Pufferoptimierung

Zur Begrenzung der Auswirkungen von zufälligen Schwankungen der Bearbeitungszeiten und von Störungen auf die angrenzenden Stationen werden die Stationen durch Puffer entkoppelt. Die Größe dieser Puffer kann einen erheblichen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit eines FPS haben. Die Bedeutung von Puffern ist umso größer, je stärker der Einfluß der Zufallsgrößen in der Produktion ist. So kann in bestimmten Fällen die Hälfte der maximal möglichen Produktionsrate verlorengehen, wenn man vollständig auf Puffer verzichtet.

Große Puffer sind aber mit einem erhöhten Platzbedarf (Fabrikfläche), erhöhten Investitionsauszahlungen für Fördertechnik, laufenden Betriebskosten und u.U. mit erhöhten Lagerbeständen an angearbeiteten Werkstücken (WIP; work in process) zwischen den Arbeitsstationen verbunden.

Es besteht ein Zielkonflikt zwischen der Größe der Puffer und der Produktionsleistung eines FPS. Für eine Optimierung der Puffergrößen muß man in der Lage sein, den Einfluß der Puffergrößen auf die Produktionsrate des Systems (Produktionsmenge pro Zeiteinheit) verläßlich zu quantifizieren. Bei unbegrenzten Puffern kann die Produktionsrate des Systems direkt aus der Ankunftsrate der Werkstücke an der ersten Station abgeleitet werden. Dies ändert sich, wenn die Anzahl der Pufferplätze zwischen den Stationen beschränkt ist. In diesem Fall kann es vorkommen, daß nach Abschluß der Bearbeitung an einer Station kein Platz mehr für das bearbeitete Werkstück im stromabwärts gelegenen Puffer ist. Das Werkstück kann die Station nicht verlassen und hindert diese daran, das nächste, bereits wartende, Werkstück zu bearbeiten.

Diese Blockierung kann zu einem erheblichen Produktivitätsverlust führen, wenn man die Puffer nicht sinnvoll dimensioniert und plaziert. Verluste von 20% und mehr sind nicht selten. Das Ausmaß des Produktivitätsverlustes hängt dabei nicht nur von der Gesamtanzahl von Pufferplätzen im System ab. Vielmehr ist auch von Bedeutung, wie diese auf die Stationen verteilt werden. Wir haben es also mit einem Pufferdimensionierungs- und -allokationsproblem zu tun. Zur Lösung dieses Problems werden in der Literatur zahlreiche Optimierungsmodelle und Lösungsverfahren vorgeschlagen.Einige dieser Lösungsansätze werden heute regelmäßig in der betrieblichen Planungspraxis, z.B. bei Automobilherstellern und Zulieferern eingesetzt.

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Literatur

Günther, H.-O. und Tempelmeier, H. (2016). Produktion und Logistik - Supply Chain and Operations Management. 12. Aufl., Norderstedt: Books on Demand.