Optimierung der Planungsparameter mit Hillfe der ABC-Konfiguration-Methode

4 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Ein Vorteil von modernen ERP-Systemen ist die Tatsache, dass es grundsätzlich keine Grenze gibt bei der Anzahl und Komplexität der verwaltenden Produkte. In einem Markt mit immer komplexeren Produkten mit immer kürzeren Produktelebenszyklen ist es keine Ausnahme, dass mehr als 10’000 Artikel (Endprodukte, Baugruppen, Komponenten, Rohmaterial, usw.) in einem Unternehmen verwaltet werden müssen. Bei einer Annahme von mindestens drei bis fünf Planungsparameter pro Artikel kommt man daher schnell auf eine Anzahl von über 50’000 Planungsparameter, welche verwaltet und optimiert werden müssen. Je nach Stabilität der Produktionsumgebung und der verfügbaren Ressourcen kann dies einer sehr schwierigen Aufgabe entsprechen.

Die Grundidee der ABC-Konfiguration ist die Definition von Planungsregeln basierend auf einer kombinierten ABC-Analyse, welche dann auf die einzelnen Artikel angewendet werden können.

Konzept

Das Konzept der ABC-Konfiguration basiert auf der kombinierten ABC-Analyse, welche die Klassifizierung der Artikel in Bezug auf mehrere Kriterien erlaubt. Typische Kriterien sind das Volumen und die Stabilität der Nachfrage, der Produktelebenszyklus und die Produkteklassen. Je nach Produktionsumgebungen können aber noch andere Kriterien wir die Haltbarkeit (Lebensmittel) oder der Transportweg (Transportlogistik) hinzugefügt werden. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass die kombinierte ABC-Analyse aus messbaren und qualitativen Messgrössen bestehen kann.

Auf der Basis der kombinierten ABC-Analyse eines jeden Artikels können nun Regeln definiert werden für die Planungsparameter Losgrösse, Sicherheitslager und Materialflusskonzept. Die dadurch erhaltenen Werte entsprechen nicht unbedingt einem optimalen Wert, sondern eher einer korrekten Grössenordnung.

ABC-XYZ-Klassifizierung

Die ABC-XYZ-Klassifizierung ist die ideale Methode für das Messen des Volumens und der Regelmässigkeit (Stabilität) der Nachfrage zu messen. Sie basiert auf der ABC-Klassifizierung (Pareto) sowie der Messung der Variabilität der Nachfrage mit Hilfe des Variationskoeffizienten VarK (= Standartabweichung/Mittelwert). Für die Klassifizierung des Nachfragevolumens mit Hilfe der ABC-Analyse werden oft die Grenzwerte 80% (A-Klasse), 15% (B-Klasse) und 5% (C-Klasse) verwendet. Für die Klassifizierung der Nachfragevariabilität werden oft die Grenzwerte <0.8 (X-Klasse), 0.8 … 1.2 (Y-Klasse) und >1.2 (Z-Klasse) verwendet. Oft wird die ABC-XYZ-Klassifizierung basierend auf der Nachfrage der letzten 6 bis 12 Monate durchgeführt.

Mit Hilfe der ABC-XYZ-Klassifizierung können nun empirische Regeln definiert werden für die Planungsparameter Losgrösse, Sicherheitslager und Materialflusskonzept. Die Parameter Losgrösse und Sicherheitslager werden berechnet auf der Basis der mittleren Nachfrage während die Wiederbeschaffungszeit NMW. Unter idealen Bedingungen (stabile Nachfrage und Wiederbeschaffungszeiten) entspricht also die Losgrösse exakt dem Wert von NMW. Mit Hilfe der folgenden Formeln können nun die Losgrössen und die Sicherheitslager definiert werden:

Losgrösse = fvar x NMW

Sicherheitslager = fsec x NMW

mit (mittleres Level):

XYZ-Klasse	X	Y	Z
fvar (mittel)	1.5	3	6

ABC-Klasse	A	B	C
fsec (mittel)	1.0	0.5	0.2

Die Lieferfähigkeit von A-Artikel (Schlüsselprodukte) wird also sichergestellt durch erhöhte Sicherheitslager, während Nachfragespitzen von Z-Artikel durch erhöhte Losgrössen abgefangen werden. Die empirischen Werte der Faktoren fvar und fsec entsprechen einer Schätzung, welche je nach Produktionsumfeld oder Produkteklasse variieren kann.

In Bezug auf die Auswahl der Materialflusskonzeptes wird der gezogene Materialfluss (Kanban-Methode) und die Serienfertigung für X-Artikel mit stabiler Nachfrage empfohlen.

Produktelebenszyklus

Der Produktelebenszyklus hat einen signifikanten Einfluss auf die Auswahl der Planungsparameter vor allem am Anfang sowie am Ende des Lebenszyklus. Am Anfang des Produktelebenszyklus ist es oft wichtig, eine hohe Verfügbarkeit des Artikels bei seiner Einführung sicherzustellen (Einführungskampagne). So werden für diese Phase oft die Lagerfertigung und Sicherheitslager definiert. Am Ende des Produktelebenszyklus ist es oft wichtig, dass Risiko der Obsoleszenz zu reduzieren. In dieser Phase sind also die Auftragsfertigung sowie die Aufhebung aller Sicherheitslager die typische Wahl. Während des Reife-Produktionslebenszyklus können die Planungsparameter gemäss der ABC-XYZ-Klassifizierung definiert werden.

Produkteklasse

Die Auswahl des Standortes der Sicherheitslager in der Logistikkette hängt ab von Faktoren wie der gewählten Produktionsstrategie, der Wichtigkeit der Komponenten sowie der Zuverlässigkeit der Produktionsprozesse. Generell ist es aber eher wünschenswert, Sicherheitslager am Anfang der Logistikkette zu haben als an ihrem Ende. Ein Lieferengpass bei einem Rohmaterial oder eines Grundkomponenten kann die ganze Lieferkette stoppen, während ein Lieferengpass bei Baugruppen eher nur zu punktuellen Lieferengpässen bei Fertigprodukten führt.

Aus diesem Grunde können für Rohmaterial und Grundkomponenten höhere Werte der Parameter fvar und fsec gewählt werden als Fertigprodukte. Die folgenden Tabellen zeigen mögliche Levels bei der Auswahl der Parameter fvar und fsec (Level tief und hoch):

XYZ-Klasse	X	Y	Z
fvar (tief)	1.2	2	4

ABC-Klasse	A	B	C
fsec (tief)	0.5	0.2	0.0

XYZ-Klasse	X	Y	Z
fvar (hoch)	2	4	8

ABC-Klasse	A	B	C
fsec (hoch)	1.5	1.0	0.5

Auswahl der Parameter fsec und fvar gemäss Produkteklasse

Anwendung

Die folgende Tabelle zeigt eine typische Auswahl der Planungsparameter basierend auf dem Produktelebenszyklus und der Produkteklasse:

Klasse	Lebenszyklus: Wachstum	Lebenszyklus: Reife	Lebenszyklus: Rückgang
Rohmaterial	Lagerfabrikation gemäss Einführungskampagne	ABCXYZ-Klasse, fvar und fsec hoch	Auftragsfertigung, Sicherheitslager = 0
Baugruppen		ABCXYZ-Klasse, fvar und fsec mittel
Fertigprodukte		ABCXYZ-Klasse, fvar und fsec tief

Basierend auf diesen optimalen Parameter können nun die Planungsparameter kontrolliert werden durch das Berechnen des Verhältnisses zwischen den aktuellen und optimalen Werten. Dabei können die kritischsten Artikel identifiziert werden, für welche die Lagerreichweite zu tief oder zu hoch ist.

Zusammenfassung

Die ABC-Konfiguration ist ein Entscheidungshilfe-Werkzeug, welches das Kontrollieren einer grossen Anzahl von Planungsparameter erlaubt. Es erlaubt das schnelle Aussortieren von kritischen Artikeln, für welche die Lagerreichweite zu tief oder zu hoch ist infolge von unzureichenden Losgrössen und Sicherheitslager. Die Auswahl der für die Kanban-Methode (oder Serienfertigung) geeigneten Artikel kann ebenfalls mit Hilfe der ABC-Konfiguration durchgeführt werden.

Die Lean-Methode

4 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die Lean-Methode stammt aus Japan (Toyota Production System) und ist DIE Standard-Optimierungsmethode für Produktionssysteme. Es existiert eine unzählige Anzahl von Büchern und Artikel über dieses Thema, da dieser Verbesserungsansatz universell einsetzbar ist in vielen Bereichen (Lean Thinking, Lean Healthcare, Lean Administration, usw.).

Das Ziel dieses Artikels ist also nur das Aufzeigen der wichtigsten Elemente dieser für die Produktionssteuerung angewendeten Methode.

