06.04.2016

Produktionsplanung und -steuerung Teil 2: Modelldefinition Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier Modul W 2332 SS 2016

Modelldefinition Übersicht 

Zeit



Produktionsfaktoren



2



Verbrauchsfaktoren



Gebrauchsfaktoren

Transformationen und Vorgänge

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Modelldefinition Zeit Die Zeit ist der Ablauf des Geschehens, die Aufeinanderfolge von Ereignissen (s. [WAH78]). Als Referenzvorgang für den Aufbau eines Zeitmodells wird bspw. der Schwingungsvorgang einer Feder verwendet. Beim Eintritt des Ereignisses „Feder erreicht Ausgangslage“ wird der zugehörige Zeitpunkt auf dem Zeitstrahl markiert und mit einer laufenden Nummer versehen. T T0

T1

T2

T3

T4

Ti = Zeitpunkt der Zeitskala T mit Index i

Schwingungsvorgang einer Feder als Referenzvorgang 3

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Modelldefinition Zeit Ein Zeitpunkt ist als Ursprung zu kennzeichnen (T0). Die ausgewählten Zeitpunkte teilen den kontinuierlichen Zeitstrahl in Intervalle ein, deren Länge die Schwingungsvorgänge vorgeben („Skalenmaß“) Abstand zwischen zwei markierten benachbarten Zeitpunkten wird auf den Wert 1 normiert. Wenn man die Aufeinanderfolge von Ereignissen und damit die Änderung von Zuständen in einem Produktionssystem und die zeitliche Distanz dieser Ereignisse zueinander vor allem in Bezug zu dessen Umsystemen ausdrücken will, z. B. um sie als Planwerte vorgeben und überwachen zu können, dann benötigt man für die zeitliche Komponente des Planungsmodells eine Vereinbarung, welche Ereignisse man zur Beschreibung dieses Ablaufs verwenden möchte und wie die Elemente des Zeitmodells verstanden werden sollen: Ein Zeitmodell als Bestandteil eines Planungsmodells ist die Voraussetzung, um Ereignisse/Zustände als Teil eines für die Zukunft geplanten und mit der Umwelt abgestimmten Ablaufs auffassen, sie einem Produktionssystem vorgeben und die Einhaltung der Planvorgaben überwachen zu können.

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Modelldefinition Zeit Ein Zeitpunktmodell wird hier über eine Zeitmenge vereinbart, deren Elemente die Zeitpunkte („Termine“) darstellen: (T, Vorgangsdauer bzw. Taktzeit: einem Zeitabschnitt und einem Produktions-/Gebrauchs-/Verbrauchsfaktor ist eine Menge von Vorgängen zuzuordnen. Zeitabschnitt < Vorgangsdauer oder Zeitabschnitt < Taktzeit: 1. Eine Menge von Zeitabschnitten mit unterschiedlichem Leistungsmaß je Gebrauchsfaktor ist einem Vorgang zuzuordnen (Beispiel: Vorgang 1 erfordert 500 Min., in Schicht 1 stellt Gebrauchsfaktor x 100 Min., in Schicht 2 80 Min. bereit). 2. Alle Zeitabschnitte besitzen dasselbe Leistungsangebot (z. B. alle 100 Min.). 3. Die Vorgänge haben einen Kapazitätsbedarf, der einem ganzzahligen Vielfachen des Kapazitätsangebots eines Zeitabschnitts entspricht.  Die Angabe „5 Zeitabschnitte“ und ein Zeitpunktmodell ist völlig hinreichend. Ein Zeitabschnitt umfasst dann 1/5 des Leistungsbedarfs dieses Vorgangs.  Die Chronologie/der Fabrikkalender wird ohne weitere Angabe eines Leistungsmaßes zu einer ausreichenden Beschreibung des Leistungsangebotes.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Gebrauchsfaktoren – Quantitative Kapazität Einzelplatz: Hier besteht zwischen den Vorgängen eine Ende/Anfangs-Beziehung. Produktionslinie: Hier wählt man den zeitlichen Abstand zwischen zwei Beginn- oder Endereignissen („Taktzeit“; Anfang/Anfang-Beziehung zwischen den Vorgängen).

