Personal tools

Views

Optimized Production Technology

geschrieben von am

Unter dem Begriff Optimized Production Technology wird ein Produktionssteuerungssystem verstanden, welches auf neun Planungsregeln basiert. Diese Regeln legen auf der einen Seite allgemeine Strategien der Produktion fest und befassen sich andererseits mit der Beseitigung von Engpässen innerhalb oder außerhalb eines Systems. Der Engpass eines Systems bestimmt den Produktionstakt und den Output, auf den sich der gesamte Systemablauf konzentriert. Es kann nach OPT stets nur einen Engpass im System geben. Andere Arbeitssysteme werden als Nicht-Engpässe bezeichnet. Eine Optimierung an einem Nicht-Engpass kann zunächst keinen Effekt am System leisten. Aus diesem Grund rückt nur der aktuelle Engpass, also der Hauptengpass in den Mittelpunkt der Planung.

In typischen Produktionssystemen existieren in der Regel statische Engpasssituationen. Treten jedoch Engpässe dynamisch auf, sind diese nicht problemlos zu bewältigen. Durch Simulationen und Belastungstests können Kostenvorteile bereits im Vorfeld der Veränderung berechnet werden.

OPT – ein Produktionssteuerungssystem

Der OPT Ansatz wurde durch den Physiker Eliyahu Goldratt durch Zufall erkannt. In seiner Dissertation entwickelte er einen Optimierungsalgorithmus, der sich auch in der Produktionsplanung erfolgreich einsetzen lässt. Goldratt stellt allen Überlegungen eine grundlegend strategische Frage voran: Was wollen wir? Diese kann beispielsweise mit Antworten wie Kundengewinnung, Produktfertigung, Erreichung eines bestimmten Qualifikationsniveaus oder Schaffung einer konstanten Kapazitätsauslastung beantwortet werden.
Diese Antworten sind Goldratt jedoch nicht genug, er definiert ein übergeordnetes Produktionsziel welches er als Making Money definiert. Sämtliche weitergehende Ziele wie oben angeführt sind lediglich Hilfsmittel und Zwischenschritte um das Ziel des Gewinnstrebens zu erreichen. Führt man diese Ziele jedoch weiter aus, ergeben sich dennoch weitere finanzielle Unterziele die sich aus dem Übergeordneten Ziel ableiten lassen. An erster Stelle soll hier ein hoher Netto-Gewinn realisiert werden. Des weiteren wird eine hohe Kapitalrendite und ein hoher Cash Flow und der damit einhergehenden hohen Liquidität angestrebt. Unter den betrieblichen Zielen werden dann ein höherer Output, geringere Lagerbestände und niedrigere Kosten gesehen. Will man nun die einzelnen Ziele in eine Reihenfolge bringen, lohnt es sich, diese nach einem vorher definierten Schlüssel zu gewichten.

Es soll hier auf das Konzept von Goldratt eingegangen werden. Er benannte den Gewinn, wie üblich aus der Differenz zwischen Ertrag und Aufwand. Allerdings erwirtschaftet man auch dann Ertrag und Aufwand, wenn man Lagerbestände aufbaut. Dies schmälert jedoch die Kapitalrendite und bindet Kapital. Werden für die Lagerproduktion nun auch noch Einkäufe von Materialien und Teilen benötigt, schmälert dies den CashFlow, da diesen Ausgaben keine Einnahmen gegenüber stehen. Jedoch wird das Oberziel der Produktion mit dem Gewinn, also Making Money definiert. Es fragt sich jedoch, was noch dahinter steckt. Goldratt verfolgte zwei Ziele, die er mit seiner Theorie vorantreiben wollte: zum einen wollte er unter seinem OPT Ansatz eine Beratungsleistung verkaufen, zum anderen eine Software, in dem der rechtlich geschützte Optimierungsalorithmus steckt.