Grundidee

Die Grundidee der Lean-Methode ist sehr einfach, da sich eigentlich alle Konzepte und Werkzeuge nur um die Frage drehen, wie Aktivitäten ohne Wertschöpfung für den Kunden vermieden werden können. Gemäss der Lean-Methode gibt es sieben solche Aktivitäten oder Verschwendungen (= muda auf Japanisch):

Überproduktion: Die Überproduktion entspricht der Produktion, für welche es keinen Kundenbedarf gibt. Dies ist die kritischste Verschwendung, da sie alle Produktionsprozesse betrifft. Oft sind sie ein Zeichen von einer schlechten Prozessbeherrschung (Fehler) oder von zu langen Durchlaufzeiten (zu hohe Lager- und Umlaufbestände);
(Zu hohe) Lagerbestände: Eine weitere wichtige Verschwendung sind hohe Lager- und Umlaufbestände, da Sie Kapital binden und zu hohen Durchlaufzeiten führen;
Transporte: Transporte entsprechen den Bewegungen der Produkte zwischen entfernten Lieferanten und Produktionsstandorten;
Bewegungen: Unnötige Bewegungen zwischen Arbeitsprozessen können oft ergonomische Probleme verursachen;
Wartezeiten: Wartezeiten werden oft durch Warteschlangen vor Prozessen verursacht. Oft sind solche Wartezeiten ein Zeichen einer mangelnden Synchronisation zwischen den verschiedenen Produktionsprozessen;
Fehler: Fehler entsprechen allen Aktivitäten und Produkten, welche nicht den Spezifikationen oder Normen entsprechen;
(Zu) komplizierte Prozesse: Zu komplizierte Prozesse sind schwierig zu beherrschen und erfordern einen (zu) grossen Steueraufwand. Solche Prozesse erzeugen oft auch eine Überqualität, welche die Produktpreise unnötig erhöht.

Die geniale Idee der Lean-Methode ist, dass die Leistung erhöht wird durch die Reduktion der Verschwendungen und nicht durch das Erhöhen der Kapazitäten. Das Ziel einer Produktion ohne Verschwendungen kann erzielt werden durch Produktionsinseln und den One-Piece-Flow (minimale Losgrössen und minimale Transportwege), welche eine perfekt synchronisierte Produktion erlauben.

Werkzeuge

Die Lean-Werkzeuge erlauben das Reduzieren der Verschwendungen in den verschiedenen Aktivitäten des Produktionsprozesses (Wartung, Rüsten, Steuern des Materialflusses, usw.).

5S

Die 5S-Methode ist das fundamentale Lean-Werkzeug und ist abgeleitet von den fünf japanischen Verben Seiri (= Das Nützliche vom Unnützlichen trennen), Seiton (= Ordnen), Seiso (= Säubern), Seiketsu (= Standardisieren) und Shitsuku (= Disziplin und Verbessern). Die 5S-Methode wird oft am Anfang eines Lean-Projektes eingeführt, da ein sauberes, sicheres und geordnetes Arbeitsumfeld für alle Lean-Konzepte unabdingbar sind.

TPM

TPM (= Total Productive Maintenance) ist ein Lean-Werkzeug, welches die Produktivität der Produktionsmittel durch eine standardisierte Instandhaltung optimiert. Die Grundideen dieser Methode sind 1) die Anwendung der 5S-Methode (Produktionsmittel in einem tadellosen Zustand), 2) die Visualisierung des Maschinenzustandes für ein schnelles und einfaches Erkennen von Störungen, 3) das Einbinden aller Mitarbeiter in Instandhaltungsaktivitäten und 4) das Messen und Verfolgen der Gesamtanlageneffektivität (= OEE = Overall Equipment Effectiveness).

SMED

SMED (= Single Minute Exchange of Dies) ist ein Lean-Werkzeug für die Reduktion der Rüstzeiten. Diese Methode basiert auf der Tatsache, dass Rüstaktivitäten schon vor dem Stopp der Maschine durchgeführt werden können.

Kanban

Die Kanban-Methode (Kanban = Karte auf Japanisch) erlaubt die Regulierung des Materialflusses basierend auf dem Ziehprinzip (verbrauchsorientierter Materialfluss). Diese Methode verhindert die Überproduktion und verbessert die Synchronisation zwischen dem Lieferanten und den Kunden.

Poka-Yoke

Poka-Yoke ist das Lean-Werkzeug für das schnelle und automatische Erkennen von Fehlern in der Produktion. Solche Fehler sollten so rasch wie möglich erkannt und verhindert werden, da sie zu hohen Ausschussraten und zu Unterbrüchen des gesamten Materialflusses führen. Die Poka-Yoke-Methode kann mit einfachen (zum Beispiel mechanische Einrichtungen, welche ein falsches Montieren verhindern) oder mit komplexeren (elektronische Sensoren) Mitteln eingeführt werden.

DFMA

Die DFMEA-Methode (= Design for Manufacturing and Assembly) ist oft der Schlüssel für das Erreichen von signifikanten Verbesserungen der Produktivität. Diese Methode verbessert das Design der Produkte, damit einfachere und schnellere Produktionsprozesse eingeführt werden können. Typische DFMA-Lösungen sind die Standardisierung der Komponenten und Baugruppen (Modularisierung), das Einbinden von Poka-Yoke-Prinzipien (Verhindern von Montagefehler) sowie die Reduktion der Anzahl der Komponenten und der Stücklistentiefe.

Analysemethoden

Die folgenden Lean-Analysemethoden sollten vor dem Einsatz der verschiedenen Lean-Werkzeuge angewendet werden, um eine zielgerichtete Einführung der Lean-Methode zu garantieren.

VSM (Wertstromanalyse)

Die Wertstromanalyse (= VSM = Value Stream Mapping) ist ein visuelles Werkzeug für die Analyse und Darstellung des gesamten Material- und Informationsflusses und den Verschwendungen (Wartezeiten, Transporte, Aktivitäten mit/ohne Wertschöpfung, usw.). Wertstromanalysen werden oft bei der Einführung der Lean-Methode verwendet für die Definition eines ersten Aktionsplans.

Gemba walk

Die Gemba-Walk-Methode entspricht der Analyse «vor Ort», da effiziente Lösungen oft nur gefunden werden können, wenn die wirklichen Probleme auf Prozessebene auch erkannt wurden. Gemba-Walk-Analysen werden mit allen betroffenen Mitarbeitern durchgeführt und unterstützen den kontinuierlichen Verbesserungsprozess durch regelmässige Audits aller kritischen Prozesse.

Einführung der Lean-Methode

Trotz der Einfachheit seiner Konzepte ist die Einführung der Lean-Methode sicher kein müheloses Unterfangen. Viele Unternehmensprozesse müssen neu überdenkt werden und das Veränderungsmanagement wird ein wichtiger Erfolgsfaktor. Aus diesem Grunde wird die Lean-Methode oft innerhalb eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses eingeführt, um nachhaltigere Ergebnisse erzielen zu können.

Kaizen

Ein Kaizen (= kontinuierliche Verbesserung auf Japanisch) ist eine Verbesserungsaktion, bei welcher Lean-Lösungen kollektiv eingeführt werden basierend auf dem «gesunden Menschenverstand». Die gefundenen Lösungen sollten einfach zu implementieren sein und keine grossen Investitionen verursachen. Eine Kaizen-Verbesserungsaktion dauert meistens zwischen drei und fünf Tagen und beinhaltet die folgenden Etappen:

Bildung der Arbeitsgruppe: Die Arbeitsgruppe sollte aus 5 bis 8 Mitarbeitern bestehen, welche mindestens alle betroffenen Funktionen abdecken (Produktion, Qualität, Planung, Finanz/Controlling, usw.). Die Arbeitsgruppe sollte ein bis zwei Wochen vor der eigentlichen Kaizen-Aktion gebildet werden;
Analyse der aktuellen Situation (Tag 1): Analyse der vorhandenen Leistungskennzahlen, Ausführen einer Wertstromanalyse und/oder eines 5S-Audits sowie Beobachtungen «vor Ort»;
Suche von Lösungen (Tag 1): Suche von mindestens 2 bis 6 Lösungsvorschlägen;
Auswahl der Lösungen (Tag 2): Auswahl der Lösungen in Bezug auf ihre Machbarkeit und Effizienz;
Kontrolle der Lösungen (Tag 2): Kritische Analyse der gewählten Lösungen mit Hilfe von Simulationen sowie Schätzung des Verbesserungspotentials;
Einführung der Lösungen (Tag 3 und 4): Einführung der gewählten Lösungen;
Einführung der Lösungen (Tag 3 und 4): Einführung der gewählten Lösungen;
Auswerten der Lösungen (Tag 3 und 4): Auswertung der durch die eingeführten Lösungen verursachten Verbesserungen;
Abschluss (Tag 4): Präsentation der Lösung an alle betroffenen Mitarbeiter sowie Erstellen eines Aktionsplans für die Behandlung der noch offenen Punkte.

Zusammenfassung

Die Lean-Methode ist DIE Standard-Optimierungsmethode für industrielle Organisationen. Durch das Anwenden der Basis-Werkzeuge wie 5S oder TPM können mit Hilfe dieser Methode relativ leicht (lokale) Verbesserungen der Produktionsumgebung erzielt werden. Signifikative Leistungsverbesserungen der gesamten Logistikkette können jedoch nur erreicht werden, wenn die ganze Organisation in einen (oft langen und beschwerlichen) kontinuierlichen Verbesserungsprozess eingebunden werden kann.

