Ablaufplanung für eine Maschine

Die Ablaufplanung (Feinplanung, Reihenfolgeplanung, Maschinenbelegungsplanung) bildet die Grundlage für die Veranlassung der Produktionsprozesse. Hier wird bestimmt, wann und in welcher Reihenfolge die einzelnen einer Ressource für eine Periode, z. B. einen Tag, zugeordneten Aufträge bearbeitet werden sollen. Unter Beachtung des Rüst- und Betriebszustands der Arbeitssysteme und der Verfügbarkeit von Werkzeugen, Transportmitteln usw. erfolgt nun die Planung der Maschinenbelegung durch die einzelnen Aufträge auf der Basis einer stunden- bis minutengenauen Zeiteinteilung. Auch die erforderlichen Transportzeiten zwischen den einzelnen Produktionsstellen müssen nun explizit berücksichtigt werden. Die Feinplanung ist die Nahtstelle zwischen der Planung und der Durchführung der Produktion. Sie kann mit Hilfe eines elektronischen Leitstands oder eines Manufacturing Execution Systems (MES) realisiert werden.

In den Prozeß der kurzfristigen Feinplanung werden alle die Aufträge einbezogen, deren geplanter Starttermin in den Planungszeitraum fällt oder die noch in Arbeit sind. Bevor jedoch die eigentliche Planung der Maschinenbelegung vorgenommen wird, ist es sinnvoll, zunächst eine Verfügbarkeitsprüfung durchzuführen. Dabei ist zu prüfen, ob auch alle benötigten Werkzeuge und die in das Produkt eingehenden Vorprodukte (Einzelteile, Bausgruppen, etc.) rechtzeitig zur Verfügung stehen. Alle Arbeitsgänge, deren Vorgänger noch nicht abgeschlossen sind, werden zurückgestellt und nicht in die Ablaufplanung einbezogen.

Vor allem wenn in den vorgelagerten Planungsphasen (Losgrößenplanung, Grobterminplanung) die Kapazitätsbeschränkungen der Ressourcen nur unzureichend oder überhauot nicht berücksichtigt worden sind, kommt es regelmäßig vor, daß mehrere Produktionsaufträge dieselben Arbeitssysteme bzw. Ressourcen zur gleichen Zeit beanspruchen. In diesem Fall ist zu entscheiden, in welcher Reihenfolge die an einem Arbeitsplatz auf die Bearbeitung
wartenden Aufträge bearbeitet werden sollen.

Zur Unterstützung der Ablaufplanung in der betrieblichen Praxis gibt es zahlreiche Modelle und Lösungsansätze. Am bekanntesten sind Prioritätsregeln, nach denen die Auswahl des nächsten zu bearbeitenden Auftrags an einer Maschine erfolgt.

Es gibt auch zahlreiche Problemstellungen, für die man entweder leicht die exakte Lösung oder zumindest eine gute heuristische Lösung bestimmen kann.

Beispiele:
Eine Maschine, N Aufträge, Ziel ist die Minimierung der mittleren Durchlaufzeit

Kürzeste-Operationszeit-Regel

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Eine Maschine, N Aufträge, Ziel ist die Minimierung der maximalen Verspätung

Liefertermin-Regel

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Eine Maschine, N Aufträge, Ziel ist die Minimierung der mittlere Anzahl verspäteter Aufträge

VErfahren von Hodgson/Moore

Das Verfahren von Hodgson (Moore) minimiert die Anzahl verspäteter Aufträge. Es hat folgende Struktur:

  1. Start
    Sortiere die Aufträge nach der Liefertermin-Regel und füge sie in die Menge $R$ ein. Definiere eine Auftragsmenge $J = \{\emptyset$}, in der Aufträge gesammelt werden, die im Anschluß an die Reihenfolgeplanung der kritischen Aufträge betrachtet werden.
  2. Bestimme den ersten verspäteten Auftrag
    Evaluiere die Reihenfolge in der aktuellen Menge $R$ und bestimme den ersten verspäteten Auftrag $A_\alpha$ in der Menge $R$. Gibt es keinen solchen Auftrag $A_\alpha$, gehe zu Schritt 4.
  3. Entferne einen Auftrag aus der Menge $R$
    Betrachte die Aufträge in der Menge $R$, die nicht nach dem Auftrag $A_{\alpha}$ beginnen und entferne den Auftrag $A_\beta$ mit der längsten Bearbeitungszeit aus der Menge $R$ und füge ihn in die Menge $J$ ein. Das heißt, finde Auftrag $A_\beta$ mit $t_\beta = \max_{i=1,2,\cdots,\alpha}\{t_i\}$.
    Gehe zu Schritt 2.
  4. Ende
    Plane die Aufträge der Menge $R$ nach der Liefertermin-Regel ein. Danach plane die Aufträge der Menge $J$ in einer beliebigen Reihenfolge ein.

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Siehe auch ...

Literatur

Günther, H.-O. und Tempelmeier, H. (2016). Produktion und Logistik - Supply Chain and Operations Management. 12. Aufl., Norderstedt: Books on Demand.
Tempelmeier, H. (2016), Produktionsplanung in Supply Chains. 4. Aufl., Norderstedt: Books on Demand.
Tempelmeier, H. (2015). Supply Chain Management und Produktion. 4. Aufl., Norderstedt: Books on Demand.