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Modellierung einer Vorgangsklasse am Beispiel einer Wellenfertigung 153

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität Beispiel: Leistungsvermögen eines Bearbeitungszentrums 

154

Qualitative Kapazität (Leistungsfähigkeit) Für welche Vorgangsklassen besitzt das Betriebsmittel „Bearbeitungszentrum“ die erforderlichen technologischen Voraussetzungen? Beispiel: Ein Bearbeitungszentrum ist aus technologischer Perspektive für die Durchführung eines Drehvorgangs geeignet, wenn es mit einem entsprechenden Drehmeißel gerüstet ist.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität 

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Quantitative Kapazität (Leistungsbereitschaft) a) In welchen Zeitabschnitten steht das Bearbeitungszentrum für die Durchführung der Produktionsvorgänge zur Verfügung? Beispiel: Der Betriebskalender sieht grundsätzlich 3 Schichten je Tag als Zeitabschnitte vor. Alle Bearbeitungszentren werden zwei Schichten je Arbeitstag (Montag bis Freitag) eingesetzt, wobei das betrachtete Bearbeitungszentrum jeweils dienstags in der zweiten Schicht wegen Wartungs- und Reparaturarbeiten nicht zur Verfügung steht

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität b. Für wie viele der technologisch zulässigen Produktionsvorgänge und in welcher Kombination kann das Bearbeitungszentrum in dem verfügbaren Zeitraum eingeplant werden? Beispiel: Das Bearbeitungszentrum hat unter Berücksichtigung von Ausfallzeiten einen Nutzungsgrad von 90 %. Dementsprechend können bei einem Faktorbedarf von 6 Minuten/Stück auf dem bereits gerüsteten Bearbeitungszentrum für den Zeitraum einer Stunde neun Vorgänge mit einer Dauer von je sechs Minuten eingeplant werden.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität Für den Faktorknoten wird eine differenzierte Betrachtung der einzelnen Faktoren vorgenommen (bspw. Zuordnung eines Vorgangs zu der am frühesten verfügbaren Maschine aus einer Maschinengruppe „Dreherei“).

Zulässige Klassenmitglieder

Ende Vorgangsknoten

Beginn Vorgangsknoten

Zugang 2

Abgang 1 Zugang 1

Bestand

Zugangsrestriktionen

Bestandsrestriktionen

Abgangsrestriktionen

Konzepte zur Beschreibung eines Faktorknotens 157

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität big bucket Im big bucket-Fall ist der „aktuelle Bestand“ und der „aktuell mögliche Fluss“ keine relevante Größe: Wenn die Zeitpunkte bspw. ein Tagesraster darstellen und die Vorgänge eine Stunde dauern, dann kann in diesem Fall nur ausgesagt werden, dass  zwischen Beginn und Ende eines Tages 8 solche Vorgänge durchgeführt werden können,  die im Modell parallel durchgeführt werden,  ein Achtel der am Tag zur Verfügung stehenden Kapazität benötigen  alle zum Zeitpunkt „Beginn des Tages“ beginnen und alle zum Zeitpunkt „Ende des Tages“ enden. Damit stehen alle Faktoren eines Faktorknotens zu Beginn eines jeden Zeitabschnitts ohne Belegung durch einen Vorgang zur Verfügung. Die Kapazitätsaussage bezieht sich immer auf den Faktorknoten. Eine Differenzierung nach einzelnen Faktoren macht keinen Sinn.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität Leistungsgrad  Unterschiedliche Eignungen für unterschiedliche Vorgangsklassen  Abstufung der Gebrauchsfaktoren untereinander Kapazitätsangebot Maschine 1 in Minuten / Schicht