Referenzen

George M. L., J. Maxey, D. Rowlands und M. Price. 2004. The Lean Six Sigma Toolbook: A Quick Reference Guide to 100 Tools for Improving Quality and Speed. McGraw-Hill, New York (in Englisch)
Liker, J. K. 2020. The Toyota Way: 14 Management Principles from the World’s Greatest Manufacturer. McGraw-Hill, New York (in Englisch)
Robinson A. 1990. Modern Approaches to Manufacturing Improvement – The Shingo System. Productivity Press, Portland (in Englisch)
Takeda H. 2006. The synchronized production system. Kogan Page, London (in Englisch)

Beherrschung der Planungskomplexität durch einen pragmatischen Ansatz

4 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die Beherrschung der Komplexität ist eines der wichtigsten Themen in der Produktionsplanung und -steuerung, sowie des in französischer Sprache erschienen Buches Gestion des Opérations – Une approche pragmatique. Jeder Planer von Logistikketten ist konfrontiert mit der Wahl und Optimierung einer grossen Anzahl von Planungsparameter, welche konstant an die geänderten Randbedingungen angepasst werden müssen. Um diese Planungskomplexität besser beherrschen zu können, ohne dabei kompliziert zu werden, schlägt der pragmatische Ansatz die folgende Vorgehensweise vor:

Optimale Anwendungsgebiete: Das falsche Anwenden von Planungsmethoden ausserhalb des idealen Anwendungsgebietes kann eine der wichtigsten Gründe für die Erhöhung der Planungskomplexität sein. Im pragmatischen Ansatz werden vor allem hybride Lösungen vorgeschlagen, in welchen die Planungsmethoden gemäss dem optimalen Anwendungsgebiet kombiniert werden;

Fundamentale Materialflussgesetze: Durch das Anwenden von Regeln, welche von den Materialflussgesetzen abgeleitet worden sind (zum Beispiel Limitierung des Umlaufbestandes), kann die Komplexität massgeblich reduziert werden und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit verbessert werden;

Vereinfachungsstrategien: Die Anwendung von Vereinfachungsstrategien vereinfacht die Planung und erhöht dabei die Planungssicherheit. Dadurch kann auf den Einsatz von komplexen Optimierungsmethoden verzichtet werden (zum Beispiel Advanced Planning ans scheduling APS), welche oft einen sehr hohen Implementierungsaufwand verursachen.

Motivation

Die Aufgabe der Planung wurde, wie treffend im Buch von Carol Ptak und Chad Smith über das DDMRP (Demand Driven MRP) erklärt, über die letzten Jahrzehnte wegen den folgenden Entwicklungen immer schwieriger:

Entwicklung von lokalen Logistikketten zu internationalen Netzwerken von Unternehmen;
Immer kürzere Produktelebenszyklen;
Die Kunden verlangen immer kürzere Lieferzeiten;
Immer komplexere Produkte mit integrierter Mikroelektronik;
Ein erhöhter Druck zur Reduktion der Bestände;
Immer weniger sichere Vorhersagen;
Etc.

Ptak und Smith nennen diese Situation «The New Normal». Dies heisst, dass die Planung und Steuerung von aktuellen Produktionssystemen immer schwieriger mit klassischen (analytischen) Werkzeugen wie MRP zu realisieren ist. Auch die Lean-Methode, welche schlanke und einfach zu steuernde Materialflüsse zum Ziel hat, ist leider nicht in allen «Produktionsumgebungen» einfach zu implementieren. Dies betrifft vor allem die Kanban-Methode, welche hauptsächlich für Produkte mit regelmässigem Bedarf angewendet werden kann.

Die grosse Anzahl von verfügbaren Konzepten für die Produktionssteuerung (Lean, MRP, DDMRP, POLCA, Demand Flow Technology, Advanced planning and scheduling APS, Theory of Constraints, usw.) reflektiert die Schwierigkeit der Aufgabe und zeigt auf, dass die alleinige Wunderlösung nicht existiert.

Die Systemtheorie gibt noch einen weiteren interessanten Einblick in die Frage der Kontrolle und Steuerung von komplexen Systemen.

Systemtheorie

Die Systemtheorie gibt eine Antwort auf die Frage, wie und unter welchen Voraussetzungen komplexe System kontrolliert und gesteuert werden können. Im Buch von Gerald M. Weinberg über dieses Thema wird der Anwendungsbereich von mathematischen Modellen in Bezug auf die Komplexität und den Zufallsgrad aufgezeigt. Wie auf dem nächsten Bild gezeigt können die drei Bereiche I (einfache Systeme à analytische Lösungen), II (komplexe unorganisierte Systeme à statistische Lösungen) und III (komplexe organisierte Systeme) definiert werden.

Systemklassifizierung gemäss G. Weinberg (2001) — Anwendungsbereiche von analytischen Methoden gemäss G. Weinberg (2001)

Im Gegensatz zu komplexen unorganisierten und einfachen Systemen gibt es also für komplexe organisierte Systeme keine mathematischen Lösungen. Das nichtlineare Verhalten von offenen Systemen wie Logistikketten verhindert den Einsatz von präzisen analytischen Werkzeugen.

Das Gesetz der erforderlichen Varietät von Ashby (law of requisite variety) bestätigt diese Tatsache. Nach diesem Gesetz kann ein System nur kontrolliert werden, wenn das Kontrollsystem über mindestens die gleiche Varietät besitzt. Die Varietät eines Systems ist die Anzahl der möglichen Zustände aller seiner Parameter und Eigenschaften.

Das Gesetz des abnehmenden Ertrags (law of diminishing returns) zeigt ebenfalls die Schwierigkeiten auf, welche bei der Optimierung von (komplexen) Systemen auftreten können. Laut diesem Gesetz wird das Verhältnis zwischen Ertrag und Aufwand mit zunehmendem Optimierungsaufwand für ein gegebenes System immer kleiner. Ab einem gewissen Grad können Optimierung sogar kontraproduktiv sein, wenn der Ertrag vernachlässigbar oder sogar negativ ist.

Die Systemtheorie bestätigt also die Schwierigkeit, mit Hilfe von mathematischen Modellen verlässliche und präzise Lösungen für die Produktionsplanung zu erhalten. Zudem können Bestrebungen nach optimalen Resultaten sehr hohe Investitionen in Zeit und Geld nach sich ziehen, welche den erzielten Ertrag oft nicht rechtfertigen.

Der pragmatische Ansatz

Für die Produktionsplanung und -steuerung von komplexen Logistikketten zielt der pragmatische Ansatz also darauf ab, eher «robuste» Lösungen mit begrenztem Aufwand zu finden als «optimale» Lösungen mit grossem Aufwand zu suchen.

Optimale Anwendungsgebiete

DIE Wunderlösung für die Produktionssteuerung existiert also leider nicht. Allerdings haben viele Konzepte einen spezifischen Anwendungsbereich, in welchem sie sehr gute Ergebnisse liefern. Ein typisches Beispiel ist die Kanban-Methode, welche sehr interessante Eigenschaften besitzt wie die Begrenzung der Umlaufbestände sowie das Verhindern der Überproduktion. Eine generelle Anwendung dieser Methode wäre aber eher kontraproduktiv, da sie gute Ergebnisse nur in Produktionsumgebungen mit stabilen Bedarfsmengen und Prozessen liefert.

Der pragmatische Ansatz bevorzugt also gemischte oder hybride Lösungen, bei welchen verschiedene Konzepte entsprechend ihrem Anwendungsgebiet kombiniert werden, um eine stabilere Leistung des Gesamtsystems zu erhalten. Das typische Beispiel ist das Kombinieren der Kanban-Methode (Standardprodukte), der MRP-Methode (Auftragsfertigung) sowie der Serienfertigung (Schlüsselprodukte) für die Produktionssteuerung. Das wichtigste Werkzeug für die richtige Auswahl der optimalen Anwendungsgebiete der verschiedenen Optionen (Produktionssteuerung, Vorhersagen, Planungsparameter, Optimierungsmethoden, usw.) ist die ABC-XYZ-Analyse kombiniert mit dem Produktelebenszyklus.

Fundamentale Materialflussgesetze

Das Verhalten vom Materialfluss wird von Gesetzten beschrieben, welche den Zusammenhang von logistischen Grössen wie Durchlaufzeiten, Umlaufbestände und Leistung aufzeigen (Hopp und Spearman, Nyhuis und Wiendahl). Handlungen oder Entscheide, welche diese universell anwendbaren Gesetze ignorieren, führen also mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer schlechteren Gesamtleistung des Produktionssystems. Ein solches typisches Beispiel ist das Überlasten von Produktionseinheiten, um eine hohe Leistung zu gewährleisten. Diese (lokalen) Optimierungen garantieren effektiv eine höhere Leistung von gewissen Produktionseinheiten, das ganze Produktionssystem ist aber infolge der daraus resultierenden Negativ-Spirale von hohen Umlaufbeständen und Durchlaufzeiten viel schwieriger zu steuern und zu planen. Das Beherrschen und die Kontrolle der Umlaufbestände ist integraler Bestandteil des pragmatischen Ansatzes.

Vereinfachungsstrategien

Vereinfachungsstrategien sind ein unabdingbares Hilfsmittel für die Produktionsplanung und -steuerung. Anstelle die Planungsparameter für jeden einzelnen Artikel zu optimieren, können allgemeine Regeln definiert werden für Artikelgruppen, welche aufgrund einer Bedarfsklassifikation (ABC-XYZ-Klassifizierung und Produktelebenszyklus) definiert worden sind (siehe ABC-Konfiguration).

