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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein entsprechendes System
zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche
wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist.
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Produktionsanlagen
umfassen in aller Regel mehrere auch unterschiedliche Produktionskomponenten,
mit welchen jeweils ein oder mehrere vorbestimmte Produktionsschritte
an dem herzustellenden Produkt durch- beziehungsweise ausführbar sind. Die
jeweiligen Produktionskomponenten sind dabei über ein geeignetes Transport- und/oder Übergabesystem
für Halbprodukte
beziehungsweise Zwischenprodukte miteinander verbunden.
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Ein
Produktionsplan beinhaltet insbesondere Informationen darüber, welche
Produktionskomponente beziehungsweise welches Betriebsmittel unter Berücksichtigung
beziehungsweise Beachtung gegebener Randbedingungen wann welchen
Teilproduktions- oder Prozessschritt an welchem Produkt durch- oder
ausführen
soll. Ein Produktionsplan kann dabei unter Berücksichtigung/Beachtung gegebener
Randbedingungen im Hinblick auf eine vorgebbare Zielgröße optimiert
werden, beispielsweise bezüglich Maximierung
der Anzahl an hergestellten Produkten in einem bestimmten Zeitraum,
bezüglich
Minimierung des Energieverbrauchs je Produkt oder bezüglich Minimierung
der Durchlauf-/Prozesszeit je Produkt.
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Von
besonderem Nachteil erweist sich bei herkömmlichen Vorgehensweisen bei
der Erstellung eines Produktionsplanes dabei insbesondere, dass bei
der jeweiligen Produktionsplanung weder der Zustand noch das individuelle
Ausfallrisiko einer Produktionskomponente berücksichtigt werden, was zu einer
gewissen Planungsunschärfe
beziehungsweise Unsicherheit und im schlimmsten Fall zu erhöhten Ausfallzeiten
beziehungsweise zu einem erhöhtem Wartungsaufwand
führen
kann.
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Üblicherweise
wird die Verfügbarkeit
einer Gesamtanlage, also das Verhältnis der Zeit, innerhalb derer
eine Produktionsanlage tatsächlich
produziert, zu der Zeit, wo sie – falls kein Ausfall einer
Produktionskomponente oder eine sonstige Störung vorliegt – planmäßig produzieren
könnte,
als konstant angenommen. Die Verfügbarkeitsdaten basieren zumeist
auf den langjährigen
Erfahrungen in der betreffenden oder einer vergleichbaren Produktionsanlage und
berücksichtigen
summarisch die produktionshindernden Stör- und/oder Ausfallzeiten über einen
längeren
Zeitraum.
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Um
den unvermeidlichen Ausfällen
bei der Produktionsplanung Rechnung zu tragen, wird üblicherweise
eine konstante Verfügbarkeit
der gesamten Anlage von beispielsweise 95% zugrunde gelegt, anhand
derer die Produktionsplanung durchgeführt und die zu produzierende
Stückzahl
festgelegt wird. Eine wirklichkeitsnahe und damit effiziente Prozess- und/oder
Produktionsplanung ist unter dieser Voraussetzung in aller Regel
jedoch nicht möglich,
da gänzlich
unberücksichtigt
bleibt, dass abhängig
von dem jeweiligen Wartungszustand der Anlagenkomponenten die Gesamtverfügbarkeit
an den meisten Tagen üblicherweise
höher als
die getroffene Annahme, an anderen Tagen aufgrund beispielsweise
einer ausfallsbedingten Großstörung dafür jedoch
auch deutlich geringer als der konstant angenommene Wert ausfallen
kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Möglichkeit
für eine verbesserte,
effizientere Produktionsplanung anzugeben, bei welcher die jeweilige
Gesamtverfügbarkeit
der Produktionsanlage Berücksichtigung
findet.