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480

Kapazitätsbedarf Drehen Welle 1 in Minuten / Stück

6

Leistungsgrad

50 %

Anzahl Vorgänge / Schicht

40

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Quantitative Kapazität small bucket Zielen die Restriktionen eines Faktorknotens auf den Beginn eines Vorgangsknotens, so bedeutet eine Kapazitätsaussage den verfügbaren Bestand im Faktorknoten /den möglichen Fluss von Produktionsfaktoren (mit ihren Leistungsvermögen) in den Vorgangsknoten Zielen die Restriktionen eines Faktorknotens auf das Ende eines Vorgangsknotens, so bedeutet eine Kapazitätsaussage die bestehende Aufnahmefähigkeit / den möglichen Fluss von Produktions-faktoren aus dem Vorgangsknoten. Die Kapazität eines Faktorknotens vergleicht im Inputfall (Zugang zum Vorgangsknoten) gegen den minimalen, im Outputfall (Abgang vom Vorgangsknoten) gegen den maximalen Bestand im Faktorknoten.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Gebrauchsfaktoren - Verbrauchsfaktoren „Leistungsvermögen“ eines Verbrauchsfaktors: Das Leistungsvermögen ergibt sich aus der Menge der Vorgangsklassen, in deren Transformationsprozesse dieser Verbrauchsfaktor unter Einhaltung der an den Output gestellten Anforderungen einfließen kann. „Qualitative Kapazität“ Eignungsprofile (geometrische, physikalische, optische usw. Eigenschaften) für die Verwendung in bestimmten Vorgangsklassen „Quantitative Kapazität“ „Kapazitätsangaben“ zu einer Verbrauchsfaktorklasse sind Aussagen darüber, wie viele Faktoren in einem Zeitabschnitt bereitgestellt bzw. aufgenommen werden können: 

Bestand in der Faktorklasse zu Beginn des Zeitabschnitts



Zugang zur bzw. Abgang von der Verbrauchsfaktorklasse

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Gebrauchsfaktoren - Verbrauchsfaktoren Wenn dieser Zugang/Abgang nicht beliebig steigerbar ist, dann ist der Grund darin zu suchen, dass auf den vorgelagerten/nachgelagerten Produktionsstufen die Kapazitätsangebote begrenzt sind. Restriktionen bei einer Verbrauchsfaktorklasse sind also immer einerseits die Resultierende aller Restriktionen der vorangehenden/nachfolgenden Produktionsstufen und andererseits noch nicht abgerufene bzw. bereits erfolgte Arbeitsleistung (Bestand) in der Faktorklasse. Die Restriktionen einer Gebrauchsfaktorklasse stellen dagegen die Restriktionen der betrachteten Produktionsstufe dar.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Gebrauchsfaktoren - Verbrauchsfaktoren

Gebrauchsfaktoren

Begrenzung der Verfügbarkeit von Verbrauchsfaktoren

Unterschiedliche Materialien können aufgrund ihrer Anliefercharakteristik unterschiedliche Taktzeiten bedingen und damit den Ereignisstrom im Sinne einer Restriktion prägen: „Bereitstellung von Faktor-klasse 16 mit Taktzeit 10 Minuten“, „Maximal 50 Stück von Faktorklasse 17 in Woche 33“ oder „Bohrer kann nur 1mal in zwei Tagen bereitgestellt werden“. 163

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Faktoren Gebrauchsfaktoren - Verbrauchsfaktoren Damit können Verbrauchs- und Gebrauchsfaktorknoten hinsichtlich der repräsentierten Einzel-faktoren identisch betrachtet werden: Die Aufnahme-/Abgabefähigkeit eines Knotens ergibt sich über die Angabe des Kalenders des Knotens, des betrachteten Zeitpunkts/Zeitabschnitts und der dort geltenden Restriktionen sowie der aktuell geltenden Belegung mit Faktoren (max Abgang = max Zugang + Bestand).

Begrenzung der Kapazität von Gebrauchsobjekten 164

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Quantitative Kapazität Ausgangssituation

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Drehmaschinen Beschreibung

165

Kurbelwelle Beschreibung

Lagerplätze Beschreibung

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Qualitative Kapazität

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Drehmaschinen Beschreibung

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Kurbelwelle Beschreibung

Lagerplätze Beschreibung

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Quantitative Kapazität

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

min. max.

Kurbelwelle Drehen

Aufnahmefähigkeit Belegung / „Arbeit“ Stück Kurbelwelle Beschreibung

min. max.

Leistungsbereitschaft Durchsatz / Zeit „Leistung“ Stück / Vorgänge pro Zeitabschnitt 167

Drehmaschinen Beschreibung

Lagerplätze Beschreibung

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Quantitative Kapazität / Kalender

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Kurbelwelle Beschreibung

Kalender alle Rohlinge Kalender jeder Rohling individuell Kalender alle Drehmaschinen Kalender jede Drehmaschine individuell 168

Kalender alle Lagerplätze

Drehmaschinen Beschreibung

Lagerplätze Beschreibung

Kalender jeder Lagerplatz individuell

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Quantitative Kapazität; „small bucket“ Kap.angebot je Zeitabschnitt gleich Kap.bedarf ganzzahlige Vielfache von Zeiteinheit Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Kurbelwelle Beschreibung