Ein anderer wichtiger Ansatz ist die hierarchische Planung, welche verglichen werden kann mit dem in der Informatik verwendeten Teile-und-herrsche-Verfahren (divide and conquer). Das Ziel bei beiden Methoden ist, ein ursprünglich komplexes Gesamtproblem in einfacher zu beherrschende Unterprobleme aufzuteilen. Die Planung wird also in eine Langfrist- (Zeiteinheit=Monat, Produktefamilien), Mittelfrist- (Zeiteinheit=Woche, Endprodukte) und Kurzfristplanung (Zeiteinheit=Tag, Produkte und Komponenten) aufgeteilt. Generell entspricht die Langfristplanung dem Sales and Operations Planning Process S&OP.

Das Pareto-Prinzip sowie die Engpasstheorie (theory of constraints) helfen ebenfalls dabei, im Zusammenspiel mit der hierarchischen Planung das Wichtige vom Unwichtigen zu trennen. Dabei geht es also vor allem darum, in einem ersten Schritt die Planung der kritischen Ressourcen (Engpassoperationen) sowie der wichtigsten Materialflüsse (Hauptprodukte) sicherzustellen.

Limitierte Ressourcen

Ein Vorteil des pragmatischen Ansatzes ist die Tatsache, dass Lösungen mit wenig Aufwand in Zeit und Geld gefunden werden können. Ein typisches Beispiel ist die visuelle Steuerung der Produktion. Lösungen wie MES (Manufacturing Execution System) können in ERP-Systeme integriert werden und erlauben das Verfolgen der Produktionsprozesse in Echtzeit. Die Erfahrung zeigt aber, dass diese interessanten Lösungen eine hohe Datenqualität benötigen, welche nicht immer einfach zu erreichen ist. Der pragmatische Ansatz bevorzugt also visuelle Planungstafeln, welche das einfache Planen und Steuern von Produktionsabteilungen erlauben zum Bruchteil der Investitionen für ein MES.

Zusammenfassung

Der pragmatische Ansatz für die Produktionsplanung hat zum Ziel, die Planungskomplexität mit möglichst einfachen Mitteln besser zu beherrschen. Der präsentierte Ansatz entspricht keiner Neuentwicklung, sondern eher einer ausgewogenen Mischung von Methoden und Konzepten, welche sich in der Praxis bewährt haben. Zudem wird auf das Anwenden von komplexen Optimierungsmethoden verzichtet, um den Aufwand in Zeit und Geld möglichst gering zu halten. Falls die Ressourcen jedoch «unbegrenzt» vorhanden sind, kann der pragmatischen Ansatz als Ausgangspunkt für weitergehende Optimierungen (Lean-Methode) angesehen werden. Die folgende Figur fasst die wichtigsten Aspekte der pragmatischen Planung zusammen

Pragmatischer Ansatz für die Produktionsplanung

HierarchischePlanung: Lang-, Mittel- und Kurzfristplanung;
Produktionsstrategien: Serienfertigung (Hauptprodukte), Lager- und Auftragsfertigung;
MRP: Auftragssteuerung und Programmplanung (PP);
Visuelle Planung: Visuelle Planung der kritischen Ressourcen;
Materialfluss: Limitierung des Umlaufbestandes und FIFO-Prioritätenregel;
TAKT: Synchronisierter Materialfluss für Hauptprodukte und/oder standardisierte Endprodukte;
Auftragsgesteuerter Materialfluss: Kundenspezifische Produkte
Verbrauchsgesteuerter Materialfluss: Standardisierte Komponenten und Halbfabrikate.

Références

Ptak C. und C. Smith. 2019. Demand Driven Material Requirements Planning (DDMPR), Version 3. Industrial Press, Inc. (in Englisch)
Weinberg, G. 2001. An introduction to General Systems Thinking. Weinberg & Weinberg (in Englisch)
Hopp W.J. und M.L. Spearman. 2000. Factory Physics : Foundations of manufacturing management, 2end edition. McGraw-Hill, New York (in Englisch)
Nyhuis, P. et H.-P. Wiendahl. 1999. Logistische Kennlinien. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg

Komplexe Probleme lösen mit Hilfe der Metaplan-Methode®

4 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die Metaplan-Methode® wurde vom Unternehmen Metaplan entwickelt und ist sicher eine der populärsten Problemlösungsmethoden. Diese Methode wird auch oft assoziiert mit dem Gebrauch von visuellen Hilfsmitteln wie Post-It® Kleber, Flipcharts und Pinnwänden. Mit Hilfe der Metaplan-Methode® kann in der Regel in einem Tag ein gemeinsames Verstehen eines Problems erarbeitet werden.

Prozess

Eine Metaplan-Analyse® wird in der Regel den folgenden Schritten durchgeführt:

Die wichtigste Bedingung für den Erfolg der Methode ist das aktive Mitwirken aller Teilnehmer. Zudem sollten die Teilnehmer einen Bezug zu der analysierten Problematik haben und verschiedene Funktionen und Abteilungen repräsentieren, um eine «ganzheitliche» Analyse sicherzustellen.

1. Schritt: Definition des Hauptproblems

Im ersten Schritt wird die Problematik präsentiert und warum sie nicht der gewünschten Situation entspricht. Nach diesen Erklärungen sollten alle Teilnehmer das Hauptproblem sowie die gewünschte Stossrichtung der Lösungen verstehen. Am Ende des ersten Schrittes sollten also alle Teilnehmer davon überzeugt sein, dass ein Handlungsbedarf zur Lösung des Hauptproblems besteht.

2. Schritt: Identifizierung der Probleme

Im zweiten Schritt identifiziert jeder Teilnehmer zwischen 5 bis 10 Verbesserungspotentiale, welche seiner Meinung nach das Hauptproblem beschreiben. Diese Probleme sind also Produkte, Prozesse oder Werkzeuge, welche nicht optimal funktionieren und deshalb verbessert werden sollten. Der Teilnehmer notiert jedes Problem in wenigen Schlagworten auf einem Post-It® Zettel, klebt ihn auf die Pinnwand und erklärt dabei den anderen Teilnehmern in kurzen Worten den Sachverhalt. Diese Problemfindung sollte von jedem Teilnehmer individuell durchgeführt werden und es sollten dabei keine Beschränkungen bei der Auswahl der Themen existieren. Zudem ist es wichtig, dass die Teilnehmer sich auf die Probleme beschränken und nicht schon Lösungen präsentieren.

Metaplan-Methode 2. Schritt: Verbesserungspotentiale — Metaplan-Methode 2. Schritt: Probleme (Verbesserungspotentiale)

3. Schritt: Gruppierung der Probleme (clusterisation)

Im dritten Schritt werden mit den einzelnen Problemen Problemgruppen gebildet, welche das gleiche oder ähnliche Thema behandeln. Diesen Problemgruppen sollte anschliessend einen Namen gegeben werden, welche die Problematik zusammenfasst. Diese Problemgruppennamen entsprechen also den Unterproblemen, welche das Hauptproblem zusammenfassen. Für diese Unterprobleme werden nun im nächsten Schritt die Ursachen gesucht.

Metaplan-Methode 3. Schritt: Gruppierung der Probleme

4. Schritt: Auswahl der Unterprobleme (Problemgruppen)

Um den Problemlösungsprozess «überschaubar» zu halten, sollten die Anzahl der zu behandelnden Unterprobleme limitiert werden (maximal 3 bis 5 Unterprobleme). Die Kriterien für die Auswahl sind der geschätzte Einfluss der Unterproblems auf das Hauptproblem sowie der geschätzte Aufwand in Zeit und Geld für die Lösung des Unterproblems. Diese Auswahl kann mit Hilfe einer Abstimmung pro Kriterium gemacht werden. Anschliessend werden diejenigen Unterprobleme für eine weitere Analyse ausgewählt, welche die meisten Stimmen erhalten haben (Anzahl Stimmen «Hoher Einfluss» x Anzahl Stimmen «Kleiner Aufwand»).

Metaplan-Methode 4. Schritt: Auswahl der Unter-Probleme

5. Schritt: Suche der Ursachen (root causes)

Im fünften Schritt werden pro Unterproblem die Ursachen identifizieren. Dabei sollte pro Unterproblem nicht mehr als 2 bis 3 Ursachen definiert werden. Anschliessend sollten alle Ursachen zusammengetragen werden, um eine abschliessende Auswahl der wesentlichsten Ursachen für das Hauptproblem zu treffen. Falls nötig kann diese finale Auswahl ebenfalls mit Hilfe einer Abstimmung durchgeführt werden.

Diese Auswahl von Ursachen sollte also das kollektive Verständnis für die Gründe des Hauptproblems zusammenfassen.

Metaplan-Methode 5. Schritt: Auswahl der Problemursachen

6. Schritt: Definition des Aktionsplanes

Im letzten Schritt werden pro Ursache durch Arbeitsgruppen einen Massnahmenplan definiert. In diesem Schritt sollten ebenfalls die Termine und (messbaren) Ziele für den Massnahmenplan definiert werden.

Zusammenfassung

Die Metaplan-Methode® ist das ideale Werkzeug, um ein Verbesserungsprojekt zu starten. Es erzeugt eine allgemein getragene Vision der Massnahmen, um ein Problem zu lösen. Wie alle strukturierten Problemlösungsmethoden fördert die Metaplan-Methode® die Koordination zwischen den Funktionen und Abteilungen eines Unternehmens. Da der Aufwand für das Durchführen dieser Methode relativ gross ist, sollte sie nur für kritische Probleme verwendet werden.