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Diese
Aufgabe wird durch das eingangs genannte Verfahren zur Erstellung
eines Produktionsplans für
eine Produktionsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sowie ein entsprechendes System zu dessen Durchführung sind in weiteren Ansprüchen und
in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche
wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wird wenigstens
eine Eingangsgröße, welche
Angaben über
Art und Quantität zu
produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen
Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten
aufweist, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder
mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet und resultierend
ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellt.
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Durch
Einbeziehung von Zustandbetrachtungen zur Verfügung stehender Produktionskomponenten
in die Produktionsplanung beziehungsweise Produktionsplanerstellung
wird eine realitätsnähere und damit
effizientere Produktionsplanung ermöglicht.
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Verfahrensgemäß sind für die Erstellung
eines Produktionsplanes zumindest Informationen über das Produktionsziel, die
jeweils herzustellenden Produkte, die Produktionsanlagen und Produktionskomponenten
sowie betriebliche und/oder prozesstechnische Randbedingungen bereitzustellen.
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Das
Produktionsziel beinhaltet dabei insbesondere Planungsdaten, wie
Art der herzustellenden Produkte sowie deren Quantität und/oder
Qualität. Weiterhin
von Bedeutung kann in diesem Zusammenhang der Zeitraum sein, innerhalb
dessen das jeweilige Produkt hergestellt werden muss, um es termingerecht
an den Kunden ausliefern zu können. Auch
eine Prioritätenreihenfolge
der einzelnen Produktarten, welche sich beispielsweise aus dem mit dem
Produkt zu realisierenden Umsatz oder Gewinn ergeben kann, kann
von Bedeutung sein. Das Produktionsziel orientiert sich dabei immer
an gegebenen Randbedingungen, so dass die eingeforderte Stückzahl nicht
die theoretisch maximale Gesamtkapazität der Produktionsanlagen unter
Berücksichtigung
von Urlaubszeiten oder unvermeidbaren, langfristigen Umbau- beziehungsweise
Wartungsaktivitäten übersteigt.
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Informationen über die
herzustellenden Produkte sind ebenfalls für die Erstellung eines Produktionsplanes
von Bedeutung, beispielsweise die Angabe, welche einzelnen Produktionsschritte
durchlaufen werden müssen,
bevor ein Produkt komplett hergestellt beziehungsweise fertig gestellt
worden ist und/oder ein Werkstück
fertig bearbeitet worden ist. Je nach Produkt kann das Durchlaufen
von verschiedenen Produktionsschritten in einer fest vorgegebenen
Reihenfolge und in einem fest vorgegebenen zeitlichen Abstand erforderlich
sein, was insbesondere in der chemischen und/oder pharmazeutischen
Industrie der Fall ist. Insbesondere der zeitliche Abstand zwischen
dem Durchlaufen verschiedener Produktionsschritte kann in anderen
Industriezweigen, beispielsweise bei der Herstellung von mechanischen
Komponenten oder der Montage von einzelnen mechanischen Komponenten,
auch miteinander, eher flexibel gestaltet werden beziehungsweise
sein.
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Insbesondere
hinsichtlich einer möglichen Variation
der zeitlichen Abfolge, innerhalb derer Produkte beziehungsweise
Produktarten unter Beachtung des jeweiligen Produktionszieles hergestellt werden,
besteht bei der Erstellung eines Produktionsplanes ein Optimierungspotential.
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Eine
Produktionsanlage weist in aller Regel mehrere Produktionskomponenten
auf. Je nach benötigtem
Produktionsprozess können
diese Produktionskomponenten beispielsweise in Form einer Produktionslinie
fördertechnisch
sequentiell miteinander verbunden sein, das heißt, die Produktionskomponenten
werden nacheinander entsprechend den notwendigen Produktionsschritten
von dem in Herstellung und/oder Bearbeitung befindlichen Produkt durchlaufen,
wobei das Endprodukt des vorangehenden Produktionsschrittes das
Ausgangsprodukt des nachfolgenden Produktionsschrittes bildet und
wobei kein alternativer Produktionspfad möglich ist. Die Produktionskomponenten
können
aber auch in einer fördertechnisch
parallelen Struktur zueinander angeordnet sein, dass heißt, es bestehen
mehrere mögliche
Produktionspfade zur Herstellung ein und desselben Produktes.
