Development of a quantitative impact model for calculating the schedule reliability of industrial manufacturing processes
Final Report Abstract
Eine pünktliche Auslieferung von Bestellungen entsprechend den zugesagten Lieferterminen ist eine zentrale logistische Leistungsgröße produzierender Unternehmen. In umfassenden Studien wurde eine termintreue Auslieferung von Produkten als entscheidender Wettbewerbsvorteil und als wesentlicher Einflussfaktor für nachhaltigen wirtschaftlichen Erfolg erkannt. Trotz der nachgewiesenen hohen Bedeutung einer termintreuen Auslieferung haben zahlreiche Unternehmen Schwierigkeiten, ihre eigenen Anforderungen an die Pünktlichkeit zu erfüllen. Eine Ursache der geringen logistischen Zielerreichung liegt in der Komplexität von Produktionssystemen. Komplexität beschreibt, dass die Termintreue einer Lieferkette von einer Vielzahl unüberschaubarer und untereinander wechselwirkender Einflussgrößen abhängt. Aufgrund dieser zahlreichen Einflussgrößen stehen Unternehmen vor dem Problem, die eigentlichen Ursachen der geringen Liefertermintreue zu identifizieren und effiziente Maßnahmen zur Steigerung der Termintreue auszuwählen und umzusetzen. Dieses Problem kann überwunden werden, indem die wesentlichen Einflussfaktoren auf die Pünktlichkeit systematisch aufgearbeitet und die Zusammenhänge quantitativ beschrieben werden. Hierdurch wird die ursprüngliche Komplexität der Lieferkette reduziert und den Entscheidungsträgern werden die relevanten Informationen zur Gestaltung der Lieferketten bereitgestellt. Ziel des Forschungsvorhabens – Entwicklung eines quantitativen Wirkmodells zur Berechnung der Termintreue in industriellen Fertigungsprozessen – war es, ein Modell zu entwickeln, das die Terminabweichung an einem Arbeitssystem abhängig von den Einflussgrößen berechenbar macht. Dafür wurden zunächst Faktoren untersucht, die die Terminabweichung beeinflussen, und deren Wirkbeziehungen qualitativ beschrieben. Relevante Einflussgrößen wurden für die weitere Modellbildung herausgearbeitet. Die eigentliche Modellbildung erfolgte in mehreren Schritten. Zunächst wurde gezeigt, wie die Terminabweichung eines Fertigungsauftrags in zwei Bestandteile aufgespalten werden kann, in die reihenfolge- und die rückstandsbedingte Terminabweichung. Die weiteren Modelle berechnen separat diese beiden Bestandteile der Terminabweichung. Für die reihenfolgebedingte Terminabweichung wurden drei separate Modelle für die unterschiedlichen Reihenfolgeregeln (First-In-First-Out Reihenfolge, rüstoptimale Reihenfolge, frühester-Plan-Abgang Reihenfolge) entwickelt. Zur Berechnung der rückstandsbedingten Terminabweichung wurde zunächst die Fallunterscheidung getroffen, ob sich das Arbeitssystem im Über- oder Unterlastbereich befindet. Im Unterlastbereich kann der Rückstand im Abgang auf Basis des Rückstands im Zugang berechnet werden. Im Überlastbereich resultiert der Rückstand aus der Schwankung des Plan-Abgangs, die nicht im Rahmen der Kapazitätsflexibilität abgefangen werden können. Für beide Fälle wurden entsprechende Formeln zur Berechnung des Rückstands und der rückstandsbedingten Terminabweichung entwickelt. Anschließend wurden die einzelnen Modelle validiert. Die Validierung erfolgte durch einen Vergleich der entwickelten Gleichungen mit einem Simulationsmodell eines Arbeitssystems. Die Validierung hat bestätigt, dass die Modelle in allen praxisrelevanten Betriebspunkten eine hinreichend hohe Abbildegüte aufweisen. Die Erkenntnisse aus dieser und früherer Modellierung der Terminabweichung sowie die Erfahrungen aus unterschiedlichen Beratungsprojekten wurden in Form einfach verständlicher Prinzipien der Terminabweichung zusammengefasst. Diese Prinzipien sollen helfen, die wesentlichen Erkenntnisse über Terminabweichung aufwandsarm in die Praxis zu transferieren. In der Dissertation von Dr.-Ing. Bertsch werden die entwickelten Modelle zudem an einem Industriebeispiel angewendet. An einem konkreten Anwendungsbeispiel wird gezeigt, wie die entwickelten Modelle in der Industrie angewendet werden können und wie mit ihrer Hilfe die Termintreue einer Lieferkette analysiert und optimiert werden kann.
Publications
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(2013): Schedule compliance operating curves and their application in designing the supply chain of a metal producer, Production Planning & Control: The Management of Operations 25 (2), pp. 123-133
Schmidt, M.; Bertsch, S.; Nyhuis, P.
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(2014): An analytical model describing the lateness distribution of storage processes, in: Merklein, M.; Franke, J.; Hagenah, H. (eds.): Proceedings of WGP Congress 2014, Advanced Materials Research 1018, Pfaffikon, Switzerland: Trans Tech Publications Inc., pp. 597-604
Grigutsch, M.; Nywlt, J.; Bertsch, S.
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(2014): Modeling of lateness distributions depending on the sequencing method with respect to productivity effects, CIRP Annals - Manufacturing Technology 63 (1), pp. 429-432
Bertsch, S.; Schmidt, M.; Nyhuis, P.
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(2015): Approach to calculating lateness along linear and converging material flow structures, Proceedings of WGP Congress 2015. Applied Mechanics and Materials 794, Pfaffikon, Switzerland: Trans Tech Publications Inc., S. 516-523
Grigutsch, M.; Nywlt, J.; Felix, C.
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(2015): Modellbasierte Berechnung der Termintreue, Dissertation Leibniz Universität Hannover, Garbsen: Berichte aus dem IFA
Bertsch, S.
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(2016): Modelling the sequence dependent lateness of a single workstation, Proceedings of WGP Congress 2016. Advanced Materials Research 1140, Pfaffikon, Switzerland: Trans Tech Publications Inc., pp. 443-448
Bertsch, S.; Felix, C., Nyhuis, P.