Referenzen

https://metaplan.com

Verbrauchsorientierter Materialfluss mit Hilfe der Kanban-Methode

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die Kanban-Methode ist ein Lean-Werkzeug, welches das Pull-Prinzip (verbrauchsgesteuerter Materialfluss) für die Produktionssteuerung anwendet. Im Pull-Prinzip ist die Produktion ist also nur zulässig, wenn vorgängig ein Verbrauch stattgefunden hat. Das Gegenteil vom Pull-Prinzip ist das Push-Prinzip (plangesteuerter Materialfluss), bei welchem die Produktion gemäss dem Bedarf oder den Vorhersagen gesteuert wird. Das Push-Prinzip wird hauptsächlich mit Hilfe von IT-Werkzeugen (Material Requirements Planning MRP) angewendet, während das Pull-Prinzip mit einfacheren Mitteln eingeführt werden kann.

Das Pull-Prinzip

Das Pull-Prinzip basiert also auf der Regel, dass die Wiederbeschaffung nur gestattet ist, nachdem ein Verbrauch stattgefunden hat.

Verbrauchsgesteuerter Materialfluss (pull-flow)

Der Kunde bezieht das Material von Lager;
Ein Signal wird dem Lieferanten geschickt, um ein Verbrauch zu melden;
Der Lieferant startet die Wiederbeschaffung und sendet das Produkt an das Lager des Kunden.

Das Pull-Prinzip ist also das ideale Werkzeug, um die durch eine spekulative Planung verursachte Überproduktion zu verhindern. Eine weitere wichtige Eigenschaft dieses Konzeptes ist die Stabilisierung der Lieferzeitung mit Hilfe der Begrenzung des Umlaufbestandes (WIP).

Unterschiede zwischen dem Push- und Pull-Prinzip

Es existiert eine gewisse Konfusion in Bezug die bedarfsgesteuerte Produktion (Demand driven) und wie sie mit Hilfe des Push- (MRP) oder des Pull-Prinzips (Kanban) realisiert werden kann. Das Pull-Prinzip ist sicher die typische Wahl, da in diesem Fall die Produktion nur durch den effektiven Verbrauch und nicht durch Vorhersagen gesteuert wird. Eine bedarfsgesteuerte Produktion ist aber auch mit dem Push-Prinzip (MRP) möglich, falls nur bei festen Bestellungen produziert wird (Produktionsstrategie = Auftragssteuerung = Make-to-order). Andererseits ist es auch möglich, dass die verbrauchsgesteuerte Produktion (Pull) angetrieben wird durch den «Verbrauch» der Fertigprodukte durch Lagertransaktionen (Transfer vom Produktionslager in Zentrallager oder Verteilzentralen) und nicht durch den effektiven Kundenbedarf.

Eine durch den effektiven Bedarf gesteuerte Produktion (demand driven) wird also eher bewerkstelligt durch die richtige Auswahl der Produktionsstrategien (Auftragsfertigung, Lagerfertigung oder auftragsspezifische Endmontage) als durch die Art der Produktionssteuerung (Push- oder Pull-Prinzip). Sicher ist aber, dass für die Produktionssteuerung mit Hilfe des Pull-Prinzips schlankere Lösungen gefunden werden können.

Der Kanban-Regelkreis

Mit Hilfe der Kanban-Methode wird die Produktion geregelt mit Hilfe eines Kanban-Regelkreises bestehend aus einer gewissen Anzahl von Kanban-Karten, welche zwischen den Lieferanten und dem Kunden zirkulieren. Im in der folgenden Figur illustrierten Beispiel zirkulieren vier Kanban-Karten mit einer Kapazität von drei Produkten zwischen dem Kunden und dem Lieferanten.

Der Kunde bezieht (verbraucht) die Produkte vom Lager, in welchem sich volle (mit angehefteter Kanban-Karte) und angebrauchte Container befinden;
Die Kanban-Karte wird unverzüglich vom Container abgelöst und zum Lieferanten gesendet, falls Produkte von einem noch vollen Container entnommen werden;
Die Wiederbeschaffung wird gesteuert durch die Anzahl der wartenden Kanban-Karten sowie der Alarmniveaus (grün = kann produzieren, rot = muss produzieren);
Die Wiederbeschaffung wird gestartet, falls die Anzahl der Kanban-Karten die Alarmniveaus übersteigt. Die fertiggestellten Produkte werden in Containern zusammen mit den Kanban-Karten zurück an das Lager (Supermarkt) des Kunden geschickt. In jedem Fall muss die Anzahl der produzieren Produkte der Kanban-Kapazität entsprechen.

Die Anzahl der Kanban-Karten wird gemäss der folgenden Formel berechnet:

Anzahl der Kanban-Karten = (Wiederbeschaffungszeit x mittler Bedarf x Sicherheitsfaktor) / Kanban-Kapazität

Für den Sicherheitsfaktor werden typischerweise Werte zwischen 1.5 … 2 gewählt.

Ein einwandfreies Funktionieren der Kanban-Methode kann nur erreicht werden, wenn die Kunden und die Lieferanten untereinander direkt und schnell kommunizieren im Falle von Bedarfsänderungen oder Qualitäts- und Kapazitätsproblemen.

Kanban-Prioritätenregeln

Die Kanban-Methode ist ein sehr effizientes Konzept für die Produktionssteuerung, aber seine Anwendung wird schwierig, falls eine grössere Anzahl von Produkten zu steuern ist. Der Grund ist die Tatsache, dass die Wahrscheinlichkeit von Prioritätenkonflikten (mehrere Produkte überteigen zum gleichen Zeitpunkt die Alarmniveaus) zunimmt mit dem Ansteigen der Anzahl der gesteuerten Produkte. Daher gibt es grundsätzlich zwei Optionen für die Kanban-Prioritätenregelung, welche abhängig sind von der Flexibilität der Lieferantenkapazität.

Die Two-Bin Methoden

Die Two-Bin Methode kann angewendet werden, wenn für die Wiederbeschaffung keine grossen Kapazitätsbeschränkungen existieren. In diesem Fall ist eine genaue Steuerung der Prioritäten weniger wichtig und die Wiederbeschaffung kann gestartet werden abhängig von den vom Kunden zurückgeschickten leeren Container.

Der Kunde bezieht (verbraucht) die Produkte vom Lager (Supermarkt);
Die leeren Container werden umgehend zum Lieferanten zurückgeschickt;
Die Wiederbeschaffung wird ausgelöst durch einen leeren Container;
Die fertigen Produkte werden im Container umgehend zurück zum Kunden geschickt.

Die Two-Bin Methode wird oft für die Wiederbeschaffung von Konsumartikeln oder Standardkomponenten verwendet.

Kanban-Plantafel

Die Kanban-Plantafel erlaubt eine feinere Steuerung der Prioritäten als die Two-Bin Methode. Diese Methode ist also besser geeignet für die Steuerung von Lieferanten mit Kapazitätsbeschränkungen. Im folgenden Beispiel werden drei Produkte mit den folgenden Planungsparameter gesteuert:

Produkt #1 (gelb): 4 Kanban mit Kapazität = 3;
Produkt #2 (grün): 2 Kanban mit Kapazität = 2;
Produkt #3 (rot): 3 Kanban mit Kapazität = 5.

Steuerung der Prioritäten mit Hilfe der Kanban-Plantafel

Der Kunde bezieht (verbraucht) die Produkte vom Lager (Supermarkt);
Die Kanban-Karte wird unverzüglich vom Container abgelöst und zum Lieferanten gesendet, falls Produkte von einem noch vollen Container entnommen werden;
Die Wiederbeschaffung wird gesteuert durch die Anzahl der wartenden Kanban-Karten sowie der Alarmniveaus (grün = kann produzieren, rot = muss produzieren);
Die Wiederbeschaffung wird gestartet, falls die Anzahl der Kanban-Karten die Alarmniveaus übersteigt. Die fertiggestellten Produkte werden in Containern zusammen mit den Kanban-Karten zurück an das Lager (Supermarkt) des Kunden geschickt.

Dieses Beispiel illustriert auch wie es dem Lieferanten erlaubt, indirekt durch die Anzahl der wartenden Kanban-Karten den Lagerbestand beim Kunden zu evaluieren.

Die Prioritätensteuerung mit Hilfe der Kanban-Plantafel kann für bis zu 7 bis 10 Produkte angewendet werden.

Zusammenfassung

Die Kanban-Methode ist das ideale Werkzeug, um die Produktionssteuerung von Standardprodukten mit stabilem Bedarf zu vereinfachen. Diese Methode ist den IT-basierten Methoden (MRP) vorzuziehen, falls die Anwendungsbedingungen erfüllt sind. Die Vorteile sind eine verbesserte Synchronisation zwischen den Kunden und den Lieferanten sowie eine Stabilisierung der Durchlaufzeiten infolge der Begrenzung der Umlaufbestände.

Referenzen

Lane G. 2007. Made-to-order Lean: Excelling in a high-mix, low-volume environnment. Productivity Press, New York (in Englisch)
Mahoney R. M. 1997. High-mix low-volume manufacturing. Prentice-Hall, New Jersey (in Englisch)

Problemlösungsmethoden

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Es existiert eine grosse Anzahl von Problemlösungsmethoden, welche entsprechend dem Anwendungsgebiet angewendet werden können (Organisationen, Qualität, Technik, usw.). Alle diese Problemlösungsmethoden folgen einer bestimmten Logik, welche in diesem Artikel beschrieben wird. Neben dieser Logik ist generell bei allen Problemlösungsmethoden wichtig, dass alle betroffenen Funktionen und Abteilungen an der Lösungsfindung beteiligt werden.