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Auch
die fördertechnische
Ausschleusung eines fehlerhaften Halbproduktes aus dem Produktionsprozess
zur Nacharbeit und die Wiedereingliederung des überarbeiteten Halbproduktes
in den Produktionsprozess ist eine für manche Produkte praktikable
Vorgehensweise, ebenso wie das Nutzen von Zwischen- oder Sortierspeichern,
wel che fördertechnisch
zwischen den Produktionskomponenten angeordnet sind. Solche Speicher
sind beispielsweise bei der Lackierung von Automobilkarosserien üblich. Dort
wird die Reihenfolge der Karosserien durch die Produktionsanlage
in einem Farbsortierspeicher derart geändert, dass eine Kolonnen von
Karosserien, welche in der selben Farbe lackiert werden sollen, gebildet
wird, um beim nachfolgenden Durchlauf durch die Lackieranlage in
Form einer Kolonne die Anzahl der benötigten Farbwechsel zu reduzieren.
Je höher
der parallele Anteil der fördertechnischen
Anordnung der einzelnen Produktionskomponenten in einer Produktionsanlage
ist, desto flexibler lässt
sich diese auch im Produktionsprozess einsetzen und umso mehr Optimierungspotential
besteht bei der Erstellung des Produktionsplanes.
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Die
Produktionskomponenten führen
die jeweiligen Produktionsschritte an dem herzustellenden Produkt
durch. Eine Produktionskomponente kann auf einen speziellen Produktionsschritt
für ein
spezielles Produkt fixiert sein beziehungsweise für diesen vorgesehen
sein, wie beispielsweise das Schneiden eines Gewindes für einen
bestimmten Schraubentyp. Wenn die Produktionskomponente beispielsweise ein
Roboter ist, kann ein deutlich höheres
Maß an Flexibilität erreicht
werden, so dass beispielsweise durch automatisches Wechseln eines
Werkzeugs ein und derselbe Roboter innerhalb kurzer Zeit sowohl Klebevorgänge als
auch Bohrvorgänge
an verschiedenen Produktarten durchführen kann. Somit kann auch
eine Produktionskomponente über
ein Maß an Flexibilität verfügen, welches
bei der Erstellung des Produktionsplanes für dessen Optimierung genutzt werden
kann.
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Produktionskomponenten
unterliegen Abnutzungs- und Alterungserscheinungen. Die Qualität der durchgeführten Produktionsschritte
einer Produktionskomponente kann von dem Abnutzungsgrad und dem
Alter der Produktionskomponente abhängen und/oder von diesem beeinflusst
sein. Ebenso steigt das Risiko des kurzfristigen Totalausfalls einer
Produktionskomponente mit steigendem Alter beziehungsweise Abnutzungsgrad
derselben.
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Insbesondere
in Anlagen beziehungsweise Anlagenverbünden von mehreren Produktionsanlagen,
in denen die Halbprodukte eine Vielzahl von Produktionsschritten
durchlaufen müssen,
ist ein längerer
Ausfall einer Produktionsanlage beziehungsweise der Ausfall einer
Einzelkomponente in einer Produktionsanlage mit sehr hohen Folgekosten
verbunden. Einzelne Produktionskomponenten können, wie oben beschrieben,
mit einem Zwischenspeicher fördertechnisch
miteinander verbunden sein, so dass geringfügige Ausfallzeiten einer einzelnen
Produktionskomponente abgepuffert beziehungsweise ausgeglichen werden
können.