 Kalenderangabe ausreichend  Dauer = ganzzahlige Anzahl von Zeitabschnitten  Differenzierung der einzelnen Drehmaschinen über Belegungszustand 1

2 3

 Abgang vom Lager individuell 169

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Quantitative Kapazität; „small bucket“ Kap.angebot je Zeitabschnitt verschieden (bspw. min/Tag) Kap.bedarf ganzzahlige Vielfache der Kap.einheit (min) Kap.bedarf > Kap.angebot je Zeitabschnitt

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Kurbelwelle Beschreibung

 Dauer über Kap.angebot je Zeitabschnitt und Kap.bedarf (bspw. 500 min auf 3 Tage mit unterschiedlichem Kap.angebot aufteilen (100 min, 180 min, 650 min)  Wenn Kap.angebot je Drehmaschine individuell: Individueller Kalender mit individueller Kap.angabe 170

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Quantitative Kapazität; „big bucket“ Kap.angabe je Zeitabschnitt verschieden (bspw. min/Tag) Kap.bedarf ganzzahlige Vielfache der Kap.einheit (min) Kap.bedarf < Kap.angebot je Zeitabschnitt

Rohling Kurbelwelle Beschreibung

Kurbelwelle Drehen

Kurbelwelle Beschreibung

 Dauer aller Vorgänge 1 Zeitabschnitt (ggf. mit Ausnahme eines Vorganges)  Keine Differenzierung der Drehmaschine  Alle Drehmaschinen am Ende des Zeitabschnitts frei  Abgang vom Lager zu Beginn des Zeitabschnitts 171

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Aggregation von Kapazitätsangeboten Fall 1: Ein Arbeitssystem i kommt hinzu und ein identisches Arbeitssystem ist bereits vorhanden. 

Die Leistungsfähigkeit wird nicht erhöht/verringert



Bei paralleler Anordnung der Arbeitssystem erhöht sich die Leistungsbereitschaft um die Leistungsbereitschaft des zusätzlichen Arbeitssystem.

10

10 10

10 10 172

10 10

10

10

10 10 10

10 10

20

10 10 10

10

10

10

30

10

10

10

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Aggregation von Kapazitätsangeboten Fall 2: Ein Arbeitssystem i kommt hinzu, das mit keinem der bisher vorhandenen identisch ist. 

Die Leistungsfähigkeit erhöht sich bei paralleler Anordnung um die Leistungsmerkmale des zusätzlichen Arbeitssystems; bei serieller Anordnung reduziert sich die Leistungsfähigkeit weiter auf gemeinsame Merkmale (Durchschnitt der Leistungsmerkmale)



Die Leistungsbereitschaft erhöht sich bei paralleler Anordnung um das zusätzliche Kapazitätsangebot, bei serieller Anordnung bestimmt sich das resultierende Kapazitätsangebot der Zeitabschnitte mit Kapazitätsangebot bei allen Arbeitssystemen und der in diesen Zeitabschnitten geltenden minimalen Leistungsbereitschaft.

173

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Aggregation von Kapazitätsangeboten

Veränderung von Leistungsfähigkeit und -bereitschaft durch qualitative Ergänzung 174

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Auslegen der Leistungsbereitschaft Beispiel: Abstimmung der Leistungsbereitschaft durch Mehrarbeitszeiten auf m Produktionsstufen bei n Produktionsklassen Prämissen: n Produktklassen Auf der Produktionsstufe m werden mehrere funktions- und kostengleiche Arbeitssysteme eingesetzt.  Jedes Arbeitssystem kann Mehrarbeitszeiten unterschiedlicher Klassen Au mit A u  1,2,,U leisten. Variable: xi im betrachteten Zeitabschnitt herzustellende Menge der i-ten Produktklasse Zusätzlich im Zeitabschnitt durch Mehrarbeit der u-ten Klasse zu nutzende A Leistungsbereitschaft der m-ten Produktionsstufe Parameter: ami Produktionskoeffizient für die i-te Produktklasse auf der m-ten Produktionsstufe Am Leistungsbereitschaft der m-ten Produktionsstufe im betrachteten Zeitabschnitt bei Normalarbeitszeit  

u m

175

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Auslegen der Leistungsbereitschaft A um*