Es gibt viele Wege, um erfolgreiche Lösungen für Probleme zu finden. Sicher ist aber, dass gescheiterte Problemlösungsaktionen meistens durch eine unstrukturierte Vorgehensweise sowie durch eine mangelnde Einbindung der betroffenen Mitarbeiter gekennzeichnet sind.

Problemlösungsprozess

Ein strukturierter Problemlösungsprozess beinhaltet die folgenden Etappen:

Ein solcher Prozess kann generell für komplexe Probleme mit vielen Entscheidungsvariablen angewendet. Im Falle von spezifischeren Problemen aus den Bereichen der Qualität oder der Technik sollten aber eher die 8D- («schnelle» Problemlösungsmethode im Falle von Qualitätsproblemen) oder die FMEA-Methode (Fehler- und Einflussanalyse) angewendet werden.

1. Etappe: Beschreibung des Problems

In der ersten Etappe wird die aktuelle sowie die ideale Situation beschrieben. Das Ziel dieser Etappe ist also das Verstehen des Problems sowie der Richtung, in welche die Lösungen entwickelt werden sollten. Hier eine Liste von typischen (fiktiven) Problemen:

Die Leistung einer Montageabteilung muss kurzfristig erhöht werden. Die gewünschte Leistung ist 20k Produkte/Woche (aktuell = 18k Produkte/Woche);
Die mangelnde Koordination zwischen der Planungs- und Einkaufsabteilung führt zu verspäteten Kundenlieferungen. Der gewünschte Liefergrad ist 90% (aktuell = 85%);
Die Industrialisierungszeit muss für neue Produkte reduziert werden. Die gewünschte Industrialisierungszeit entspricht 6 Monaten (aktuell = 8 Monate).

In dieser ersten Etappe muss zudem der Entscheid gefällt werden, ob eine (aufwendige) Problemlösungsaktion überhaupt nötig ist. Eventuell gibt es für das analysierte Problem schon eine etablierte Lösung («das Rad nicht neu erfinden»).

2. Etappe: Analyse des Problems

In der zweiten Etappe wird das Problem im Detail analysiert und die Ursachen bestimmt. Dies kann mit Hilfe von Daten (Leistungskennzahlen), der Analyse der aktuellen Situation (Interviews, Beobachtungen, spezifische Messungen, usw.) oder einer Analysemethode wie Metaplan®, VSM oder Service-Blueprint durchgeführt werden.

Das Ziel dieser Etappe ist das Verstehen des Problems sowie seiner Ursachen. Die Schlussfolgerungen dieser Etappe zeigen den Weg auf für die Suche nach Lösungen in der nächsten Etappe.

3. Etappe: Mindestens zwei Lösungen entwickeln

Die dritte Etappe entspricht der kreativen Phase des Problemlösungsprozesses. Sicher sollten mindestens zwei, idealerweise aber drei bis fünf Lösungsansätze gefunden werden. Für Anwendungsgebiete wie Logistikorganisationen gibt es schon eine gewisse Anzahl von etablierten Lösungsansätzen wie die Lean– oder Six Sigma-Methode. Für andere Bereiche ist die Suche weniger einfach, vor allem wenn es sich um rein organisatorische Probleme handelt (mangelnde Koordination zwischen Abteilungen, ungenügende Ausbildung oder mangelnde Normen und Regeln, Konfliktsituation, usw.).

4. Etappe: Bestimmen der Entscheidungskriterien

Die Entscheidungskriterien für die Auswahl der besten Lösung werden in der vierten Etappe bestimmt. Sicher ist die in der ersten Etappe definierte Idealsituation der Ausgangspunkt, zusätzlich sollten aber auch die verfügbaren Ressourcen in Zeit und Geld definiert werden. Diese Kriterien werden erst in der vierten Etappe definiert, damit die Kreativität in der vorherigen Etappe nicht «gebremst» wird.

5. Etappe: Falls nötig Szenarien entwickeln

Im Falle von komplexen Problemen besteht die Möglichkeit, dass sich die analysierte Situation in der nahen Zukunft verändern wird. Die entwickelten Szenarien sollten also die möglichen Entwicklungen des Problems reflektieren und anschliessend in die Lösungsauswahlprozedur integriert werden. Hier eine Liste möglicher (fiktiver) Szenarien:

Das Verkaufsniveau eines neuen Produkts (hoch, mittel oder tief);
Die Übergangszeit bis zur Einführung einer neuen Organisation oder eines neuen Werkzeuges (3 Monate, 6 Monate oder 12 Monate).

Diese fünfte Etappe ist besonders wichtig im Hinblick auf die aktuellen Herausforderungen für Logistikketten («The New Normal»).

6. Etappe: Bestimmen der Auswirkungen der Lösungen

Die Auswirkungen der Lösungen werden in der sechsten Etappe bestimmt. Diese Auswirkungen beinhalten den direkten Einfluss auf das Problem sowie die benötigten Ressourcen in Zeit und Geld für die Implementierung. Diese Auswirkungen können qualitativ bestimmt werden (hoch, mittel tief), bei komplexeren Problemen ist aber sicher eine genauere quantitative Bestimmung angebracht.

7. Etappe: Vergleich und Auswahl der Lösungen

In der letzten siebten Etappe wird die beste Lösung gemäss den gewählten Kriterien (und Szenarien) ausgewählt. In dieser Etappe wird auch der Aktionsplan bestimmt, welcher aus kurzfristigen Aktionen für das Lösen der dringendsten Probleme sowie langfristigen Aktionen für das Beheben der Problemursachen besteht.

Zusammenfassung

Der präsentierte Problemlösungsprozess entspricht einem allgemeinen Ansatz für die Lösung von komplexen Problemen. Die Anwendung einer solchen Methode garantiert nicht nur die Wahl von robusten Lösungen, sie fördert auch die Zusammenarbeit und Kommunikation zwischen verschiedenen Abteilungen und Funktionen.

Zusätzliches Material

Zusammenfassung der Problemlösungsmethoden (in Englisch): PDF

Referenzen

George M. L., J. Maxey, D. Rowlands und M. Price. 2004. The Lean Six Sigma Toolbook: A Quick Reference Guide to 100 Tools for Improving Quality and Speed. McGraw-Hill, New York (in Englisch)
Grünig R. und R. Kühn. 2017. Entscheidungsverfahren für komplexe Probleme, 2^nd edition. Springer, Heidelberg
Isaksen S. G., K. B. Dorval et D. J. Treffinger. 2010. Creative Approaches to Problem Solving: A Framework for Innovation and Change. Sage, Los Angeles (in Englisch)

Erstellen von Leistungskennzahlen mit Excel/Jet Reports

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die Verfügbarkeit von Leistungskennzahlen und Datenanalysen ist für die Arbeit mit einem ERP-Systemen unabdingbar. Solche Analysen erlauben das Darstellen von Daten, wie sie im EPR-System nicht vorgesehen sind.

Die Daten eines ERP-Systems sind in einer Vielzahl von Tabellen abgespeichert und die verschiedenen Reporting-Werkzeuge unterscheiden sich in der Art und Weise, wie auf diese Tabellen direkt oder «nur» indirekt zugegriffen werden kann. Die Lösung Excel/Jet Reports für MS Navision (Microsoft Dynamics 365) ist eine Lösung, werden einen direkten Zugriff auf die Daten im EPR-System erlaubt, und ist damit vergleichbar mit der Lösung SAP Query für das ERP-System SAP.

Solche Reporting-Werkzeuge sind weniger kostenintensiv als Lösungen, welche auf vorgefertigten Datenstrukturen (Data cubes) und Abfragen basieren (Business Intelligence BI). Allerdings verlangen diese Lösungen vom Architekten (Designer) der Analysen (Datenbankabfragen) gewisse Kenntnisse der Datenstruktur innerhalb des ERP-Systems.

Das Ziel dieses Artikels ist, einen kurzen Einblick in die Funktionsweise von Excel/Jet Reports zu geben.

Wichtige Funktionen

Jet Reports entspricht einer Zusatzfunktion (add-in) für Excel und erlaubt das Ausführen von direkten Abfragen der ERP-Daten. Generell können zwei verschiedene Benützergruppen von Excel/Jet Reports unterschieden werden. Zur ersten Gruppe gehören die Designer, welche den kompletten Zugriff auf alle Funktionen haben und entsprechend die Jet Report-Datenbankabfragen erstellen und modifizieren können. Zur zweiten Gruppe gehören die Anwender (User), welche die Abfragen «nur» ausführen können.

Die Jet Reports-Abfragen können mit Hilfe der visuellen Werkzeugen Table Builder und Jet Function Wizard erzeugt werden, welche sehr hilfreich sind, um die Funktionsweise von Jet Reports zu erkunden. In diesem Artikel wird aber nur das Erzeugen der Abfragen direkt in Excel ohne Hilfsmittel erklärt, da diese Option eine grössere Flexibilität vor allem bei komplexen Abfragen aufweist.