Wenn beispielsweise Produktionskomponente A über einen geeigneten Zwischenspeicher
Produktionskomponente B mit Halbprodukten versorgt, welche ihrerseits über einen
geeigneten Zwischenspeicher Produktionskomponente C mit Halbprodukten
versorgt, so kann bei Ausfall der Produktionskomponente B die Produktion
für einen – der Größe der Zwischenpuffers
entsprechenden – Zeitraum
aufrecht erhalten werden, indem Produktionskomponente A den Zwischenspeicher
vor Produktionskomponente B füllt
und Produktionskomponente C den Zwischenspeicher nach Produktionskomponente
B leert. Wenn die Kapazitäten
der Zwischenspeicher erschöpft
sind, müssen
auch Produktionskomponente A und C mit der Produktion stoppen, ursächlich,
weil eine einzige Produktionskomponente ausgefallen ist. In Produktionsanlagen
werden Zwischenspeicher allerdings üblicherweise möglichst klein
gehalten, beziehungsweise sind gar nicht vorhanden.
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Ein
kurzfristiger Ausfall einer oder mehrerer Produktionskomponenten
kann somit zu einer Behinderung der Produktion, Produktionsausfall,
Qualitätsabsenkung
und damit auch zu erhöhten
Aufwendungen, insbesondere hinsichtlich Zeit, Material, Kosten, führen. Aus
diesem Grunde werden üblicherweise
in bestimmten Zeiträumen
Wartungsarbeiten an den verschiedenen Produktionskomponenten durchgeführt. Dies
kann in einem einfachen Fall beispielsweise eine Reinigung ausgewählter produktionsrelevanter
Bauteile, auch mehrmals am Tag, und/oder in einem festen Zeitintervall
beinhalten. Eine Wartung kann aber auch den Austausch besonders
beanspruchter produktionsrelevanter Bauteile beinhalten, wie zum
Beispiel den Austausch eines Werkzeuges jeweils am Wochenende. Aufgrund
der häufigen Durchführung solcher
geringfügiger
beziehungsweise geringwertiger Wartungsarbeiten sind die notwendigen
Zyklen, innerhalb derer solche Wartungsarbeiten durchgeführt werden
sollten, zumeist innerbetrieblich gut bekannt.
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Gemäß eines
Wartungsplanes sind neben den geringfügigen und/oder geringwertigen
Wartungsarbeiten insbesondere auch umfangreichere Wartungsarbeiten,
wie beispielsweise das Richten eines Greiferwerkzeuges für einen
Roboter oder die Ü berprüfung eines
Robotergetriebes, üblicherweise in
längeren
Zeitintervallen, beispielsweise Wochen oder Jahren, durchzuführen. Diese
Zeitintervalle sind zumeist vom Hersteller der entsprechenden Produktionskomponente
beziehungsweise der Produktionsanlage fest vorgegeben. Aufgrund
der hohen Folgeschäden
beziehungsweise Folgekosten, welche mit einem Ausfall einer Produktionskomponente
verbunden sein können,
werden die Wartungsintervalle für umfangreichere
Wartungsarbeiten zumeist konservativ, also kurz, bemessen. Das heißt, auch
unter ungünstigen
Randbedingungen bezüglich
Art und Dauer der Benutzung der Produktionskomponente soll die Ausfallwahrscheinlichkeit
derselben stets unterhalb eines akzeptierten Grenzwertes befindlich
sein, was durch genügend
kurze Wartungsintervalle erreicht wird.
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Um
den Wartungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es üblich, den
Zustand der einzelnen Produktionskomponenten messtechnisch anhand
geeigneter Messgrößen zu erfassen
und daraus mittels eines geeigneten Verfahrens zur Zustandsbewertung
die Notwendigkeit für
eine Wartung abzuleiten, wenn der jeweilige Zustand der Produktionskomponente
dies erfordert. Analog ist es Aufgabe eines solchen Verfahrens,
die Durchführung
einer turnusmäßigen Wartung
zu verhindern, wenn der Zustand der jeweiligen Produktionskomponente
keine Wartung erfordert. Eine Angabe für eine eventuelle Wartung umfasst
neben der Angabe der durchzuführenden
Wartungstätigkeit
auch den Zeitraum, innerhalb dessen diese Wartung durchgeführt werden
sollte.