Xi k pi

ki k‘mu

Maximal durch Mehrarbeit der u-ten Art zusätzlich zu schaffende Kapazität Von der i-ten Produktklasse maximal abzusetzende Menge Erlös je Produktionseinheit der i-ten Produktklasse Grenzselbstkosten je abgesetzter Produktionseinheit der i-ten Produktklasse Zusätzliche Lohnkosten der m-ten Produktionsstufe je KE der u-ten Mehrarbeitszeitklasse

nur eine Engpass-Produktionsstufe: Stehen zur Ausweitung der Kapazität verschiedene Mehrarbeitszeitklassen zur Verfügung, denen Kostenansatzerhöhungen der Engpassstufe in Höhe von k‘m*u entsprechen, so wird für alle Mehrarbeitszeitklassen die Rangfolge der Produktklassen durch die relativen Deckungsbeiträge

i  1,, n; u  1,,U : DBriu 

k pi  k i  k'm*u ami k p  k i   k ' m *u ami ami

bestimmt. Damit kann bspw. für einen Zeitabschnitt „Tag“ aus unterschiedlichen Leistungsbereitschaften mit unterschiedlichen Kostensätzen gewählt werden. 176

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Auslegen der Leistungsbereitschaft mehrere Engpass-Produktionsstufen: Maximiere

n

M

U

DB   (k pi  k i )x i   k'mu A um i1

m 1 u 1

unter den Nebenbedingungen 

Kapazitätsrestriktionen n

U

i 1

u 1

m  1,,M :  ami  x i  A m   A um m  1,,M; u  1,,U : A um  A um* 

Absatzrestriktionen

i  1,, n : x i  Xi ; x i  0

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Auslegen der Leistungsbereitschaft Aufgabe 26 a. In der Produktionsplanung und -steuerung wird die Kapazität in Farad gemessen. b. Die qualitative Kapazität beschreibt das Denkvermögen des Produktionssteuerers. c. Die quantitative Kapazität ist an keine zeitliche Aussage gebunden. d. Für eine Drehmaschine kann das „Leistungsvermögen“ nicht vollständig angegeben werden. e. Die Kapazität eines Lagers und die Kapazität einer Drehmaschine sind verschiedene Dinge. f. Auf Verbrauchsfaktoren kann „Kapazität“ nicht angewandt werden. g. Die Angabe der quantitativen Kapazität muss mit der Dauer der Vorgänge / der Ereignisdichte abgestimmt sein.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Gebrauchsfaktoren Auslegen der Leistungsbereitschaft Aufgabe 27 Welche Aussagen bzgl. big bucket und small bucket sind richtig? a. Big und small bucket beschreiben, wie die Länge eines Zeitabschnitts des Kalenders, der einem Produktionssystem, einem Knoten oder einem Punkt im Modell zugeordnet ist, in Relation zur Ereignisdichte in der originären Produktion gesetzt wird. b. Der big bucket-Fall erlaubt in einem Zeitabschnitt eine beliebige Anzahl von Ereignissen. c. Der small bucket-Fall erlaubt in einem Zeitabschnitt eine beliebige Anzahl von Ereignissen. d. Der big bucket-Fall erlaubt in einem Zeitabschnitt höchstens ein singuläres Ereignis. e. Der small bucket-Fall erlaubt in einem Zeitabschnitt höchstens ein singuläres Ereignis.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgang Differenzierung und Aggregation von Vorgangsklassen Leistungsbedarf / Inputspezifikation eines Vorgangs: Der Verbrauch an qualitativer Leistung wird dadurch angezeigt, dass ein Produktionsfaktor vom Input- in den Outputzustand wechselt und damit ein verändertes Leistungsangebot aufweist (Gebrauchsfaktor). Alternativ dazu wird er im Vorgang verbraucht und tritt dann in der Outputspezifikation nicht mehr auf (Verbrauchsfaktor). Die Menge und der Zustand der Input-Faktoren repräsentieren die Startbedingungen eines Vorgangs. Zielzustand / Ende eines Vorgangs: Ein Vorgang ändert alle eintretenden Faktoren bzw. ihre gegenseitige Zuordnung zueinander. Das gilt sowohl für Verbrauchsfaktoren, die oftmals vollständig in das Zielprodukt des Vorgangs übergehen, als auch für Gebrauchsfaktoren. Das verwendete Werkzeug nutzt sich ab und steht nach Beendigung eines Vorgangs nur noch mit verringerter Reststandzeit für weitere Aktivitäten bereit, die Maschine ist möglicherweise reparaturbedürftig, beim Werker ändert sich der Stundenzettel.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgang Zustandsänderung Gebrauchsfaktoren: In der Regel bleiben die Identität und die wesentlichen Eigenschaften erhalten. Modelltechnisch wird ein solcher Gebrauchsfaktor mit zwei verschiedenen Zuständen für den In- bzw. den Output des Vorgangs dargestellt. Verbrauchsfaktoren: Input-Faktoren werden beim Eintritt in den Vorgang „vernichtet“. Mit dem Zielprodukt werden nach Vorgangsende neue Verbrauchsfaktoren erzeugt. Dabei ist der Verbrauch eines Verbrauchsfaktors im Vorgang nicht zwangsläufig mit der Materialrolle verknüpft. So ändert sich z. B. beim Materialtransport mit dem Ort nur der Zustand des Materials, die Identität des Verbrauchsfaktors bleibt erhalten.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Differenzierung und Aggregation von Klassen