Die Anzahl der in Excel/Jet Reports verfügbaren Funktionen und Parameter ist sehr hoch, die in diesem Artikel präsentieren Funktionen sind aber ausreichend, um die meisten typische Abfragen zu erzeugen. In den folgenden Beispielen sind die Abfragen definiert für Tabellen (mit fiktiven Daten) des ERP MS Dynamics NAV.

+Hide+Auto+Values

In jedem Excel/Jet Report befindet sich in der A1-Zelle mindestens die Schlüsselwörter AUTO+HIDE, welche die erste Kolonne und Zeile verbergen und alle Schlüsselwörter automatisch ausführen lassen. Zusätzliche optionale Schlüsselwörter sind +VALUES (wandelt alle Formeln in Werte um) und +LOCK (verhindert die Manipulation der Formeln).

NL(‘’Table’’)

Die Funktion NL(‘’Table’’) ist die primäre Funktion für die Abfrage von Daten und hat die folgende Syntax:

=NL(‘’Table’’; ‘’Name der Tabelle’’ ; Feld1 ; ‘’Filter für Feld1’’ ; ‘’Feld2’’ ; ‘’Filter für Feld2‘’; … )

Im folgenden Beispiel wird die produzierte Menge des Artikels ‘’12345’’ mit Datum und Auftragsnummer aus der Tabelle ‘’Item Ledger Entry’’ extrahiert. ‘’Item Ledger Entry’’ ist eine der wichtigsten Tabellen, da sie alle Lagertransaktionen aller Artikel beinhaltet (Warenein- und Warenausgang).

Detail der Excel/Jet Reports-Abfrage "Table" — Detail der Excel/Jet Reports-Abfrage „Table“

Durch das Ausführen der Abfrage erhält man das folgende Resultat (Auszug):

Resultat der Excel/Jet Reports-Abfrage "Table" — Resultat der Excel/Jet Reports-Abfrage „Table“

NL(‘’Link’’) und LinkField(‘’Name der Tabelle’’ ; ‘’Name des Feldes’’)

Um Daten von mehreren Tabellen zu extrahieren, müssen die Tabellenschlüssel mit Hilfe der Funktion NL(‘’LINK’’) verbunden werden. Im folgenden Beispiel werden die Tabellen ‘’Item’’ und ‘’Item Ledger Entry’’ durch das Schlüsselfeld ‘’Item No.’’ verbunden:

=NL(‘’Link’’ ; ‘’Item’’ ; ‘’Item Ledger Entry’’ ; ‘’No.’’ ; ‘’=Item No.’’ ; Feld1 ; Filter für Feld1 ; …)

Dies erlaubt nun die Extraktion der Daten der vorherigen Abfrage zusammen mit Daten der Tabelle ‘’Item’’ mit Hilfe der Funktion LinkField:

=Linkfield([Item]; [Feld der Tabelle Item])

Das folgende Beispiel kombiniert die Tabellen ‘’Item Ledger Entry’’ und ‘’Item’’ für die Extraktion der Lieferungen des Lieferanten ‘’23425’’ ab einem gewissen Datum:

Detail der Excel/Jet Reports-Abfrage "Link" — Detail der Excel/Jet Reports-Abfrage „Link“

Durch das Ausführen der Abfrage erhält man das folgende Resultat (Auszug):

Resultat der Excel/Jet Reports-Abfrage "Link" — Resultat der Excel/Jet Reports-Abfrage „Link“

NP(‘’Formula’’ ;’’=Excel-Formel’’)

Die Funktion NP(‘’Formula’’) erlaubt die Integration von Excel-Formeln in die Excel/Jet Report-Abfragen und erlaubt eine wesentliche Erweiterung der Analysemöglichkeiten der extrahierten Daten.

Im folgenden Beispiel wird überprüft, ob sich das Lieferdatum vor oder nach einem bestimmten Datum befindet. Die Syntax [@[Feldname]] erlaubt der Zugriff auf die Felder der Abfrage:

=NP(‘’Formula’’; ‘’=WENN( [@[Posting Date]]>01.05.2020 ; WAHR ; FALSCH) ’’)

Zusammenfassung

Jet Reports ist ein sehr flexibles Werkzeug für das Erstellen von Datenbankabfragen in Excel für MS Navision (Microsoft Dynamics 365). Es hat den Vorteil, dass alle ERP-Daten direkt verfügbar sind und dabei keine spezifischen Abfragen oder Daten (data cubes) von der IT-Abteilung benötigt werden. Um aber eine zu grosse Vermehrung von unterschiedlichen Excel-Dateien in einem Unternehmen zu verhindern, wird empfohlen, Jet Reports vor allem für das Erstellen von Prototypen von spezifischen Abfragen zu verwenden. Anschliessend können diese Prototypen in Reporting-Werkzeugen mit Web-Interface implementiert werden, welche sich besser eignen für das Verteilen von Leistungskennzahlen und Analyse-Daten in einem Unternehmen.

Referenzen

Visuelle Planungstafeln

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die visuelle Planung der Produktion erlaubt ein einfaches Teilen aller wichtigen Informationen mit allen Mitarbeitern. Eine solche visuelle Kommunikation stellt sicher, dass alle Mitarbeiter die gleichen Informationen besitzen in Bezug auf die aktuellen Prioritäten, Ziele und Aufgaben.

Viele ERP-Systeme besitzen die Möglichkeit einer Integration von einem MES (Manufacturing Execution System), welches das Verfolgen der Effizienz und Leistung der Produktion in Echtzeit erlaubt. Ein solches Werkzeug hat den Vorteil der Integration der Daten innerhalb des ERP-Systems. Allerdings zeigt die Erfahrung, dass die von solchen Systemen verlangte hohe Datenqualität nicht immer leicht zu erreichen ist.

Visuelle Planungstafeln bieten eine interessante Alternative, da sie eine einfache und effiziente Planung erlauben zu einem Bruchteil der Kosten eines MES.

Planung einer Produktionsabteilung

Die in der nächsten Figur illustrierten Planungstafel ist ein Beispiel für die Planung und Steuerung einer Produktionsabteilung. Im Folgenden sind die wichtigsten Planungstafel-Elemente aufgelistet, welche mit Hilfe einer metallischen Tafel und magnetischen Symbolen realisiert werden können:

Zeitachse: Die Zeitachse erlaubt das Verfolgen der aktuellen Situation der Produktion mit Hilfe dem roten Streifen. Dabei ist sehr wichtig, dass eine Zeiteinheit gewählt wird, welche nicht (unnötig) die Planungskomplexität erhöht (typische Einheit = 1 Tag oder 1 Schicht);
Planung der einzelnen Maschinen: Die Planung der Maschinen sollte die kommenden Produktionsaufträge für die nächsten Tage visualisieren. Falls nötig können auch spezifische Aufgaben wie der Unterhalt oder das Einrichten in die Planung aufgezeigt werden. Generell sollten die Positionen der Aufgaben regelmässig angepasst werden in Bezug auf die Zeitachse, damit sie der effektiven Situation entsprechen (roter Streifen);
Planung der Mitarbeiter: Die Planung der Mitarbeiter dient vor allem dem Verfolgen der geplanten und aktuellen Absenzen. Eine solche Planung erlaubt eine einfache Kontrolle der benötigten Ressourcen für das Ausführen einer Aufgabe (Produktion, Einrichten, usw.).

Visuelle Planungstafel für eine Produktionsabteilung — Visuelle Planungstafel für Produktionsabteilung

Eine solche Planungstafel sollte mindestens einmal pro Tag aktualisiert werden und angewendet werden, um die aktuellen Prioritäten und Aufgaben zusammen mit allen Mitarbeitern zu koordinieren.

Analyse der Effizienz einer Produktionsabteilung

Das folgende Beispiel entspricht dem visuellen Verfolgen der Effizienz einer Produktionsabteilung. Ein solches Werkzeug kann angewendet werden, um die Produktion sowie die Störungen (Pannen, Qualitätsprobleme, mangelnde Ressourcen, usw.) detailliert zu analysieren im Falle einer zu tiefen Leistungsfähigkeit.

Visuelle Planungstafel für die Überwachung der Leistung und Effizienz — Visuelle Planungstafel für die Überwachung der Leistung und der Effizienz

Ein solche detaillierte Analyse der Produktion sollte generell nur durchgeführt werden, bis die Korrekturmassnahmen eingeführt worden sind (siehe Lean-Verschwendung: (Zu) komplizierte Prozesse).

Planung einer auftragsgesteuerten Produktion

Die folgende visuelle Planungstafel erlaubt die Steuerung einer auftragsgesteuerten Produktionsabteilung (Einrichten, Störungen und gelieferte Mengen). Dieses Beispiel zeigt auch, dass die kumulierte (ungefähre) Produktionsleistung mit einfachen Mitteln verfolgt werden kann.

Visuelle Planungstafel für auftragsgesteuerte Produktionsabteilung

Zusammenfassung

Die präsentierten visuellen Planungstafeln sind einfach zu implementieren und können für die einfache und kosteneffiziente Planung und Steuerung von Produktionsabteilungen verwendet werden. Diese Planungstafeln können idealerweise auch in ein Lean-Programm integriert werden, da die visuelle Planung ein wichtiger Bestandteil dieses Konzepts ist (Kanban-Plantafeln).

Visuelle Planungstafeln können auch dazu verwendet werden, um visuelle Konzepte für die Steuerung der Produktion zu testen, welche anschliessend in einem MES implementiert werden können.

