuten, …, Millisekunden) ▪ gleichzeitige Betrachtung und Gewichtung unterschiedlicher Optimierungsziele (multikriterielle

Optimierung) ▪ fortgeschrittene Features wie eine rollierende Planung oder echtzeitnahe Verarbeitung von MDE-

und BDE-Daten ▪ umfassende Interaktionsmöglichkeiten zur manuellen Anpassung von Produktionsplänen

Abbildung 2 : Visualisierung mittels Gantt-Diagramm und Listenansicht.

Maschinenfeinplanung

Die Maschinenfeinplanung des tesyo Produktionsplaners geht weit über die Möglichkeiten eines ERP-Systems hinaus: es werden sowohl Kapazitätsgrenzen von Personal , Maschinen und Werkzeugen berücksichtigt, als auch weiterreichende Informationen wie Rüstzeiten , Qualifikationen oder Mehr- maschinenbedienung . Hauptmerkmale: ▪ unterschiedliche Maschinen bzw. Maschinengruppen ▪ Mehrmaschinenbedienung ▪ Maschinenpausen und -ausfallzeiten ▪ Wartungsintervalle ▪ Maschinenprioritäten

Nach erfolgreicher Berechnung des Produktionsplanes wird die Maschinenbelegung visuell an- sprechend als Gantt-Chart dargestellt.

Abbildung 3 : Visualisierung der Maschinenbelegung.

Jeder Gantt-Balken korrespondiert hier mit einem zugehörigen Fertigungsauftrag, wobei die verschiedenen Phasen der Produktion farblich hervorgehoben werden. Im Sinne einer rollierenden Planung ist die regelmäßige Neuberechnung mit Altplänen vorgesehen. Hierfür kann eine Frozen Zone mit beliebiger Länge festgelegt werden, in welcher sämtliche bereits eingeplante Fertigungsaufträge übernommen werden (blauer Bereich). Außerhalb der Frozen Zone erfolgt dann eine komplette Neuplanung . Die Balkenbeschriftungen liefern bereits einige Informationen zu den entsprechenden Fertigungs- aufträgen. Für weitere Details bewirkt Linksklick auf einen Gantt- Balken das Erscheinen eines ToolTips , in welchem z.B. die genaue Laufzeit und eventuelle Verzögerungen angezeigt werden.

Manuelle Nachbearbeitung

Besondere Freiheiten werden dem Anwender durch das Modul manuelle Nachbearbeitung gewährt. Mit Hilfe dessen hat er die Möglichkeit, vom Algorithmus eingeplante Aufträge nach persönlichem Ermessen zeitlich zu verschieben oder sogar auf eine andere Maschinen zu verlegen, soweit dies möglich ist. Hauptmerkmale: ▪ Verschieben von Arbeitsgängen (sowohl zeitlich als auch über Maschinengrenzen hinaus) ▪ Verlängern/Verkürzen von Jobs ▪ Erhöhen/Verringern der zu produzierenden Mengen ▪ Konsistenzcheck und automatisierte Korrektur von Mengen und Zeiten ▪ Aufteilen , Fixieren und Zusammenführen von Arbeitsgängen

Abbildung 4: Auswahl des zu verschiebenden Arbeitsganges (dunkel hervorgehoben) und

Hervorhebung der zum Verschieben in Frage kommenden Alternativmaschinen.

Abbildung 5: Arbeitsgang wird auf eine gültige Alternativmaschine verschoben (ungültige Maschinen werden ausgegraut).

Abbildung 6: automatisierte Anpassung an maschinenabhängige Laufzeit

und Ergänzung sämtlicher Phasen (Aufwärmen, Rüsten, Vorbereiten), welche vorher durch eine Rüstoptimierung eingespart wurden.

Personaleinsatzplanung Mit unserem Modul Personaleinsatzplanung gelingt die reibungslose Integration dieses Bereiches in den gesamten Planungsprozess und schafft auf diesem Wege zusätzliche Vorteile, da Verfügbar- keiten und Qualifikationen der Mitarbeiter bereits direkt in der Planung mitberücksichtigt werden. Hauptmerkmale: ▪ Mitarbeiterqualifikationen (Mitarbeiter A kann Maschine 1 bis 3 bedienen, Mitarbeiter B kann

Maschine 2 und 4 bedienen, Mitarbeiter C kann Maschine 1 rüsten und Maschine 2 bedienen) ▪ Mitarbeiterprioritäten (Mitarbeiter A soll mit hoher Priorität an Maschine A arbeiten und mit

niedriger Priorität an Maschine B, z.B. wenn ein Arbeitsgang sonst nicht pünktlich fertig wird) ▪ Werksferien , Sonderschichten und individuelle Arbeitszeiten

Die Visualisierung erfolgt hier ebenfalls als Gantt-Chart, allerdings mit Fokus auf die Ressource Mensch statt Maschine . Besonders praktisch: Linksklick auf einen beliebigen Task hebt alle weiteren Tasks grau hervor, die mit dem gleichen Fertigungsauftrag verknüpft sind (siehe oben).

Abbildung 7: Visualisierung des Personaleinsatzplanes als Gantt-Chart.

Materialeinsatzplanung Das Modul Materialeinsatzplanung berücksichtigt, zusätzlich zur Maschinenfeinplanung, die Verfügbarkeit der benötigten Materialien (Eigenfertigungsteile und Bestellpositionen) und bezieht sämtliche Lagerbestände mit in die Planung ein. Hauptmerkmale: ▪ enthält die gängigen Lagerhaltungspolitiken (s,q), (s,S), (r,q) und (r,S) ▪ Beachtung von wichtigen Kenngrößen wie Mindest- und Meldebestand

Abbildung 8: Gleichzeitige Visualisierung des Verbrauches unterschiedlicher Materialien .