Ausschnitt aus dem Lebenszyklus eines Werkzeugs 182

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Verrichtungsklassen Eine Besonderheit einer vorgangsorientierten Beschreibung ist ein Arbeitsplan. Hier wird insbesondere bei einer Teilefertigung die Herstellung eines Teils in mehreren Vorgängen („Arbeitsvorgängen“) aus einem (Roh-)Material beschrieben. Das Produkt hat nach dem letzten Arbeitsvorgang als Identifikation die Teilenummer, alle vorherigen Arbeitsvorgänge werden zusätzlich zur Teilenummer über die Arbeitsvorgangsnummer identifiziert. Abgrenzungskriterium für einen Arbeitsvorgang ist der Wechsel des Betriebsmittels. REFA-Arbeitsplan 183

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Verrichtungsklassen

Vorranggraph 184

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Prozesstypen Einzelplatz: ein zu bearbeitendes Erzeugnis muss fertig bearbeitet werden, bevor mit der Bearbeitung eines weiteren Erzeugnisses begonnen werden kann. Der Vorgangsknoten enthält maximal einen Vorgang. Bearbeitungs- und Taktzeit sind identisch (Vorgangsdauer). Ein anzumeldender Kapazitätsbedarf bezieht sich auf die Vorgangsdauer; nach der Vorgangsdauer steht der in Anspruch genommene Gebrauchsfaktor (ggf. mit entsprechend reduziertem Angebot) wieder zur Verfügung. Serieller Prozess: Ein Vorgangsknoten kann zum selben Zeitpunkt mehrere Vorgänge mit unterschiedlichem Fertigstellungsgrad enthalten (Überlappung). Ein Überholen ist nicht möglich. Hier kann ein Folgevorgang nach Ablauf der Taktzeit beginnen. Verhalten am Punkt Zugang und am Punkt Abgang:  

ein Zugang/Abgang ist jederzeit/nur zu bestimmten Zeitpunkten möglich der Leistungserstellungsprozess wird bei Blockierung von Zugang/Abgang fortgesetzt/nicht fortgesetzt (jeweils bis zu den knotenspezifischen Grenzen)

Parallele Prozesse: Beispiele hierfür sind die Bearbeitung mehrerer Frästeile in einer Aufspannung oder die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Aufträge durch eine Maschinengruppe. Hier können sich Vorgänge überholen. 185

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Verknüpfung von Input und Output In einem durchlaufenden Prozess wird nur ein Verbrauchsfaktor zu einem Produkt transformiert (Teilebearbeitung in der Stückgutfertigung über mehrere Arbeitsvorgänge). Bei analytischen Prozessen wird eine Materialklasse eingesetzt, die in mehrere Produkte aufgespalten wird. Umgruppierende Prozesse sind durch den Einsatz mehrerer Materialknoten gekennzeichnet, die in mehrere Produkte umgewandelt werden. Synthetische Prozesse sind dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbrauchsfaktoren zu einem Produkt zusammengesetzt werden.