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Messgrößen, aus
denen der Zustand einer Produktionskomponente ableitbar ist, können beispielsweise
eine elektrische oder mechanische Leistung, eine Temperatur und/oder
eine Durchflussmenge sein. Insbesondere die integrale Betrachtung
solcher Messgrößen über einen
bestimmten Zeitraum führt
zu Kenndaten, welche zur Zustandsbewertung der Produktionskomponente
herangezogen werden können.
Dies können
beispielsweise sein: durchschnittlicher Energieverbrauch, maximaler
Energieverbrauch, Anzahl von Produktionszyklen, Betriebsdauer seit
Erstinbetriebnahme, Betriebsdauer seit letzter Wartung oder Durchflussvolumen
eines flüssigen
Mediums seit letzter Wartung. Aus diesen Kenndaten können dann
mit geeigneten Verfahren zur Zustandsbewertung bewertete Aussagen über den
Zustand der Komponente gemacht werden, die beispielsweise eine Ausfallwahrscheinlichkeit
der je weiligen Produktionskomponente oder die zu erwartende Qualität des von
dieser Komponente durchzuführenden
Produktionsschrittes angeben.
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Diese
quantifizierten Zustandsangaben werden dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Produktionsplanung als weitere Eingangsgrößen zugeführt.
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Die
vorstehend beschriebenen Randbedingungen und/oder Eingangsgrößen für die Erstellung eines
Produktionsplanes offenbaren eine Flexibilität beziehungsweise ein Optimierungspotential,
das heißt,
es gibt verschiedene Möglichkeiten
zur Erreichung eines vorbestimmten Produktionszieles. Welche der
verschiedenen Möglichkeiten
unter Berücksichtigung
der gegebenen Zielvorstellungen die geeignetste ist, kann durch
geeignete Zielfunktionen spezifiziert werden. Diese können beispielsweise
angeben, dass die Gesamtanlage in einem vorgegebenen Zeitraum möglichst
viele Produkte herstellen soll und/oder dass der Energieverbrauch
bei der Herstellung von Produkten möglichst gering zu halten ist und/oder
dass der Wartungsaufwand minimal zu halten ist und/oder dass Produkte
in der höchstmöglichen
Qualität
hergestellt werden.
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Da
sich die Zielfunktionen einander auch widersprechen beziehungsweise
entgegenstehen können,
beispielsweise höchstmögliche Qualität und/oder
minimaler Wartungsaufwand und/oder minimaler Zeitaufwand, kann entweder
nur eine Zielfunktion oder mehrere untereinander priorisierte Zielfunktionen
angegeben werden. Die Angaben für
die Zielfunktion resultieren aus den Anforderungen, die an den jeweiligen
herstellenden Betrieb aus seinem Umfeld heraus gestellt werden.
Diese können
sich bei verändertem
beziehungsweise sich ändernden
Umfeld ebenfalls ändern,
beispielsweise wenn aus Imagegründen
und/oder ökologischen
Betrachtungen heraus ein niedriger Energieverbrauch an Bedeutung gewinnt.
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Als
Variationsspielraum bei der Erstellung des Produktionsplanes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
sind unter anderem die zuvor erwähnten
Flexibilitäten
bei den Produktzielen, den Produkten sowie den Produktionsanlagen
beziehungsweise Produktionskomponenten sowie beim individuellen Wartungsbedarf
anzusehen.
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Demgemäß kann der
bezüglich
der angegebenen Zielfunktionen erstellte Produktionsplan Informationen
enthalten, welche Produktionskomponenten im Einzelfall für die Herstellung
der jeweiligen Produkte benutzt werden und/oder in welcher zeitlichen
Abfolge die jeweiligen Produkte herzustellen sind und/oder in welchem
Zeitraum die jeweiligen Produkte hergestellt werden sollen.