Hierarchische Planung

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Die hierarchische Planung basiert auf einer Problemlösungsstrategie, in welcher ein ursprünglich komplexes Gesamtproblem in einfacher zu beherrschende Unterprobleme aufgeteilt wird. In der hierarchischen Planung werden also aufeinanderfolgende Planungsebenen definiert mit einem schrittweise erhöhten Detailgrad (von tief zu hoch) der Planungsparameter.

Drei Planungsebenen

Die folgende Figur illustriert die in der hierarchischen Planung definierten drei Planungsebenen.

Die Planung beginnt also in der ersten Ebene, welche den Rahmen definiert für die nachfolgenden Planungsebenen. Diese erste Planungsebene hat die Aufgabe, langfristig den geplanten gesamten Bedarf mit den geplanten kritischen Ressourcen abzugleichen. Anschliessend wird die zweite Planungsebene ausgeführt, welche der Planung der Fertigprodukte entspricht. Diese zweite Planungsebene hat die Aufgabe, dass die Fertigprodukte gemäss dem geplanten Absatz verfügbar sind. In der dritten Planungsebene wird schlussendlich sichergestellt, dass die Komponenten und Baugruppen verfügbar sind für die geplante Produktion der Fertigprodukte.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu betonen, dass die in einer Planungsebene begangenen Planungsfehler im Prinzip nicht in den nachfolgenden Planungsebenen korrigiert werden können. Aus diesem Grunde ist die Planungsqualität der ersten Planungsebene wesentlich für das Erreichen eines optimale Liefergrades. Der Sales and Operations Planning Process S&OP liefert einen etablierten Standard für diese erste Planungsebene.

Erste Ebene: Langfristplanung

Einer der wichtigsten Parameter der Langfristplanung ist der Planungshorizont, welcher mindestens die komplette kumulierte Durchlaufzeit der Fertigprodukte abdecken sollte. Zudem sollte der Planungshorizont lang genug sein, um grosse Kapazitätsänderungen rechtzeitig planen zu können. Ein anderer wichtiger Parameter ist die Auswahl der Produktefamilien, für welche eine Produktionskapazität (Flaschenhals) sowie einen Gesamtbedarf bestimmt werden kann. Im Falle einer segmentierten Produktion (Produktionslinien pro Produktefamilie) ist diese Auswahl einfach zu bewerkstelligen. Im gegenteiligen Fall kann diese Auswahl von den Schlüsselprodukten ausgehen mit den höchsten Auftragsvolumen. Generell sollte die Langristplanung, welche etwa einmal pro Monat durchgeführt wird, alle Daten und Engpässe der gesamten Logistikkette integrieren (siehe S&OP).

Zweite Ebene: Mittelfristplanung

Die zweite Planungsebene entspricht der Planung der Fertigprodukte entsprechend dem Bedarf (Vorhersagen und feste Bestellungen). Diese Mittelfristplanung wird oft auch Programmplanung (Master Production Schedule MPS) genannt und sollte nicht nur die Verfügbarkeit der Fertigprodukte sicherstellen, sondern auch einen «machbaren» Produktionsplan garantieren. Zudem können in dieser Planungsebene (zu) grosse Lastschwankungen verhindert werden durch das «Glätten» der Produktion. Solche Lastschwankung können bei Logistikketten den bullwhip effect (oder Peitscheneffekt) auslösen, welche zu grossen Leistungsverlusten führen können.

Dritte Ebene: Kurzfristplanung

Das dritte Planungsniveau entspricht der täglichen Werkstattplanung und stellt sicher, dass alle Komponenten und Baugruppen verfügbar sind für die vorgesehene Produktion der Fertigprodukte. Diese tägliche Produktionskontrolle ist wichtig für das frühzeitige Erkennen von kritischen Unterschieden zwischen der geplanten und der effektiv ausgeführten Produktion.

Zusammenfassung

Die hierarchische Planung ist der etablierte Ansatz für eine bessere Beherrschung der Planungsaufgabe von komplexen Produktionssystemen. Eine Alternative dazu ist das Verwenden von Planungssystemen (Advanced Planning and Scheduling Systems APS) welche im Prinzip ausgehend von einer Nachfrage automatisch die Planung für die ganze Logistikkette erstellen. Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die für solche Lösungen benötigte hohe Datenqualität (verfügbare Kapazitäten, effektive Durchlaufzeiten, Prioritäten, usw.) nicht immer leicht zu erreichen ist.

Sales & Operations Planning (S&OP)

3 November 2021 / Christoph Hachen / Keine Kommentare

Der S&OP Prozess entspricht der Langfristplanung und integriert alle wichtigen Funktionen der Logistikkette, um für den vorgesehenen Bedarf die bestmögliche Kapazität bereitzustellen. Es handelt sich also um einen monatlichen Entscheidungsprozess, welcher generell in fünf Etappen durchgeführt wird. Die nächste Figur illustriert die für diesen Prozess benötigten Information.

Der in diesem Artikel präsentierte S&OP Prozess entspricht einem Standard, die einzelnen Elemente können aber je nach Art des Unternehmens eine andere Gewichtung erhalten. So oder so sollte aber dieser Prozess der Direktion genug Informationen geben, um die richtigen langfristigen Entscheide zu fällen.

Gemäss der hierarchischen Planung entspricht der S&OP Prozess der ersten Planungsebene.

Konzept Sales and Operations Planning Process S&OP — S&OP Konzept

Prozess

Der S&OP Prozess besteht aus fünf verschiedenen Etappen, welche meistens einmal pro Monat ausgeführt werden. Das Ziel dieser Etappen ist das Bereitstellen der benötigten Daten für die Entscheidungsfindung der Direktion.

1. Etappe: Aktualisierung der Daten

Das Ziel der ersten Etappe ist die Aktualisierung und Analyse aller Leistungskennzahlen (KPI). Im Rahmen des S&OP Prozesses ist es dabei besonders wichtig, alle Abweichungen zwischen der geplanten und effektiv realisierten Produktion zu messen (Produktionsmengen, Einkauf, Vorhersagen, Investitionen, usw.).

2. Etappe: Konsolidierung des Bedarfs

In der zweiten Etappe wird der aktuelle Bedarf und die Vorhersage konsolidiert. Dabei sind die wichtigsten Elemente 1) die wichtigsten Abweichungen zwischen Vorhersagen und Verkäufe, 2) die Einführung neuer Produkte, 3) der Ersatz oder die Annullierung von Produkten, 4) Werbeaktionen sowie 5) die Vorhersagen. Zudem sollten in dieser Etappe die Prioritäten in Bezug auf die wichtigsten Märkte, Kunden und Rückstände aktualisiert werden.

3. Etappe: Planung der Kapazitäten

Die langfristige Kapazitätsplanung der eigenen Produktionsmittel sowie der Lieferanten wird in der dritten Etappe ausgeführt. Um die Komplexität dieser Aufgabe zu verkleinern, werden in diesem Schritt nur die kritischen Kapazitäten (Engpässe) analysiert.

4. Etappe: Abgleich zwischen Bedarf und Kapazitäten

In der vierten Etappe werden die kritischen Abweichungen zwischen dem konsolidierten Bedarf sowie den geplanten Kapazitäten identifiziert. Diese kritischen Abweichungen werden in der letzten Etappe der Direktion kommuniziert, falls sie nicht reduziert werden können durch eine Änderung der Produktions- und Absatzpläne.

5. Etappe: Entscheid durch Direktion

In der letzten Etappe des S&OP Prozesses werden durch die Direktion die Leistungskennzahlen (KPI) sowie die wichtigsten Abweichungen zwischen den Produktions- und Absatzplänen analysiert. Diese Informationen sollten der Direktion erlauben, die richtigen langfristigen Entscheide für die Planung der Logistikkette zu fällen.

Die im S&OP Prozess festgelegte Bedarfs- und Kapazitätsplanung bildet den Rahmen für die in der zweiten Planungsebene definierte Programmplanung (Master Production Schedule MPS).

Zusammenfassung

Der S&OP Prozess ist unabdingbar, um die Produktionsmittel für den vorgesehenen Bedarf so kostengünstig wie möglich zu organisieren. Die Einführung dieses Prozesses ist aber nicht immer einfach, obschon er auf einer einfachen Logik beruht. Die folgende Liste fasst die kritischsten Elemente zusammen:

Die Zusammenarbeit und Synchronisierung zwischen den verschiedenen Funktionen des Unternehmens (Produktion, Verkauf, Produkteentwicklung, Finanz, usw.);
Die Verfügbarkeit von verlässlichen Leistungskennzahlen;
Die Messung der Abweichung zwischen den Vorhersagen und den effektiv realisierten Verkäufen.

Es ist sehr schwierig, im aktuellen dynamischen Umfeld («The New Normal») den perfekten S&OP Prozess zu definieren. Es ist deshalb unerlässlich, dass dieser Prozess in einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess integriert ist und regelmässig den aktuellen Bedingungen angepasst wird.

Zusätzliches Material

Zusammenfassung des S&OP Prozesses (in Englisch): PDF

Referenzen

Dougherty J. und C. Gray. 2006. Sales & Operations Planning – Best Practices. Partners for Excellence, Belmont (in Englisch)
Sheldon, D. H. 2006. World class sales and operations planning: a guide to successful implementation and robust execution. J. Ross Publishing, Ft. Lauderdale (in Englisch)