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Produktionsplanungs- und Steuerungssystem (PPS)

PPS-Systeme sind Softwaresysteme, die der operativen Planung und Steuerung des Produktionsgeschehens in Industriebetrieben dienen. Primäres Einsatzgebiet sind hierbei Großbetriebe mit stücklistenorientierter mechanischer Fertigung (z. B. in der Maschinenbau- und Elektrotechnikbranche). Die computergestützten PPS-Systeme entstanden in den 1960er Jahren in den USA, daher sind auch die meisten Programmsysteme (noch) für Großserien- und Massenfertigung konzipiert. Erst in jüngster Zeit entstanden PPS-Systeme insbesondere deutscher Hersteller, die einer stärkeren Kundenorientierung (Einzel- und Auftragsfertigung) und damit europäischen Verhältnissen Rechnung tragen, indem sie vor allem die Auftragsfertigung unterstützen. Konzeptionelle Grundlage der PPS-Systeme ist eine stufenweise Planung mit zunehmendem zeitlichen Detaillierungsgrad. Dies bedeutet, dass die Ergebnisse der vorgelagerten Stufe als Vorgabe in die nächste Stufe eingehen, wobei jedoch Rückwirkungen der Ergebnisse auf die vorgelagerten Stufen im Allgemeinen (noch) weitgehend vernachlässigt werden.

(engl. production planning and scheduling) PPS ysteme sind rechnergestützte Systeme zur Produktionsplanung und teuerung (PPS). Sie folgen einem Stufenkonzept, bei dem allerdings die Interdependenzen der einzelnen Planungsstufen nicht oder nur unzureichend berücksichtigt sind. Die Abfolge der Stufen ist i. d. R. wie folgt:

I. Produktionsplanung:

1. Produktionsprogrammplanung,

2. Bedarfsmengenplanung (Bedarfsermittlung),

3. grobe Termin und Kapazitätsplanung;