Als Entgelt für die Software wurde in den späten achtziger Jahren ein Konzept entwickelt, in dem ein bestimmter Prozentsatz der Einsparungen durch OTP an Goldratt’s Unternehmen, der Creative Output Inc. gezahlt wurde. Jedoch lässt sich dieser Prozentsatz nicht genau bestimmen, da ein gewisser Grad an Manipulation auch hier möglich ist. Es kann aber durch vorherige Simulationsabläufe eine genaue Abschätzung vorgenommen werden. Ein Minimalpreis sorgt dafür, dass der OPT Ansatz für KMU nicht zu billig wird.1 Im Jahre 1987 musste nach Zimmermanns Aussage ein Mindestpreis von 500.000 Euro gezahlt werden.

Schaut man sich die Regeln des OPT-Ansatzes an, wird nicht gleich ersichtlich, was Goldratt eigentlich bezweckte.2
Im Folgenden werden zunächst die neun Regeln des OPT Ansatzes dargestellt. In dessen Anschluss erfolgt eine kritische Würdigung. Aus den Grundregeln leitet sich die eigentliche Philosophie von OPT ab, die auch gerne als Drum-Buffer-Rope-Ansatz bezeichnet wird. Der Engpass einer Produktionseinheit gibt den Produktionstakt vor (Drum). Der Sicherheitsbestand (Puffer) sorgt dafür, dass vor dem Engpass eine entsprechende Auslastungssicherheit gewährleistet ist. Eine ständige Informationsverbindung (Rope) zwischen den einzelnen Systemen gewährleistet die Materialversorgung.

OPT – Regeln

Regel 1Balance Flow, not capacity – Die erste Regel besagt schlicht, dass der Materialfluss und nicht die Kapazitätsauslastung zu optimieren ist. Dies widerspricht den Ansätzen des maschinellen Kapazitätsausgleichs.

Regel 2The level of utilization of a non-bottleneck is not determined by its own potential but by some other constraint in the system – Dies bedeutet, dass die Auslastung eines Nicht-Engpasses nicht durch die eigene Kapazität beschränkt ist, sondern durch den Hauptengpass an anderer Stelle im System.

Regel 3Activation and utilization of a ressource are not synonymous – Der Betrieb und die Nutzung einer Kapazität sind nicht gleichbedeutend. Die bloße Beschäftigung einer Ressource und deren sinnvolle Nutzung sind zwei verschiedene Dinge. Ein blinder Aktivismus, der nicht zum Ziel führt, verpufft schließlich im System und ist bezüglich Making Money nicht zielführend. Eine bloße Beschäftigung der Arbeitskräfte in einem System (Lagerproduktion) kann nicht zielführend sein, wenn das eigentliche Ziel des Making Moneys erreicht werden soll.

Regel 4One hour lost at a bottleneck ist one hour lost at the total system – Eine in einem Engpass verlorene Zeiteinheit wirkt sich direkt auf das ganze System aus. Dies verdeutlicht, dass der maximale Output letztendlich durch die Engpässe bestimmt wird. Der langsamste bestimmt also das Tempo der gesamten Gruppe oder das schwächste Glied einer Kette bestimmt deren Belastbarkeit.3 Die Engpässe stehen also im Fokus des OPT-Ansatzes. Nicht-Engpässe werden erst dann interessant, wenn diese durch Beseitigung des Hauptengpasses zu einem Engpass führen.

Regel 5One hour saved at an non-bottleneck is just a mirage – Eine an einem Nicht-Engpass gewonnene Zeiteinheit ist zunächst für das gesamte System bedeutungslos. Optimierungen an Nicht-Engpässen machen zunächst keinen Sinn. Dies ist zunächst logisch, da diese ohnehin zeitweise arbeitslos sind. Durch weitere Optimierungen werden diese nur noch arbeitsloser.4 Jedoch sind diese nicht ganz bedeutungslos in Hinblick auf die weitere Entwicklung des Systems, da sich diese durch die aktuelle Engpassbeseitigung schnell im Zuge der Erweiterung zu einem Hauptengpass entwickeln können.

Regel 6Bottlenecks govern both throughput and inventories – Die Engpässe bestimmen den Durchsatz als auch die Bestände des Systems. Hier können Anhänger optimaler Losgrössentheorien und Sicherheitsbestände neue Theorien entwickeln.