Grundbausteine für Prozesse 186

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Verknüpfung von Input und Output Kuppelprozesse: Die Unterschiede beziehen sich auf die Steuerbarkeit des Mengenverhältnisses, auf die qualitativen Auswirkungen der Mengenvariation und auf die Art der Einflussfaktoren des Mengenverhältnisses. Bei der Verwendung von Mehrfachstanzwerkzeugen entstehen unterschiedliche Güter in einem festen Mengenverhältnis (das möglicherweise nicht mit den vorliegenden Bedarfszahlen korrespondiert). Bei der Produktion von Rollkörpern für Wälzlager müssen aus Qualitätsgründen unterschiedliche Durchmesserklassen gebildet werden (technologisch unvollständige Prozessbeherrschung). In diesem Fall unterliegt das Mengenverhältnis der Kuppelerzeugnisse stochastischen Einflüssen.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Verknüpfung von Input und Output Gegebenenfalls sind die in einem Kuppelprozess erzeugten Nebenprodukte weiter verwertbar (Abfälle wie Blechausschnitte, Rohabschnitte, usw.). Die Durchführung des Kuppelprozesses führt hier zu einem Zugang, der nicht durch einen Bedarf initiiert wurde. Ein ggf. entstehender Nettobedarf wird durch andere Prozesse gedeckt.

Abfallverwertung 188

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Zeitdauern Die mit Vorgängen verbundenen Zeitdauern werden in Anlehnung an die Vorgaben von [REFA] untergliedert: „Die Durchlaufzeit ist die Soll-Zeit für die Erfüllung von Aufgaben (den Auftragsdurchlauf); sie setzt sich aus Durchführungszeiten, Zwischenzeiten und Zusatzzeiten zusammen.“. Dabei kann es sich bei der Aufgabe um die Produktion für einen Kundenauftrag/Erzeugnis, eine Baugruppe oder ein Teil oder um einen einzelnen Vorgang handeln. Die Produktionsdurchlaufzeit ist die gesamte Zeit zur Herstellung eines Produkts in einem Produktionssystem ohne die Beschaffungsdurchlaufzeit. Die Beschaffungsdurchlaufzeit (Beschaffungszeit) ist die nötige Zeit, um einen Artikel einzukaufen. Dazu gehören die Zeit zur Auftragsvorbereitung und - freigabe, die Zeit des Lieferanten zur Auftrags-erfüllung, die Transportzeit und die Zeit zur Warenannahme, Prüfung und Einlagerung. Die kumulierte Durchlaufzeit ist die längste geplante Zeitspanne, um die betrachtete Aufgabe zu vollenden, wobei die Zeit zur Auslieferung an den Auftraggeber, die Durchlaufzeit für alle Produktions-stufen sowie die Beschaffungsdurchlaufzeit berücksichtigt werden. 189

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Zeitdauern „Die Durchführungszeit ist die Sollzeit, die zur Erfüllung einer Aufgabe innerhalb eines definierten Produktions-/Arbeitssystems erforderlich ist. Die Aufgabe muss nach Art und Menge beschrieben sein; die Durchführungszeit gilt für eine festgelegte Kapazität“. Die Abbildung auf das quantitative Kapazitätsangebot hat so zu erfolgen, dass Beginn- und Ende-Zeitpunkt eines Vorgangs berechnet werden können (siehe Leistungsbedarf).

Dreischichtbetrieb Durchführungszeit = 4 Tage

Tage

Einschichtbetrieb Durchführungszeit = 12 Tage

Tage

Abhängigkeit der Durchführungszeit vom Leistungsangebot

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Zeitdauern Für ein einzelnes Arbeitssystem/einen einzelnen Arbeitsplatz entspricht die Durchführungszeit der Vorgabezeit: Vorgabezeit = Rüstzeit + Ausführungszeit Rüstzeit = Rüstgrundzeit + Rüsterholungszeit + Rüstverteilzeit Ausführungszeit = m  Zeit je Einheit Zeit je Einheit = Grundzeit + Erholungszeit + Verteilzeit Grundzeit = Hauptzeit + Nebenzeit + Wartezeit „Die Zwischenzeit besteht aus der Summe der Soll-Zeiten, während derer die Durchführung der Aufgabe planmäßig unterbrochen ist“. Die Zwischenzeit wird auch als Übergangszeit bezeichnet. Die Zwischenzeit ergibt sich aus der Liegezeit nach dem Ende eines Vorgangs bis zum Beginn des Transports zum nächsten Arbeitsplatz, aus der Zeit für die Durchführung des Transports und aus der Liegezeit vom Eintreffen am Arbeitsplatz bis zum Beginn des nächsten Vorgangs.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Zeitdauern „Die Zusatzzeit besteht aus der Summe der Zeiten, die zusätzlich zur planmäßigen Durchführung von Aufgaben erforderlich sind. Sie wird wie eine Soll-Zeit bei der Ermittlung der Durchlaufzeit berücksichtigt“. Die Taktzeit ist die (minimale) Zeitdauer zwischen zwei Vorgängen (üblicherweise derselben Klasse, z. B. bei einem Fertigungslos) aus der Sicht eines bei beiden Vorgängen involvierten Faktors.

