Planungsmethoden der Produktion in der metallverarbeitenden Industrie im Kontext der Digitalisierung

Abstract

Die Produktionsplanung und -steuerung ist ein zentraler Bestandteil eines jeden Unternehmens. Im Lauf der Zeit haben sich verschiedene Planungsmethoden etabliert und stetig weiterentwickelt. Die industriellen Revolutionen haben maßgeblich dazu beigetragen. Eine systematische Literaturanalyse im Bereich der metallverarbeitenden Industrie zeigt, dass die Grenzen zwischen Grobund Feinplanung zusehends verschwimmen. Das bevorzugte Flussprinzip ist die Chargenfertigung. Die Produktionssysteme sind großteils auf einen kontinuierlichen Fluss ausgelegt. Die Planungserstellung ist ein äußerst komplexer Prozess in dem eine Vielzahl an Kriterien berücksichtigt werden müssen. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf den Faktoren Kosten, Durchlaufzeit und Liefertreue. Die moderne Informationstechnik fließt zunehmend in den Planungsprozess mit ein. Die Einführung und die Entwicklung von künstlicher Intelligenz nimmt in der aktuellen Literatur eine besondere Stellung ein. Die weitgehende Entkoppelung menschlicher Tätigkeiten, hin zu einer automatisierten Vorgehensweise, ist ein zentrales Thema zukünftiger Weiterentwicklungen. Eine Fallstudie am Beispiel einer variantenreichen Fertigung stellt verschiedenePrioritätsregeln gegenüber. Die Aufgabenstellung umfasst ein Anlagenbelegungsproblem oder auch Job- Shop-Problem genannt. Keine der angewandten elementaren Planungsvorschriften liefert durchgängig brauchbare Resultate. Der erstellte Programmcode zur Bearbeitung der Problemstellung ermöglicht die Implementierung neuer Lösungsmethoden. Der modulare Aufbau ermöglicht eine einfache Erweiterung der Aufgabenstellung. Infolgedessen kann die Funktion zur Testung von hochkomplexen Algorithmen verwendet werden. Die Behandlung der Fallstudie verdeutlicht das hohe Potential von Optimierungsalgorithmen. Durch deren Einsatz könnte der Personalaufwand im Planungsprozess erheblich reduziert bzw. die Planer essentiell in ihrer Entscheidungsfindung entlastet werden.

Production planning and control is an essential part of every company. Over time, various planning methods have been established and continuously developed. The industrial revolutions have contributed significantly to this. A systematic review of the literature in the field of the metalworking Industry shows that the boundaries between long and short term planning are becoming appreciably blurred. The preferred flow principle is the batch production. The production systems are mainly designed for a continuous flow. Planning is an extremely complex process in which a variety of criteria has to be considered. The essential factors are costs, cycle time and on-time delivery. Modern information technology is increasingly being included in the planning process. The introduction and development of artificial intelligence occupies a Special position in the current literature. The decoupling of human activities, towards an automated procedure, to a large extent is a key issue for future developments. A case study of a multi-variant production compares different priority rules. The Task comprises a so-called job-shop problem. None of the applied elementary planning rules provides consistently useful results. The established program code enables the implementation of novel planning methods. The modular design of the code allows an easy expansion of the task. As a result, the function can be used to test highly complex algorithms. The treatment of the case study demonstrates the high potential of optimization algorithms. Their use could significantly reduce personnel deployment in the planning process or the planners could be essentially relieved in their decision-making.