Regel 7The transfer batch may not, and many times should not, be equal to the process batch – Diese Regel unterscheidet zwischen Fertigungs- und Transportlosgrössen. Hierbei ist die Ferigungsgrösse die Menge zwischen zwei Umrüstungen und der Weitergabemenge zum nächsten Arbeitsplatz. Bei einer zeitlich abgestimmten Fließfertigung ist normalerweise die Fließfertigung unendlich und die Weitergabemenge =1. Es wird also eine überlappte Fertigung zur Durchlaufbeschleunigung benötigt.

Regel 8The process batch should be variable, not fixed – Das Bearbeitungslos muss also variabel und nicht fixiert sein. Dies bringt nach Zimmermann eigentlich nichts neues.5 Es werde einfach gefordert, die Fertigungslosgröße nicht konstant, sondern unter Umständen von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz variieren zu lassen. Es fragt sich jedoch, wie überschüssige Teile gelagert werden sollen, wenn die Losgröße am nächsten Arbeitsplatz reduziert werden soll. Welche Losgröße soll wann und wo gefertigt werden ? Zimmermann meint, dass jeder Praktiker der Ansicht sei, dass das mit den variablen Losgrößen nie funktionieren kann6. Dies sei durch einen enormen administrativen Aufwand begründet. Jedoch gibt es nach Zimmermann auch Beispiele für die erfolgreiche Implementierung.

Regel 9Schedules should not be established by looking at all of the constraints simultaneously. Lead times are the result of a schedule and can not be predetermined – Diese Regel zeigt, dass man bei der Planung alle Restriktionen begrenzter Materialien und Kapazitäten simultan berücksichtigen sollte. Zudem sind die Durchlaufzeiten das Ergebnis der Planung und nicht etwa die Eingangsgrösse der Planung, wie es bei herkömmlichen Dispositions- und Terminierungssystemen der Fall ist. Zimmermann sieht dies als einleuchtend an, da er die Durchlaufzeit abhängig von der Kapazitätsauslastung sieht.

Der OPT Ansatz legt also offen, was maximal produziert werden kann. Hierbei wird sich auf die Engpässe konzentriert. Diese gilt es jedoch erst einmal ausfindig zu machen und sie optimal zu beplanen. Wenn der Hauptengpass zu einhundert Prozent ausgelastet ist, verschwinden andere, vermutliche Engpässe von selbst. Es gilt in einem System also immer zu hinterfragen, ob Engpässe wirklich vorhanden sind oder nicht. So zeigte Goldratt anhand praktischer Studien, dass es in größeren Unternehmen in der Regel nur drei bis fünf wirkliche Engpässe gibt, welche allerdings erst einmal erkannt werden müssen. Ein sogenanntes Buildnet Programm, welches Stücklisten, Arbeispläne und Bestände, also das komplette Produktionsprogramm untersucht, ist hierbei behilflich.
Goldratt ist der Ansicht, dass Engpässe in der Regel stable as rocks, for month and month, also langfristig stabil sind. Wechselnde Engpässe sind nur Folge einer schlechten Planung oder zu großer Produktionseinheiten. Der OPT Ansatz sieht Engpässe als etwas an, das den Ausstoss über ein ganzes Jahr gesehen begrenzt.

Die Aufdeckung der Engpässe funktioniert nach einem Grundprinzip, welches im Folgenden dargestellt wird. Der gesamte Bedarf einer Periode wird betrachtet. Dann wird die Kapazität dieser Periode je Arbeitsplatz ermittelt. Folglich erhält man den gesamten Kapazitätsbedarf je Arbeitsplatz pro Periode und erkennt dann die jeweilige Auslastung. Die höchste Auslastung wird mit genau 100% belastet. Dann schaut man, ob es im System weitere Engpässe gibt, die eine Auslastung von über 100% haben. Mit diesen wird dann wieder analog verfahren, bis alle Engpässe identifiziert sind.

