21. Mai 2014

APS-Systeme: Optimierung und Erfahrungswissen

Advanced Planning and Scheduling (APS)-Systeme unterstützen eine vorausschauende Planung über mehrere Wertschöpfungsstufen vom Lieferanten bis zum Kunden – oder auch darüber hinaus. Dazu ermitteln sie Abhängigkeiten zwischen Prozessen und deren Auswirkung auf Terminierung und Kapazitätsbedarf. Die Planung und Terminierung der Prozesse wird unterstützt durch Visualisierungen, Regeln und Optimierungsverfahren.

Existieren mehrere Engpässe, die bereits rund um die Uhr ausgelastet sind und nicht substituierbar sind, wird Kapazität zur harten Randbedingung. Ist gleichzeitig das Auftragsvolumen sehr hoch oder die Produktionsstruktur sehr komplex – z. B. wenn mehrere Vorgänge eines Auftrages am selben Engpass bearbeitet werden – erweist sich eine Optimierung oder Automatisierung, siehe auch Business Intelligence, als willkommene Unterstützung. Die meisten APS-Systeme legen den Schwerpunkt auf eben diese Optimierung und überspringen dabei die Grundlagen zur interaktiven Planung ganz oder teilweise.

Wie optimal ist eine Optimierung?

Mathematisch gesehen liefert eine Optimierung stets das beste Ergebnis, allerdings nur entsprechend der definierten Zielsetzungen und Randbedingungen. Für die Kernaufgaben der APS-Systeme – Produktionsplanung und Terminierung – ist es aufgrund der kombinatorischen Möglichkeiten der Reihenfolgebildung jedoch nicht möglich, eine mathematische Optimierung durchzuführen. Stattdessen werden mathematische Heuristiken verwendet, die in absehbarer Zeit eine möglichst gute Lösung finden. Diese Heuristiken werden meist ebenfalls als Optimierung bezeichnet. Als Beispiel sei die Palettierung beziehungsweise die Block-Heuristik in der Intralogistik genannt.

Aus der nachfolgenden Betrachtung sind Optimierer für eine vereinfachte, periodenbezogene Grobplanung ausgenommen, da diese aufgrund ihrer simplifizierten Aufgabenstellung andere Optimierungsalgorithmen erlauben. Diese Vereinfachungen führen aber dazu, dass viele Produktionsrandbedingungen nicht abbildbar sind und Mängel wie unkontrollierte Überlappungen der Bearbeitung und/oder unkontrollierte Dehnungen der Durchlaufzeit auftreten.

Eine Vergleichbarkeit von Optimierern fällt schwer, da die Optimierungsaufgaben je nach Datenmodell (also je APS-System), Unternehmen und Auftragslage unterschiedlich sind. Was aber für alle Optimierer gilt: Jede Optimierung hat ihre Grenzen und liefert in der Praxis – ganz anders als der Name vermuten lässt – i. a. nicht das betriebswirtschaftlich beste Ergebnis.

APS: Die Grenzen der Optimierung

Der Extremfall für den Einsatz der Optimierung besteht darin, dass der Optimierer des APS-Systems die Fertigung steuert und dabei den Planer ersetzt. Dies funktioniert in der Praxis nur in Ausnahmefällen. So hilfreich und aufwandssparend eine Optimierung sein kann, so problematisch sind die Versuche, den Planer zu übergehen. In vielen Fällen scheitern diese Ansätze einfach an den schlechten Ergebnissen. In anderen Fällen – falls das Verbesserungspotenzial zur vorherigen Planung groß genug ist – bleibt das Resultat hinter den Möglichkeiten zurück.

Die häufigsten Mängel eines Optimierungsergebnisses sind unnötig hohe Verspätungen zum Kunden, hohe Umlaufbestände und inkonsistente Planungsergebnisse. Hierdurch ergibt sich eine Verlagerung des Aufwandes von der Planung zur Stammdatenpflege und zur Problembehebung auf der Ausführungsebene. Letzteres ist problematisch, weil sich damit eine informelle Parallelorganisation etabliert, die die Planungsvorgaben immer häufiger ignoriert.

Die Mängel in den Optimierungsergebnissen haben im Wesentlichen vier Gründe:

  1. Mangelnde Stammdatenqualität
  2. Schlechte Ausgangsbasis für die Optimierung
  3. Flexibilität der Organisation wird nicht hinreichend berücksichtigt
  4. Unzureichender Informationsgehalt

Somit hinkt das Optimierungsergebnis, zumindest was diese Punkte betrifft, der Planung seitens des Planers hinterher. Versuche, die Komplexität der Wirklichkeit systemtechnisch abzubilden, haben sich als Irrweg erwiesen. Häufig führt bereits eine moderate Erweiterung des Detaillierungsgrades dazu, dass APS-Systeme aufgrund ihrer Komplexität nicht mehr bedienbar sind – was wiederum zu anderen Fehlern führt.

Fazit: Um das betriebswirtschaftliche Potenzial der Planung auszuschöpfen, ist es dringend erforderlich, dass dem Planer hinreichende Analyse- und Eingriffsmöglichkeiten geboten werden. Fehlen diese interaktiven Eingriffsmöglichkeiten, können weder die häufigen Mängel der unnötigen Verspätungen behoben werden, noch existieren Reaktionsmöglichkeiten für Aufträge mit besonderer Priorität. Verlassen sich Unternehmen allein auf die mangelhafte Optimierung durch das APS-System, so zeigt sich ein weiterer problematischer Aspekt: Die Frage der Verantwortung für den Plan. Wenn der Planer nicht mehr planen kann, wer ist dann verantwortlich für geringe Liefertreue und hohe Bestände?

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter Welche Anforderungen ein APS-System erfüllen muss – Teil I sowie unter Welche Anforderungen ein APS-System erfüllen muss – Teil II.

Bildquelle: © Wassermann AG

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