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So
kann es sinnvoll sein, bei Vorhandensein mehrerer Produktionspfade
für ein
und dasselbe Produkt den Produktionspfad mit dem geringsten Ausfallrisiko
der beteiligten Komponente möglichst
hoch auszulasten und einen parallelen Produktionspfad mit höherem Ausfallrisiko
nur minimal auszulasten, so dass ein eventueller Ausfall einer Produktionskomponente
möglichst
geringen Einfluss auf die gesamte produzierte Stückzahl hat. Hierbei wird ausgenutzt,
dass es möglich
sein kann, von den Spezifikationen her identische Produkte ein und
derselben Produktart in einer nichtidentischen zeitlichen Reihenfolge
und/oder mit nicht denselben Produktionskomponenten zu produzieren.
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Auch
kann es sinnvoll sein, eine außerplanmäßige Wartung
einer Komponente mit hohem Ausfallrisiko anzufordern, dabei für den Wartungszeitraum
zwar einen Produktionsausfall hinzunehmen, aber nach abgeschlossener
Wartung die Komponente mit hoher Auslastung und geringem Ausfallrisiko wieder
in die Produktion einzubeziehen. Der Produktionsausfall bei einer
möglichen
außerplanmäßigen Wartung
kann weiterhin dadurch minimiert werden, dass unter Ausnutzung des
geforderten Produktionszeitraumes für die verschiedenen Produkte
im Wartungszeitraum nur solche Produkte hergestellt werden, für deren
Herstellung die in Wartung befindliche Produktionskomponente gar
nicht benötigt
wird. So kann es möglich
sein, dass auch eine außerplanmäßige Wartungsmaßnahme keinen
Produktionsausfall nach sich zieht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens
beinhaltet eine Einbeziehung beziehungsweise Berücksichtigung der mit der jeweiligen
Produktionskomponente zustandsbedingt produzierbaren beziehungsweise erreichbaren
Qualität
in die Produktionsplanerstellung beziehungsweise die Produktionsplanung und/oder
den jeweiligen Produktionsplan. Diese kann variieren und insbesondere
mit steigendem zeitlichen Abstand von der letzten Wartung und abhängig von deren
Nutzung sinken. So ist es verfahrensgemäß insbesondere möglich, Produkte,
welche geringe Qualitätsanforderungen
an den jeweiligen Produktionsschritt stellen, möglichst von denjenigen Produktionskomponenten
herstellen zu lassen, welche aufgrund von Abnutzungserscheinungen
zwar nicht mehr die höchste,
aber eine innerhalb der Produktspezifikationen liegende Qualität erwarten
lassen.
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Vorteilhaft
kann weiterhin vorgesehen sein, dass hochwertige beziehungsweise
hochwertigere Produktarten vorzugsweise von den Produktionskomponenten
hergestellt werden, welche das geringste Ausfallrisiko aufweisen
beziehungsweise die höchste
Qualität
erwarten lassen.
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Weiterhin
kann vorteilhaft die Möglichkeit vorgesehen
sein, den Wartungsplan für
die jeweiligen Produktionskomponenten entsprechend den Produktionsbedürfnissen
unter Einhaltung der gegebenen Randbedingungen bei der Erstellung
des Produktionsplanes zu modifizieren. So erstellt ein Verfahren
zur Zustandsbewertung für
die einzelnen Produktionskomponenten keine direkte Wartungsanfrage,
welche in den Wartungsplan eingetragen wird, sofern die Randbedingungen
eingehalten sind, sondern es stellt vielmehr Daten über Art
und Zeitraum des Wartungsbedarfes als Eingangsgröße für das Verfahren zur Produktionsplanung
zur Verfügung. Damit
ist die Möglichkeit
geschaffen, dass zur Optimierung der Produktionsplanung auch die
Ausnutzung des Spielraumes einbezogen wird, der sich aus frühestem und
spätestem
Termin für
anstehende Wartungsarbeiten ergibt.