Zur Überprüfung kann man im Anschluss an den jeweiligen Werkstätten nachsehen, an welchen Arbeitsplätzen die höchsten Werkstattbestände liegen und wo Unterauslastungen existieren. In diesem Zusammenhang ist es auch zu empfehlen, neue Zeit- und Bestandsaufnahmen durchzuführen, um zu überprüfen, ob die bisher angenommenen Engpässe überhaupt noch aktuell sind. Eventuell stellt sich hieraus, dass Engpässe ganz woanders liegen als wo sie vermutet wurden.
In diesem Zusammenhang lassen sich sogenannte Managementparameter festlegen. Diese sind zum Beispiel Prioritäten für bestimmte (A-)Kunden, maximal zulässige Bestände, Durchlaufzeiten, Sicherheitszeiten vor Engpässen. Anhand dieser Parameter lässt sich mit Hilfe eines Simulationsablaufs erkennen, wie der Gewinn, die Rendite, der Cash Flow, der Ouput, die Bestände und Kosten verlaufen werden.

Danach wird eine Planung festgelegt, die in regelmässigen Abständen, beispielsweise wöchentlich, abläuft. Als Beispiel nennt Zimmermann eine Herangehensweise, die hier nachgestellt werden soll.7
Zunächst muss man die volle Aufmerksamkeit den Engpässen widmen. Diese haben einen nicht so starken Output. Als Konsequenz werden diese voll ausgelastet. Hier greift jetzt der OPT-Algorithmus. Dieser manipuliert die Engpässe so, dass an ihnen in möglichst kurzer Zeit ein möglichst hoher Durchfluss entsteht. Tritt jedoch nun an einem Engpass eine Störung auf, kann die Planung hinfällig werden. Dies gibt ja auch Regel 4 wieder. Eine Engpassstörung betrifft direkt das gesamte System. Somit sind Störungen an den Bottlenecks absolut zu vermeiden.
Dies kann nach Zimmermann beispielsweise durch doppelte Belegung der Arbeitsplätze geschehen, die als Ersatz jederzeit zur Verfügung stehen. Des weiteren müssen die Kapazitätsmengen, Rüstzeit und die Zeit je Produktionseinheit genau ermittelt und eingehalten werden. Hierbei gilt es, die Arbeitspläne nochmals genau zu überprüfen. Bei Nicht-Engpässen ist dies zu vernachlässigen, dies ist ja auch in Regel 5 niedergeschrieben. Dennoch sind die Nicht-Engpässe an den Engpässen auszurichten. Es kann also nicht einfach planlos produziert werden. Was letztendlich produziert wird, liegt an den Bottlenecks, wie durch Regel 2 deutlich wird. Wird diese Regel nicht beachtet, baut man lediglich Bestände auf, die Gelder binden und zusätzliche Kosten verursachen.

Die freie Kapazität der Nicht-Engpässe kann genutzt werden, um dort in kleinen Einheiten zu produzieren die ein hohes Umrüsten nötig machen. Dadurch werden nach Zimmermann die Durchlaufzeiten und die Werkstattbestände gesenkt. Die kleinen Produktionseinheiten treffen dann jeweils wieder zusammen und werden weiter verarbeitet. Dies gibt Regel 8 wieder. Die Einplanung der jeweiligen Zeiträume wird rückterminiert. Dabei spielt der Verarbeitungstermin am Bottleneck eine entscheidende Rolle, aus ihm berechnen sich logischerweise die Termine an den davor liegenden Arbeitsplätzen. Dies kann sich sogar ausserbetrieblich bis hin zu den Lieferanten ausdehnen, indem diese sich auf die jeweiligen Bedürfnisse des Systems einstellen.
Zimmermann stellt im Vergleich zur Linearen Programmierung einige Nachteile dar, die erwähnenswert erscheinen. So lassen sich regelmäßige Planungszyklen nicht vermeiden. Diese können beispielsweise ein mal pro Woche stattfinden. Die Planung liefert allerdings nur dann gute Ergebnisse, wenn die Ausgangsdaten verlässlich und aktuell gehalten werden. Dies setzt voraus, dass Kennzahlen wie Lagerbestände, Belegungspläne oder Fertigungszeiten ständig rückgemeldet werden. Treten hier Dissonanzen auf, kann dies zu Problemen führen. So können zum Beispiel technische und organisatorische Restriktionen in Form der Losgrößen oder Fertigungsreihenfolge auftreten. Der OPT-Ansatz gewährt den jeweiligen Werkstätten keinen eigenen Entscheidungsspielraum. Aus diesem Grund müssen diese Eigenschaften zuvor bei der Planung berücksichtigt werden.