II. Produktionssteuerung:

1. Verfügbarkeitsprüfung und Auftragsfreigabe,

2. Feinterminierung mit Maschinenbelegungsplanung,

3. Auftragsüberwachung.

Die Planung des (operativ taktischen) Produktionsprogramms, also der kurz bis mittelfristig zu fertigenden Mengen unterschiedlicher Produktarten, wird im Rahmen von PPS ystemen kaum unterstützt. I. d. R. besteht lediglich die Möglichkeit, Kundenaufträge zu erfassen und nach Abgleich mit den Lagerbeständen (Lagerhaltung) gleichartige Aufträge zu gemeinsamen Fertigungsaufträgen zusammenzufassen. Eine Planung nach wirtschaftlichen Kriterien, welche Mengen als geschlossene Posten gefertigt werden sollen (Auftrags bzw. Fertigungslosgrößenplanung, Losgrößenplanung), wird zumeist nicht unterstützt. Ins Zuge der Bedarfsmengenplanung werden zunächst für die im Produktionsprogramm festgelegten Fertigungsmengen (Primärbedarf) die erforderlichen artspezifischen Materialmengen (Sekundärbedarf) berechnet. Dies erfolgt über eine «Auflösung» von Stücklisten, die für jeden Produkttyp genaue Angaben über dessen materialmäßige Zusammensetzung enthalten. Dabei kann es sich sowohl um fremd zu beschaffende Einsatzmaterialien als auch um selbst vorzuproduzierende Teile handeln. Alternativ können Bedarfe verbrauchsorientiert, d. h. durch Fortschreiben von Vergangenheitswerten bzw. hierauf aufbauende Prognoseverfahren, disponiert werden. Aufbauend auf der Mengenstruktur erfolgt eine grobe zeitliche Planung der (spätestzulässigen) Bereitstellungstermine (p Bereitstellungsplanung) für die benötigten Materialien. Hierbei werden ausgehend vorn jeweils geforderten Liefertermin unter Ansetzen der geschätzten Durchlaufzeit für die Aufträge die spätestmöglichen Starttermine berechnet (Rückwärtsterminierung). Im Zuge einer Vorwärtsterminierung kann, ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt sowie unter Berücksichtigung der Lieferzeiten für Fremdmaterial, der frühestmögliche Starttermin für die Fertigung der jeweiligen Aufträge kalkuliert werden, aus denen die jeweiligen frühesten Fertigstellungstermine resultieren. Die Differenz zwischen frühestem und spätestem Starttermin gibt den zeitlichen Spielraum (Puffer) für die Fertigungssteuerung an. Ergeben sich negative Pufferzeiten, so wird versucht, die gewünschten Liefertermine mittels Durchführung von Maßnahmen wie parallele Fertigung auf mehreren Maschinen u. A. zu halten. Da die Aufträge unabhängig voneinander betrachtet werden und damit vernachlässigt wird, dass diese teilweise auf denselben Maschinen zu fertigen sind, sind die auftragsbezogenen Termine i. d. R. im Rahmen der Feinterminierung zu revidieren. Im Zuge der Grobplanung wird anschließend angestrebt, kostenminimale Bestell und Fertigungslose zu ermitteln. Die sich hieraus ergebende zeitliche Beanspruchung der Maschinen und Personalkapazitäten wird in Belastungsprofile für die einzelnen Bearbeitungsstationen umgesetzt. Im Zuge eines Kapazitätsabgleichs können bei temporären Überschreitungen der verfügbaren Kapazität Aufträge im Rahmen ihres zeitlichen Puffers verschoben werden. Ist hierdurch kein zulässiger Belegungsplan ermittelbar, sind Maßnahmen zur Kapazitätserhöhung (Überstunden, höhere Leistung, Fremdvergabe des Auftrags) zu erwägen. Im Rahmen der Produktionssteuerung wird zunächst überprüft, ob die für die jeweiligen Aufträge benötigten Materialmengen zu den (grob) geplanten Bedarfsterminen (voraussichtlich) verfügbar sind. Ist dies der Fall, so werden die betreffenden Aufträge für die Fertigung freigegeben. Andernfalls sind Maßnahmen einzuleiten, um die Bereitstellung der benötigten Materialien innerhalb des zeitlichen Puffers sicherzustellen. Freigegebene Aufträge sind anschließend, sofern mehrere Alternativen möglich sind, konkreten Fertigungseinrichtungen zuzuordnen (Produktionsaufteilungsplanung). Für jede einzelne Bearbeitungsstation ist die Reihenfolge, in der die aktuell zur Bearbeitung anstehenden Aufträge abgearbeitet werden sollen, zu ermitteln (Ablaufplanung). Während die Aufteilungsplanung zumeist nicht durch PPS ysteme unterstützt wird, werden für die Ablaufplanung i. d. R. Prioritätsregeln bereitgestellt, deren Auswirkungen auf die Erreichung der wirtschaftlichen Ziele allerdings kaum transparent sind. Aufgrund der im Zuge der Auftragsüberwachung oftmals festgestellten häufigen Abweichungen von den erstellten Plänen, die auf Eilaufträge, Maschinenstörungen, fehlendes oder fehlerhaftes Material u. A. zurückzuführen sind, muss häufig eine (wiederholte) Neuplanung erfolgen. Dabei unterstützen die Systeme sowohl komplette Neuaufwürfe als auch Anderungsplanungen. Häufig erfolgt die Feinterminierung in Fertigungsleitständen, die jeweils einen bestimmten Produktionsbereich abdecken. Diese Systeme können mehr oder weniger stark mit PPS ystemen, die dann nur für die Grobplanung zuständig sind, gekoppelt sein. Dieses Dezentralisierungskonzept hat den Vorteil der Komplexitätsreduzierung im Einzelsystem. Es unterstützt zudem die mit hier nicht näher zu beschreibenden Vor und Nachteilen verbundene Idee verteilter PPS ysteme, deren Funktionalität auf mehrere Rechner, die wiederum untereinander netzartig verbunden sind, und auf unterschiedliche betriebliche Organisationseinheiten verteilt ist. Unabhängig hiervon sind PPS ysteme wesentlicher (betriebswirtschaftlich orientierter) Bestandteil des Computer Integrated Manufacturing (CIM). Hauptkritikpunkt am Stufenplanungskonzept von PPS ystemen ist die unzureichende Rückkopplung zwischen den Planungsebenen, so dass häufig nicht realisierbare Pläne entstehen und Pläne nach dem Eintreten unvorhergesehener Ereignisse nicht auf höheren Ebenen revidiert werden. Ebenfalls gravierend ist die Problematik, dass die geschätzten Durchlaufzeiten häufig nicht eintreten, da diese aufgrund temporärer Engpässe stark streuen. Um geplante Liefertermine trotzdem einhalten zu können, werden die Aufträge daher häufig früher als gemäß mittlerer Durchlaufzeit erforderlich eingeplant. Dies erhöht jedoch die Arbeitsbelastung der Kapazitäten, woraus längere Warteschlangen in den Stationen resultieren. Dadurch werden die Durchlaufzeiten jedoch noch schlechter prognostizierbar, was wiederum zu einer noch zeitigeren Einplanung der Aufträge führt (Durchlaufzeitsyndrom). Aus diesen Gründen werden beim Einsatz von PPS ystemen i. d. R. nur für die Serienfertigung von Standardprodukten befriedigende Planungsergebnisse erzielt. Jedoch gilt auch hier, dass nur eine sehr eingeschränkte Transparenz bezüglich der Auswirkungen bestimmter Planungen auf das wirtschaftliche Ergebnis herrscht.

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