1 Belastungsorientierte Fertigungssteuerung

Kaum ein Verfahren zur Steuerung der Fertigung wie die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe (BOA), hat so viele akademische Debatten ausgelöst. Die Diskussion um dieses Verfahren bleibt seit der Veröffentlichung der Dissertation von Bechte ¹ am Institut für Fabrikanlagen und Logistik der Universität Hannover 1980 bestehen. Die BOA ist Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen in deutschsprachigen wie in internationalen Zeitschriften. Im deutschsprachigen Raum wird sie zudem an vielen Universitäten und Fachhochschulen gelehrt. Über die akademische Diskussion vermeintlicher und tatsächlicher Stärken und Schwächen ² kann leicht vergessen werden, dass sich die BOA in der industriellen Anwendung bewährt hat ³ . Neben der Dissertation von Bechte ist die Darstellung von Wiendahl ⁴ die wichtigste und wohl auch meist zitierte Quelle zur BOA.

2 Verfahrensbasis

Die Teilaspekte des Planungskonzepts der belastungsorientierten Auftragsfreigabe werden nachfolgend erörtert. Der Focus liegt dabei auf den Ziel- bzw. Steuerungsgrößen, sowie auf dem Instrumentarium der Durchlaufdiagramme und der Trichter-formel, als auch auf den Einlastungsrelationen.

2.1 Zielgrößen

Die belastungsorientierte Auftragsfreigabe wird durch vier grundlegende Zielgrößen der Produktionsplanung und -steuerung bestimmt.

• Durchlaufzeit

• Bestand

• Auslastung

• Terminabweichung bzw. Termintreue

¹  [BEC] 

²  Vgl. [KNO] 

³  [WIE] 

⁴  [WIE1]    1

Die Durchlaufzeit spielt dabei eine besondere Rolle und fällt dadurch unter besonderer Betrachtung.

Die Durchlaufzeit für einen Arbeitsvorgang wird hier wie folgt angesetzt:

• In Betriebskalendertagen gemessene Zeitspanne

• Zeitspanne zwischen Bearbeitungsende Vorgänger und des betreffenden Ar-beitsvorgangs

Die Durchlaufzeit wird in chronologischer Reihenfolge in folgenden Komponenten unterschieden:

• Das sich auf den „Vorgänger-Arbeitsplatz“ beziehende „liegend nach Bearbeitung,

• Transportieren,

• Liegen vor Bearbeitung,

• Rüsten und

• Bearbeiten“ 5

Die Übergangszeit setzt sich aus den ersten drei Komponenten zusammen. Die Summe von Rüst- und Bearbeitungszeit bildet die in Stunden angegebene Auftragszeit; die Division der Auftragszeit durch die „Tageskapazität“ führt zu der in (Betriebskalender-) Tagen gemessen Durchführungszeit. Der Freigabe- bzw. Einlastungstermin des betreffenden Auftrages ist der Beginn in einer Bearbeitungsreihenfolge an erster Stelle stehende Arbeitsvorgang.

Somit stellt die Durchlaufzeit die Summe aller Teilarbeitsgangs-Zeiten vom Zeitpunkt der Auftragsfreigabe bis hin zum Ende des letzten Arbeitsgangs dar. Mit der Kontrolle und dem Transport der fertiggestellten Teile zu einem Bereitstellungslager verbundene Zeiten sowie entsprechende Wartezeiten bleiben damit unberücksichtigt.

⁵  [WIE2], S. 51.    2

Zentrale Bedeutung kommt im Rahmen der belastungsorientierten Auftragsfreigabe, den (mittleren) Arbeitssystem-Durchlaufzeiten zu. Ein Arbeitssystem kann je nach Aggregationsgrad ein Arbeitsplatz, eine Arbeitsplatzgruppe, ein Betriebsbereich oder ein gesamter Produktionsbereich sein. Folgend steht der Arbeitsplatz unter Betrachtung, dessen arbeitssystembezogene und arbeitsgangbezogene Durchlaufzeiten übereinstimmen.

Die einfache mittlere Durchlaufzeit (DZ M ) ist wie folgt zu bestimmen:

Hierin bezeichnet DZ i die Durchlaufzeit des i-ten (i=1, …, n) Auftrages hinsichtlich des betrachteten Arbeitssystems als Summe der Durchlaufzeiten der zugehörigen Arbeitsvorgänge, die mittels dieses Systems verrichtet werden. Dabei wäre nach der im Rahmen der belastungsorientierten Auftragsfreigabe gewählten Durchlaufzeitendefinition für den ersten Arbeitsgang, der durch das betreffende Arbeitssystem zwecks Auftragserstellung zu verrichten ist, als Durchlaufzeit die Differenz zwischen Bearbeitungsende an diesem Arbeitssystem und Bearbeitungsende des letzten Ar-beitsvorganges an dem direkt vorangehenden Arbeitssystem anzusetzen. Sofern es sich bei dem Arbeitssystem um einen einzelnen Arbeitsplatz handelt, dann ist die Größe DZ i der Durchlaufzeit des mit dem i-ten Auftrag verbundenen Arbeitsvorganges, der an diesem Arbeitspatz durchgeführt wird.

Die einfache mittlere Durchlaufzeit stellt nicht die zentrale Kontroll- und Zielgröße an einem Arbeitssystem dar. Die gewichtete mittlere Durchlaufzeit (DZ MG ) hingegen schon, die folgend dargestellt ist:

Die in Stunden gemessene Auftragszeit als Summe von (Gesamt-) Rüstzeit und (Gesamt-) Bearbeitungszeit, wird als AZ i die beim i-ten (i=1, …, n) Auftrag an dem betreffenden Arbeitssystem entsteht, bezeichnet.

  3

Wiendahl bezeichnet diesen Sachverhalt wie folgt: „Der gewichtete Mittelwert der Durchlaufzeit gibt also an, wie lange es im Mittel dauert, bis eine Arbeitseinheit (z.B. 1 Stunde), durch das betrachtete Arbeitssystem gelaufen ist.“ 6

Die gewichtete mittlere Durchlaufzeit kann größer, gleich oder kleiner als die einfache mittlere Durchlaufzeit sein. Wenn alle Auftragszeiten oder Durchlaufzeiten übereinstimmen sind die Größen DZ M und DZ MG gleich.

Im ersten Fall gilt für AZ i =c (i=1, …, n)

Im zweiten Fall für (i=1, …, n)

Die Erfassung und Steuerung der angeführten Zielgrößen, insbesondere die Durchlaufzeiten erfolgt bei der belastungsorientierten Auftragsfreigabe auf der Basis von Durchlaufdiagrammen. Dabei wird ein Durchlaufdiagramm als allgemeines Modell zur realitätsnahen Abbildung des Fertigungsablaufs herausgestellt.

2.2 Durchlaufdiagramm und Trichterformel

Beim Verfahren der belastungsorientierten Auftragsfreigabe wird angestrebt, möglichst nur so viele Aufträge für die Fertigung freizugeben, wie mit den Kapazitäten verträglich ist, ohne dass andererseits Stillstandzeiten auftreten. Zur Veranschaulichung wird häufig die Analogie eines Trichtermodells bemüht. Durch die Darstellung von Trichtern lassen sich die Bearbeitungssituationen - Maschinen, Werkstätten, Arbeitsplätze oder andere Kapazitätseinheiten - jeweils darstellen, in die Fertigungsaufträge eingehen und aus denen Fertigungsaufträge ausfließen (durch die Öffnung des Trichters). Die tatsächlich nutzbare Kapazität einer Bearbeitungsstation, die im Verfahren beeinflusst werden kann, wird entsprechend durch die Öffnung des Trichters dargestellt.

⁶  [WIE2], S. 60    4

Die folgende Abbildung zeigt, dass die Bearbeitungsstationen nicht jeweils für sich betrachtet werden können. Die Belastungssituation resultiert größtenteils von den Aufträgen die dem einzelnen Arbeitsplatz von anderen vorgelagerten Stationen zufließen. Ausgangspunkt der Belastungsverursachung ist die Auftragsfreigabe, bei der festgelegt wird, welche und wie viele Aufträge in die Fertigung gehen. Die Auftragsfreigabe determiniert letztlich, wie voll die Trichter an allen Arbeitsplätzen laufen und bestimmt damit die Höhe der Werkstattlagerbestände.

7 Abbildung 1: Trichtermodell einer Werkstattfertigung

Die Trichterformel beschreibt die Relation zwischen Durchlaufzeit, Werkstattbestand und Leistung einer Bearbeitungsstation. Sie besagt, dass die mittlere gewichtete Durchlaufzeit t d gleich dem Quotienten aus dem mittleren Bestand B und der mittleren Leistung L ist:

⁷  [WIE3]    5