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Zeitdauern Die Vorlaufzeit ist der Zeitpunkt eines Faktorbedarfs relativ zum Endtermin eines Produktes, basierend auf seiner Durchlaufzeit. Für jede Komponente/ Verbrauchsfaktorklasse kann ihre Vorlaufzeit bestimmt werden. Dafür muss der Anteil der Durchlaufzeit auf dem entsprechenden Ast der Produktionsstruktur berechnet werden. Die Vorlaufzeit ist kapazitätsabhängig. Vorlaufzeit

Vorlaufzeiten einer Faktorklasse 193

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Leistungsbedarf Der Leistungsbedarf ist in Übereinstimmung mit der Beschreibung des Leistungsangebots wie folgt zu differenzieren: 1. Die Vorgangsdauer ist gegeben a. Vollständige Nutzung des Leistungsangebots Dies ist die Vorgehensweise der Terminplanung: Ein Arbeitssystem wird während der Vorgangsdauer vollständig genutzt und steht nicht für andere Vorgänge zur Verfügung. Das Leistungsangebot und der Leistungsbedarf je Zeitabschnitt ist 1 (bspw. 1 Tag/Tag). b. zusätzlich Gesamtleistungsbedarf gegeben Über Vorgangsdauer und Gesamtleistungsbedarf wird der Kapazitäts-/Leistungsbedarf je Zeitabschnitt berechnet (z. B. 500 Minuten/10 Schichten  50 Minuten/Schicht über 10 Schichten) c. zusätzlich Leistungsbedarf/Zeitabschnitt gegeben Der Gesamtleistungsbedarf wird berechnet (z. B. 10 Personen über 10 Tage = 100 Personentage)

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Leistungsbedarf 2. Die Vorgangsdauer wird berechnet a. Gesamtleistungsbedarf und vollständige Nutzung des Leistungsangebots Das Leistungsangebot wird ab Starttermin eines Vorgangs mit dem Leistungsbedarf verrechnet (die Dauer beträgt eine ganzzahlige Anzahl von Zeitabschnitten). b. Gesamtleistungsbedarf und anteilige Nutzung des Leistungsangebots Das Leistungsangebot wird nach einer Regel anteilig genutzt. Die Verrechnung findet zeitabschnittsweise statt (z. B. 10 % des Leistungsangebots für gewisse Vorgangsklassen).

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Leistungsbedarf Aufgabe 28 Welche Arten von Zeitdauern werden in der Produktion unterschieden? a. Produktionsdurchlaufzeit b. Auszeit c. Kumulierte Durchlaufzeit d. Halbzeit e. Zusatzzeit

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Leistungsbedarf Aufgabe 29 Welche Arten von Zeitdauern werden unterschieden? a. Produktionsdurchlaufzeit b. Beschaffungsdurchlaufzeit c. Kumulierte Durchlaufzeit d. Zwischenzeit e. Zusatzzeit

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Modelldefinition Sachlicher Bezug / Vorgänge Leistungsbedarf Aufgabe 30 Kennzeichnen Sie die korrekten Aussagen zur den Prozesstypen! a. Prozesse vom Typ Einzelplatz zeichnen sich dadurch aus, dass ein zu bearbeitendes Erzeugnis fertig bearbeitet werden muss, bevor mit der Bearbeitung eines weiteren Erzeugnisses begonnen werden kann. b. Bei seriellen und parallelen Prozessen können sich Vorgänge überholen. c. Bei Prozessen vom Typ Einzelplatz können in einem Vorgangsknoten mehrere Vorgänge bearbeitet werden d. Bei den parallelen Prozessen können gleichzeitig mehrere Erzeugnisse bearbeitet werden. e. Bei Prozessen vom Typ Einzelplatz treten das Materialobjekt und das Potenzialfaktorobjekt gemeinsam aus dem Prozessknoten aus.

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