Elektronische Leitstände dienen dazu, die Feinplanung von Arbeitsgängen der Produktionsaufträge vorzunehmen. Durch Leitstände werden bestimmte Teilaufgaben der Produktionsplanung- und –steuerung, die detaillierte und aktuellere Daten voraussetzen, aus monolithischen ERP-Systemen ausgelagert und in Form eigenständiger Anwendungssysteme betrieben. Leitstände verfeinern aufbauend auf Informationen der Betriebsdatenerfassung Planungsergebnisse von ERP-Systemen.
Motivation und Begriff
Die PPS-Komponenten von ERP-Systemen sind nicht in der Lage, eine detaillierte Belegungsplanung für die Betriebsmittel vorzunehmen, da entsprechend detaillierte und aktuelle Daten in ERP-Systemen im Allgemeinen nicht zur Verfügung stehen. Deshalb ist es sinnvoll, dass die PPS-Komponenten lediglich Grobpläne erzeugen. Um dieses Defizit von ERP-Systemen abzumildern, wurden elektronische Leitstände eingeführt [Adelsberger, Kanet 1991]. Ein elektronischer Leitstand ist ein Anwendungssystem, das eine Feinplanung für Arbeitsgänge durchführt, Rückmeldungen aus der Produktion entgegennimmt und geeignet behandelt sowie der Verfolgung des Auftragsstatus dient [Kurbel 2005, S. 268]. Im Vergleich zu ERP-Systemen wird mit Leitständen häufiger und mit einem kürzeren Horizont geplant. Leitstände sind ein Ausgangspunkt für die Automatisierung der Fertigungssteuerung [Mertens 2001, S. 169].
Funktionalität
Die durch einen Leitstand bereitzustellende Kernfunktionalität kann im zeitlichen Ablauf wie folgt beschrieben werden [Kurbel 2005, S. 270 f; Rautenstrauch, Turowski 1998]:
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Freigabe der einzuplanenden Aufträge bzw. Arbeitsgänge durch die PPS-Komponenten: Die Arbeitsgänge bzw. geeignet zusammengefasste Mengen unmittelbar aufeinanderfolgender Arbeitsgänge sind dabei mit groben Start- und Endterminen versehen und bereits einzelnen Betriebsmittelgruppen zugeordnet. Die Menge der Arbeitsgänge wird als Arbeitsvorrat bezeichnet. Im Rahmen eines Kapazitätsabgleichs werden die groben Start- und Endtermine gegebenenfalls durch den Leitstand korrigiert.
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Durchführung einer automatischen Belegungsplanung für den Arbeitsvorrat durch den Leitstand: Als Ergebnis erhält man feinterminierte Arbeitsgänge, die in Form von Gantt-Charts auf einer “Feinplanungstafel” visualisiert werden. Das Fertigungspersonal kann die so erhaltenen Belegungspläne manuell oder automatisch anpassen.
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Freigabe der Arbeitsgänge für die Fertigung: Der Status der Arbeitsgänge ändert sich von “geplant” in “freigegeben”.
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Falls Störungen in der Produktion auftreten, werden diese vom BDE-System oder betriebsmittelnahen Steuerungssystemen an den Leitstand gemeldet. Von den Störungen betroffene Arbeitsgänge werden dann manuell oder durch einen Neuaufwurf erneut eingeplant.
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Fertigmeldung eines Arbeitsgangs durch BDE oder andere Steuerungssysteme an den Leitstand: Ein solcher Arbeitsgang wird aus dem Arbeitsvorrat entfernt und an die PPS-Komponente des ERP-Systems zurückgegeben.
In manchen Fällen wird in der Praxis auf eine Belegungsplanung für den gesamten Arbeitsvorrat verzichtet. Lediglich ausgewählte Engpassbetriebsmittel bzw. Arbeitsgänge, die zu bestimmten Aufträgen gehören, werden in die Belegungsplanung einbezogen. Typische Leitstandfunktionalität wird häufig durch MES und APS-Systeme angeboten.
Verfahren
In vielen Leitständen werden Prioritätsregeln verwendet, um Belegungspläne für die Betriebsmittel zu erzeugen [Mertens 2001, S. 172 f]. Dabei wird der Arbeitsvorrat unter Verwendung der jeweiligen Prioritätsregel sortiert. Wenn die nächste Maschine frei wird, wird ihr der Arbeitsgang mit der höchsten Priorität zugeordnet. Teilweise werden in der Praxis anstelle einzelner Prioritätsregeln komplizierte regelbasierte Systeme verwendet. Neben Prioritätsregeln werden insbesondere auch genetische Algorithmen in einer Reihe von Leitständen zur automatischen Erzeugung von Belegungsplänen verwendet. Verfahren der simulationsbasierten Ablaufplanung (“Simulation-based Scheduling”) haben an Bedeutung gewonnen. Weitere Verfahren des Operations Research und der Künstliche Intelligenz kommen zum Einsatz, um hybride Verfahren bereitzustellen. Populär sind Dekompositionsverfahren, die das Belegungsproblem in eine Folge von Belegungsproblemen geringerer Problemgröße zerlegen.
Architektur
Leitstände sind einer Drei-Schichtenarchitektur folgend aufgebaut. Ein Leitstand verfügt typischerweise über eine eigene relationale Datenbank. In manchen Fällen basieren ERP-System und Leitstand auf einer gemeinsamen Datenbank. Die Anwendungsschicht wird von internen Funktionen insbesondere für Belegungsplanungsalgorithmen, Leistungsbewertung von Belegungsplänen sowie von Benutzerfunktionen zur Kapazitätsdisposition sowie Stammdatenverwaltung gebildet. Wesentliche Bestandteile der Präsentationsschicht sind die Feinplanungstafel sowie Funktionen zur Kapazitäts- und Stammdatenrepräsentation. Eine Anzeige von MES-Ergebnissen in Browsern ist verbreitet. Leitstände sind mit ERP- und BDE-Systemen zu koppeln. Dazu kommen unter anderem ereignis- und datenorientierte Kopplungsarchitekturen zum Einsatz.
Literatur
Adelsberger, Heimo H. ; Kanet, John J.: The Leitstand – A New Tool in Computer-Integrated Manufacturing. In: Production and Inventory Management Journal 32 (1991), Nr. 1, S. 43-48.
Kurbel, Karl: Produktionsplanung und –steuerung im Enterprise Resource Planning and Supply Chain Management. 6. Auflage, München, Wien : Oldenbourg Verlag, 2005.
Mertens, Peter: Integrierte Informationsverarbeitung 1: Operative Systeme in der Industrie. 13. Auflage, Wiesbaden : Gabler, 2001.
Rautenstrauch, Claus; Turowski, Klaus: Leitstände zur dezentralen Produktionsplanung und -steuerung. In: Corsten, Hans; Gössinger, Ralf (Hrsg.): Dezentrale Produktionsplanungs- und -steuerungs-Systeme: Eine Einführung in zehn Lektionen. Stuttgart : Kohlhammer Verlag, 1998, S. 145-171