Multikriterielle Optimierung Unser Modul multikriterielle Optimierung ermöglicht es, Produktionspläne unter Berücksichtigung mehrerer sich gegebenenfalls widersprechender Optimierungsziele zu berechnen. Beispielsweise könnte man anstreben, die Gesamtmenge aller verspäteten Aufträge und gleichzeitig sämtliche Rüst- und Personalkosten möglichst gering zu halten. Auf diese Weise können in der Planung Zielkonflikte verdeutlicht und quantifiziert werden. Mögliche Ziele sind dabei entweder komplementär zueinander (eine Verbesserung des einen Ziels führt automatisch zur Verbesserung des anderen), neutral (die Ziele beeinflussen sie sich nicht) oder konkurrierend (die Verbesserung des einen Ziels führt zur Verschlechterung des anderen).

Abbildung 9: Eingabemaske zur Gewichtung der relevanten Plangrößen durch den Nutzer.

Das Optimierungsmodul des tesyo Produktionsplaners hilft dem Nutzer, alle für ihn relevanten Plangrößen zu berücksichtigen und individuell gegeneinander zu gewichten . Die daraus resul- tierende Zielfunktion quantifiziert in Folge dessen die spezifische Planqualität auf eindeutige Art und Weise. Ein fundierter Vergleich unterschiedlicher Pläne miteinander wird so erst ermöglicht.

Integration in bestehende Software und Infrastruktur

Die einzelnen Module der Produktfamilie des tesyo Produktionsplaners können je nach Bedarf, einzeln oder integriert , schrittweise oder gemeinsam , genutzt werden. Die gegebenen Voraus- setzungen beim Kunden sind hierfür ausschlaggebend. Die Möglichkeiten der Anbindung reichen von einer Standalone-Lösung, welche Daten aus Excel-Dateien liest und verarbeitet, über eine Anbindung an bestehende Datenbanksysteme bis hin zu einer Integration in bestehende ERP-Systeme . Weitere Module können jederzeit einfach und flexibel hinzugebucht werden. Andere Softwarehersteller können die Rechte erwerben, einzelne Module des tesyo Produktionsplaners in ihre eigene Software zu integrieren und weiterzuvertreiben . Die Integration geschieht dabei über eine generische von der Programmiersprache unabhängige API . Hauptmerkmale: ▪ plattform- und betriebssystemunabhängig (Windows, Linux, OS X, Android, iOS) ▪ Lizenzmodell für Endkunden und Reseller ▪ umfangreiches Customizing ▪ Standalone-Betrieb oder Integration in ein bestehendes System (mit oder ohne GUI) ▪ generische API mit Unterstützung aller gängigen Programmiersprachen (C/C++, Java, C# uvm.)

Echtzeitnahes kollaboratives Planen und Optimieren (EKPLO) Ziel des Projektes EKPLO ist es, die Potenziale von Advanced Planning and Scheduling (APS) Systemen insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) unter der besonderen Berücksichtigung der Mitarbeiter als entscheidende Akteure bei der (wertschöpfungsketten- übergreifenden) Auftrags- und Ressourcenplanung nutzbar zu machen. Das entstehende System nennen wir Human-centered APS (HAPS) . Durch die von der Vision Industrie 4.0 angestoßene und vorangetriebene echtzeitnahe Erfassung von Prozess- und Kontextdaten sowie deren Verarbeitung, ist die Komplexität von APS-Systemen deutlich gestiegen. Die Berechnungsergebnisse sind häufig durch die Verantwortlichen nicht mehr nachvollziehbar, werden daher oft nicht akzeptiert und durch herkömmliche Pläne ersetzt bzw. mit historisch gewachsenen Praktiken umgangen.

Um das Ziel unter dieser besonderen Problematik zu erreichen, wird in EKPLO ein klassisches APS-System zum einen durch Funktionalitäten zur Visualisierung der APS-Algorithmen , sowie zur Kommunikations- und Kollaborationsunterstützung ergänzt. Zum anderen soll eine endnutzerfreund- liche Anpassung der APS-Algorithmen erfolgen. Dies soll wesentlich zur Verringerung der Komplexität , zur besseren Unterstützung der Mitarbeiter im echtzeitnahen Daten- und Entscheidungskontext, sowie zur schnellen Anpassung des Systems sowohl durch die Anwender einerseits, als auch durch die Entwickler andererseits, beitragen. Die

Innovation dieses Projektes bzw. des neuartigen Systems liegt in der einzigartigen Kombination verschiedener, häufig voneinander getrennter Forschungs- und Anwendungsbereiche . Auf Basis dessen sowie durch den Einsatz einer agilen Vorgehensweise bei der Projektdurchführung entsteht ein holistischer Ansatz zur Bewältigung dieser soziotechnischen , intra- aber auch interorganisationalen Aufgabenstellung. In Kooperation mit der Universität Siegen und mehreren Industriepartnern forschen wir zusammen an dem Projekt EKPLO. Die Forschungsergebnisse dieses 3 jährigen Projektes fließen direkt in den tesyo Produktionsplaner ein. Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert (Projektlaufzeit: 2016 - 2019)

Kontakt Anschrift Ansprechpartner tesyo technologies GmbH Dr. Jan Wolf Technologie- und Innovationszentrum Telefon: +49 6151 4930 123 Robert-Bosch-Straße 7 Email: kontakt@tesyo.de 64293 Darmstadt Internet: www.tesyo.de

Anfahrt Das Technologie- und Innovationszentrum (TIZ) Darmstadt ist Anbieter von Büroflächen für aufstrebende junge Unternehmen. Es liegt im Herzen der Darmstädter Weststadt, direkt am Hauptbahnhof