In Praxistests wurden nach Zimmermann so die Bestände um 60% verringert. So standen bei einem von Zimmermann untersuchten Unternehmen im Durchschnitt drei Aufträge vor Engässen in der Warteschlange.
Bezüglich der OPT Optimierung stellt sich die Frage in wie weit eine Auftragsfreigabe mit Belastungsschanke noch sinnvoll ist, wenn es keine Bestände mehr gibt, aus denen geschöpft werden könnte. Ebenso ist es fraglich, ob noch eine Verfügbarkeitsprüfung sinnvoll erscheint, wenn Bottlenecks mit einem entsprechenden Puffer versorgt sind und Unterkapazitäten bei Nicht-Bottlenecks existieren. Auch ist der Sinn eines Kapazitätsabgleichs fraglich, wenn Kapazitätsengpässe in einer vorherigen Planung berücksichtigt wurden.
Dennoch kann auch ein OPT-Ansatz problembehaftet sein. So ist eine Fertigung mit geringen Beständen und einer Just-In-Time Lieferung sehr empfindlich gegen Störungen. Da jedoch dieser Ansatz in der Realität mit Schwierigkeiten gerade in den Pufferbereichen problembehaftet ist, ist es fraglich, in wie weit Bestände überhaupt abgebaut werden können um eine optimale und effiziente Produktion zu realisieren.

Realisierbar ist dies lediglich, wenn die Fertigung mit einem hohen Grad an Disziplin durchgehalten werden kann. Fraglich ist jedoch, in wie weit dies die Belegschaft motivieren kann und in wie fern die Identifikation mit dem Unternehmen bestehen bleibt, vorallem dann, wenn sie nicht in die Entscheidungsprozesse des OPT eingebunden werden. Vielmals können die Betroffenen vor Ort viel mehr zur Effizienz beisteuern als die Planenden. Da die Betroffenen jedoch den OPT-Algorythmus nicht nachvollziehen können, wenn sie nicht mit einbezogen werden, kann dies zur Entfremdung, Demotivation und gar zur innerlichen Kündigung führen. Die Arbeitnehmer müssen in der Art ihrer Ausübung umdenken. Dem oftmals zuvor geltenden Einzelakkord, bei dem die Maschinen ständig produzierten, steht nun die Effizienz des OPT-Ansatzes gegenüber. Hier wird anstelle des Akkords die Befolgung des exakten Zeitplans in der Fertigung gegenübergestellt. Die einzelnen Werkstätten werden angehalten, die im Plan vorgegebenen Mengen und Termine genau einzuhalten.
Der klare Vorteil im OPT-Ansatz ist jedoch darin begründet, dass unterschiedliche Unternehmensstrategien simuliert werden können. Dies gilt sowohl für die Umstrukturierung von Leistungsprozessen als auch für Neuinvestitionen. Herkömmliche Wirtschaftlichkeitsrechnungen greifen nicht wirksam, da oftmals Einsparungen an Nicht-Engpässen vorgenommen werden und somit lediglich ein Scheinerfolg realisiert wird.

Die konsequente Konzentration auf Engpässe durch Investitionen jeglicher Art führen zu einem höheren Output und zu einem Anstieg sämtlicher anderer Kapazitäten. In dessen Folge werden höhere Bestände an anderen Stellen notwendig. Dies wird sich jedoch negativ auf die Rendite auswirken. Wird ein Teilbereich eines Systems isoliert betrachtet, kann dies nur eingeschränkt funktionieren, da jeder Teilbereich mit anderen Bereichen verbunden ist und vollkommen isoliert nicht betrachtet werden kann.

Literaturverzeichnis

  • Arnold, D.; u.a. (2004): Handbuch Logistik; Frankfurt / Main
  • Goldratt, E. M.; u.a. (2004): The Goal – A Process of Ongoing Improvement; Great Barrington, USA
  • Johnson, K. (1990): Implementing optimised production technology
  • Zimmermann, G. (1987): PPS-Methoden auf dem Prüfstand – was leisten sie, wann versagen sie?; Landsberg / Lech

Anzeige:

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht..

(erforderlich)


Sie können diese verwenden HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 Anzeige: