{"id":3752,"date":"2019-04-08T12:33:01","date_gmt":"2019-04-08T10:33:01","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.wi-lex.de\/index.php\/belastungsorientierte-auftragsfreigabe\/"},"modified":"2021-03-30T13:52:23","modified_gmt":"2021-03-30T11:52:23","slug":"belastungsorientierte-auftragsfreigabe","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/wi-lex.de\/lexikon\/inner-und-ueberbetriebliche-informationssysteme\/sektorspezifische-anwendungssysteme\/produktionsplanungs-und-steuerungssystem\/fertigungssteuerung\/belastungsorientierte-auftragsfreigabe\/","title":{"rendered":"Belastungsorientierte Auftragsfreigabe"},"content":{"rendered":"

Hans-Peter Wiendahl<\/a><\/p>\n

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Der Artikel beschreibt ein Verfahren der Auftragsfreigabe, welches im Rahmen der Fertigungssteuerung eingesetzt wird. Es regelt den Zugang der Auftr\u00e4ge an die Arbeitsstationen einer Fertigung periodenweise so, dass er dem voraussichtlichen Abgang entspricht. Damit werden Bestand und Durchlaufzeit auf einem definierten Niveau geregelt.<\/em><\/p>\n

Stellung der belastungsorientierten Auftragsfreigabe (BOA) im Rahmen der Fertigungssteuerung<\/h2>\n

Die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe, im Folgenden mit BOA abgek\u00fcrzt, erf\u00fcllt eine Teilfunktion der Fertigungssteuerung<\/a><\/span>. Diese ist ihrerseits Bestandteil der Produktionsplanung<\/span> und -steuerung<\/a>. Die BOA wurde aufbauend auf den Vorarbeiten Jendralskis [Jendralski 1978] von Bechte erstmals in seiner Dissertation [Bechte 1980] vorgestellt und seitdem von ihm selbst und anderen Autoren zu einem geschlossenen Regelkreis der Fertigungssteuerung weiterentwickelt [Wiendahl 1987, 1991, 1997].<\/p>\n

Die Auftragsfreigabe hat allgemein die Aufgabe, die im Rahmen der Materialbedarfsplanung<\/span> bestimmten Fertigungsauftr\u00e4ge auf ihre Durchf\u00fchrbarkeit zu \u00fcberpr\u00fcfen. Hierbei erfolgt eine differenzierte Aussage dar\u00fcber, ob die verlangten Ablieferungstermine eingehalten werden k\u00f6nnen und ob die erforderliche Kapazit\u00e4t an Fertigungseinrichtungen und Personal zur Verf\u00fcgung steht. H\u00e4ufig \u00fcberpr\u00fcft man im Rahmen der Auftragsfreigabe auch, ob das ben\u00f6tigte Material und die Betriebsmittel, wie Werkzeuge, Vorrichtungen und Pr\u00fcfmittel, verf\u00fcgbar sind. Die als machbar eingestuften Auftr\u00e4ge werden freigegeben, die \u00fcbrigen Auftr\u00e4ge bis zum n\u00e4chsten Planungslauf zur\u00fcckgestellt.<\/p>\n

Gegen\u00fcberstellung der konventionellen und der belastungsorientierten Auftragsfreigabe<\/h2>\n

Aus Abbildung 1a wird die Stellung der Auftragsfreigabe im konventionellen Ablauf der Fertigungssteuerung deutlich. Man erkennt nach der Disposition<\/span>, also der Auftragserzeugung, die f\u00fcnf Schritte der Fertigungsplanung. Die<\/p>\n

Durchlaufterminierung<\/em> erfolgt zun\u00e4chst ohne Kapazit\u00e4tsrestriktionen mit Plandurchlaufzeiten, die einer Durchlaufzeittabelle oder -matrix entstammen, und zeigt auf, ob die gew\u00fcnschten Endtermine grunds\u00e4tzlich erreichbar sind. Die<\/p>\n

Kapazit\u00e4tsrechnung<\/em> lastet die Arbeitsvorg\u00e4nge in die Kapazit\u00e4tskonten der Arbeitsplatzgruppen mit ihren Vorgabezeiten ein, erkennt \u00dcber- und\/oder Unterbelastungen und f\u00fchrt einen<\/p>\n

Kapazit\u00e4tsabgleich<\/em> durch. Nach der<\/p>\n

Verf\u00fcgbarkeitspr\u00fcfung<\/em> von Material, Werkzeugen, Vorrichtungen, Arbeitspapieren usw. erfolgt entweder die<\/p>\n

Auftragsfreigabe<\/em> zur Durchsetzung oder die Auftr\u00e4ge werden so lange zur\u00fcckgestellt, bis die Hinderungsgr\u00fcnde beseitigt sind. In vielen F\u00e4llen erfolgt aber auch dann eine Freigabe, wenn die Kapazit\u00e4tsrestriktionen dies eigentlich nicht zulassen, z. B. weil der Auftrag dringlich ist.<\/p>\n

Die Belastungsorientierte Fertigungssteuerung gliedert demgegen\u00fcber die Funktionen der Fertigungsplanung in die beiden Teilschritte Dringlichkeitspr\u00fcfung<\/em> und Freigabepr\u00fcfung<\/em>, die ihrerseits aus mehreren Teilfunktionen bestehen (Abbildung 1b). Diesen liegen ungeachtet ihrer teilweise gleichen Bezeichnungen grundlegend unterschiedliche Modellvorstellungen und Algorithmen gegen\u00fcber den konventionellen Verfahren zugrunde, auf die sp\u00e4tere Abschnitte eingehen. Der Kern des Verfahrens ist die Belastungsorientierte Auftragsfreigabe, die dem Verfahren seinen Namen gegeben hat und als BOA abgek\u00fcrzt wird.<\/p>\n

Zun\u00e4chst setzt die BOA voraus, dass im Rahmen einer vorangegangenen Kapazit\u00e4tsrechnung <\/em>die insgesamt ben\u00f6tigte Kapazit\u00e4t zur Fertigung der anstehenden Auftr\u00e4ge bereitsteht.<\/p>\n

\"konventioneller<\/p>\n

Abb. 1: Gegen\u00fcberstellung von konventioneller und Belastungsorientierter Fertigungssteuerung<\/p>\n

Der Teilschritt Dringlichkeitspr\u00fcfung<\/span> <\/em>hat die Aufgabe, aus den durch die Disposition bekannten Auftr\u00e4gen die dringlichen Auftr\u00e4ge auszuw\u00e4hlen. Dazu erfolgt zun\u00e4chst ausgehend vom Soll-Endtermin eine R\u00fcckw\u00e4rtsterminierung<\/em> aller Auftr\u00e4ge mit Plandurchlaufzeiten, die z. B. mit Hilfe der sog. Betriebskennlinien bestimmt werden k\u00f6nnen und individuell auf die einzelnen Arbeitspl\u00e4tze abgestimmt sind. Die nach Startterminen sortierten Auftr\u00e4ge werden bis zu einem w\u00e4hlbaren zeitlichen Vorgriffshorizont im Rahmen der Dringlichkeitsauswahl<\/em> als dringlich eingestuft, die \u00fcbrigen Auftr\u00e4ge bis zum n\u00e4chsten Planungslauf als nicht dringlich zur\u00fcckgestellt.<\/p>\n

Die eigentliche Freigabepr\u00fcfung<\/em> beginnt mit einer Belastungsrechnung<\/em>, die im Gegensatz zum konventionellen Verfahren nicht s\u00e4mtliche durch die Auftr\u00e4ge betroffenen Planungsperioden betrachtet, sondern nur die Belastung der n\u00e4chsten Planungsperiode berechnet. Sp\u00e4ter anfallende Arbeitsg\u00e4nge werden hinsichtlich ihrer Belastung mit Hilfe eines speziellen Algorithmus auf die erste Periode umgerechnet. Je Kapazit\u00e4tseinheit wird nun f\u00fcr jeden Arbeitsgang gepr\u00fcft, ob ein maximaler Belastungswert (die sog. Belastungsschranke) \u00fcberschritten wird oder nicht.\u00a0 Die Belastungsschranke korrespondiert mit der Plandurchlaufzeit. An dieser Stelle kann simultan auch eine Verf\u00fcgbarkeitspr\u00fcfung<\/em> auf Personal, Material, Werkzeuge und Arbeitspapiere stattfinden.<\/p>\n

Als Ergebnis erh\u00e4lt man eine Liste der freigegebenen Auftr\u00e4ge, die anschlie\u00dfend zur Durchsetzung mit den bereits erl\u00e4uterten Teilfunktionen Reihenfolgebildung, Arbeitsverteilung und Bereitstellung weiterbehandelt werden. Die abgewiesenen Auftr\u00e4ge werden als Auftragsr\u00fcckstellung<\/em> aufgelistet und die Arbeitsg\u00e4nge mit den entsprechenden Kapazit\u00e4tsgruppen genannt, die zur Abweisung f\u00fchrten. Je nach Bedeutung der Auftr\u00e4ge kann durch Sonderma\u00dfnahmen dennoch eine Freigabe zun\u00e4chst abgewiesener Auftr\u00e4ge erreicht werden. Auch eine Zwangsfreigabe ist m\u00f6glich.<\/p>\n

Insgesamt zielt die BOA darauf ab, je Periode nur soviel Arbeit freizugeben, wie voraussichtlich in der n\u00e4chsten Periode abgearbeitet werden kann. Statt einer detaillierten und aufwendigen Kapazit\u00e4ts- und Terminrechnung wird lediglich der Zugang an Auftr\u00e4gen kontrolliert. Die auf die Kapazit\u00e4t abgestimmte Freigabe bewirkt ein stabiles Bestandsniveau und damit sichere Durchlaufzeiten.<\/p>\n

Verfahren der BOA<\/h2>\n

Wie bereits erw\u00e4hnt, wird an jeder Arbeitsstation am Beginn jeder Periode soviel Arbeit freigegeben, wie aufgrund der voraussichtlichen Leistung in dieser Periode abgearbeitet wird. Die BOA stellt also die mittlere Belastung entsprechend der mittleren Leistung ein. Damit wird der mittlere Bestand geregelt, damit indirekt die mittlere Reichweite und somit schlie\u00dflich die mittlere Durchlaufzeit der Auftr\u00e4ge an der Arbeitsstation.<\/p>\n

Abbildung 2 verdeutlicht die Zusammenh\u00e4nge am idealisierten<\/p>\n

Durchlaufdiagramm<\/em> eines Arbeitsplatzes. Ein Durchlaufdiagramm beschreibt den Zugang und Abgang von Auftr\u00e4gen einer Arbeitsstation mit Hilfe je einer Summenkurve [Wiendahl 1997, S. 79 ff]. Man erkennt links von der Ordinate (Vergangenheit) ein St\u00fcck der Zugangs- und Abgangskurve, gefolgt von einem idealen (Plan)-Durchlaufdiagramm (Zukunft). Es entsteht aus der idealen Abgangskurve entsprechend der Planleistung<\/em> und der um die Plandurchlaufzeit<\/em> waagerecht in Richtung Vergangenheit versetzten parallelen idealen Zugangskurve. Deren Steigung entspricht der Planbelastung<\/em>. Die Plandurchlaufzeit kann mit Hilfe logistischer Kennlinien bestimmt werden [Nyhuis, Wiendahl 2003, S. 186 ff]<\/p>\n

\"Durchlaufmodell<\/p>\n

Abb. 2: Durchlaufmodell der BOA<\/p>\n

Die Summe aus Planabgang und Planbestand hei\u00dft Belastungsschranke<\/span>.<\/em> Da der Restbestand infolge unvermeidlicher Abweichungen meist nicht dem Planbestand entspricht, wird immer so viel Arbeit freigegeben, dass die Summe von Restbestand und Freigabe gerade dem Wert der Belastungsschranke entspricht. Das Verfahren korrigiert so bei jedem Freigabelauf eventuell aufgetretene Abweichungen, sei es auf der Abgangs- oder auf der Zugangsseite.<\/p>\n

Diese Vorgehensweise ist f\u00fcr den jeweils n\u00e4chsten Arbeitsgang eines Auftrages leicht zu realisieren. Wie sieht es aber mit der Freigabe des n\u00e4chsten, \u00fcbern\u00e4chsten usw. Arbeitsvorganges aus? Diese Arbeitsvorg\u00e4nge werden in der Regel ja nicht in derselben Periode bearbeitet wie der erste Arbeitsvorgang.<\/p>\n

Dieses Problem wird mit Hilfe des so genannten Abwertungsfaktors<\/em> gel\u00f6st. Dieser ber\u00fccksichtigt die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Auftrag in der n\u00e4chsten Planperiode an einer Arbeitsstation zur Verf\u00fcgung steht, wenn dieser vorher noch einen oder mehrere andere Arbeitsstationen durchlaufen muss. F\u00fcr einen Auftrag in der Warteschlange entspricht die Wahrscheinlichkeit, in der kommenden Periode abgefertigt zu werden, dem Quotienten aus Planabgang und Belastungsschranke. Es steht n\u00e4mlich die Summe aus Restbestand plus Freigabe (gleich Belastungsschranke) zur Abarbeitung zur Verf\u00fcgung. Davon k\u00f6nnen offensichtlich nur soviel Auftr\u00e4ge fertig gestellt werden, dass ihr Arbeitsinhalt den Planabgang nicht \u00fcberschreitet.<\/p>\n

Bei mehreren Arbeitsschritten m\u00fcssen die Abwertungsfaktoren aller vor dem betrachteten Arbeitsgang liegenden Arbeitssysteme miteinander multipliziert werden. Eine genaue Ableitung findet sich in [Wiendahl 1997 S. 291 ff]. Auf diese Weise ist es m\u00f6glich, bei der Auftragsfreigabe nur die Belastung der n\u00e4chsten Planperiode zu betrachten, gleichwohl aber auch die Belastung zuk\u00fcnftiger Perioden zu ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n

Aus diesen Vor\u00fcberlegungen ergeben sich die in Abbildung 3 zusammengefassten Verfahrensschritte der BOA, wie sie bereits in Abbildung 1 angedeutet wurden [Wiendahl 1997, S. 289 ff].<\/p>\n

\"Verfahrensschritte<\/p>\n

Abb. 3: Verfahrensschritte der BOA<\/p>\n

Die aus der Disposition bekannten Auftr\u00e4ge werden ausgehend vom Endtermin zun\u00e4chst einer R\u00fcckw\u00e4rtsterminierung mit den Plandurchlaufzeiten der betreffenden Arbeitsstationen unterzogen. Durch Umsortieren nach dem Starttermin erkennt man, welche Auftr\u00e4ge in welcher Reihenfolge zu starten sind. Auch wenn der Starttermin in der Vergangenheit liegt, findet keine \u00dcbergangszeitverk\u00fcrzung oder sonstige Rechnung statt. Der Starttermin stellt lediglich ein Ma\u00df f\u00fcr die terminliche Dringlichkeit dar. Mit Hilfe des so genannten Vorgriffshorizontes<\/em>, der erfahrungsgem\u00e4\u00df 2 bis maximal 4 Perioden betr\u00e4gt, bestimmt man nun die dringlichen Auftr\u00e4ge.<\/p>\n

Die Arbeitsinhalte der Arbeitsvorg\u00e4nge aller dringlichen Auftr\u00e4ge werden nun entsprechend ihrer Position abgewertet und anschlie\u00dfend auf die Belastungskonten der jeweiligen Arbeitsstationen gebucht. Dort ist die Belastungsschranke hinterlegt. \u00dcberschreitet bei der Buchung der Belastungswerte der Arbeitsvorg\u00e4nge eines Auftrages eines der betroffenen Konten erstmals die Belastungsschranke, wird dieses Konto gesperrt. Im Folgenden erfahren alle Auftr\u00e4ge eine Abweisung, von denen ein Arbeitsgang oder mehrere Arbeitsg\u00e4nge diesen Arbeitsplatz belasten. Auf diese Weise sch\u00fctzt das Verfahren die Engpasskapazit\u00e4ten und gibt nur noch solche Auftr\u00e4ge frei, welche Arbeitspl\u00e4tze belegen, deren Belastungsschranke noch nicht \u00fcberschritten ist. Freigegebene Auftr\u00e4ge flie\u00dfen der Durchsetzung zu. Abgewiesene Auftr\u00e4ge werden je nach ihrer terminlichen Dringlichkeit oder ihrer Bedeutung entweder bis zum n\u00e4chsten Freigabelauf zur\u00fcckgestellt oder gegebenenfalls unter der Voraussetzung von Sonderma\u00dfnahmen (\u00dcberstunden, Verlagerung, Losteilung, Terminverschiebung usw.) dennoch freigegeben.<\/p>\n

Anwendungsvoraussetzungen der BOA<\/h2>\n

Die Voraussetzungen zur Anwendung der BOA sind dieselben wie f\u00fcr jede andere Auftragsfreigabe. Diese sind im Einzelnen:<\/p>\n