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Demzufolge
erfolgt die Wartungsanfrage in diesem Fall verfahrensgemäß bereits
bei der Erstellung des jeweiligen Produktionsplanes und zwar unter
Berücksichtigung
und/oder Einbeziehung einer optimalen/optimierten Produktionsplanung
und des jeweiligen Zustandes der Produktionskomponenten sowie deren
individuellen Ausfallrisikos. Wenn der angefragte Wartungszeitraum
innerhalb der gegebenen Randbedingungen liegt, wird der angefragte
Termin im Wartungsplan vermerkt und es erfolgt die Übermittlung
dieser Daten an das Verfahren zur Zustandsbewertung. Darauf basierend
ermittelt dieses erneut den Wartungsbedarf.
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Des
Weiteren wird die gestellte Aufgabe durch ein entsprechendes System
zur Ausführung des
vorgenannten Verfahren zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage
mit wenigstens zwei Produktionskomponenten gelöst. Das System umfasst dabei
wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem oder mehreren Mitteln,
mit welchen im Zusammenwirken mit wenigstens einer Daten- und/oder Informationsquelle
wenigstens eine Eingangsgröße, welche
Angaben über Art
und Quantität
wenigstens eines zu produzierenden Produktes und/oder Art und Beschaffenheit
der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer
Produktionskomponenten umfasst, sowie wenigstens ein quantifizierter
Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfassbar und verarbeitbar
und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan
erstellbar ist.
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Vorteilhaft
kann es sich bei den Datenquellen dabei um in einem verteilten Netzwerk
angeordnete Datenverarbeitungseinrichtungen und/oder Datenbanken-
und/oder -Speicher und/oder Management- und/oder MES-Systeme handeln.
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Systemgemäß ist vorteilhaft
weiterhin vorsehbar, dass der quantifizierte Zustand einer jeweiligen
Produktionskomponente das Alter der Produktionskomponente und/oder
einen kalkulatorischer Wert der Produktionskomponente und/oder die
bisherige Einsatzdauer der Produktionskomponente und/oder deren
Laufzeit und/oder die bisher aufgetretenen Ausfälle beziehungsweise bisher
aufgetretenen Fehler der Produktionskomponente sowie deren Häufigkeit
berücksichtigt
und/oder einbezieht beziehungsweise beinhaltet.
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Auch
ist weiterhin vorsehbar, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist,
welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche
Informationen darüber
verwertet und/oder berücksichtigt,
welche Produktionskomponenten für
die Herstellung jeweiliger Produkte nutzbar und/oder einsetzbar
sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens ein Mittel vorgesehen,
welches bei der Erstellung des Produktionsplanes Informationen darüber verwertet
und/oder berücksichtigt,
in welcher zeitlichen Abfolge jeweilige Produkte mit dafür vorgesehenen
Produktionskomponenten produzierbar sind.
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In
Weiterbildung des Systems kann wenigstens ein Mittel vorgesehen
sein, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche
Informationen darüber
verwer tet und/oder berücksichtigt,
in welchem Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen
Produktionskomponenten produzierbar ist.
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Darüber hinaus
ist ebenfalls vorstellbar wenigstens ein Mittel vorzusehen, welches
bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt
wann eine jeweilige Produktionskomponente für die Produktion zur Verfügung steht
beziehungsweise verfügbar
ist.
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Dementsprechend
kann der zustandbezogen optimierte Produktionsplan Informationen und/oder
Angaben darüber
umfassen in welcher zeitlichen Abfolge die jeweiligen Produkte mit
welchen Produktionskomponenten zu produzieren sind und/oder in welchem
Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten
zu produzieren ist und/oder in welcher Menge und/oder Qualität ein jeweiliges
Produkt zu produzieren ist..
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Vorteilhaft
ist weiterhin wenigstens ein Mittel vorsehbar, welches bei der Erstellung
des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass spezifikationsgemäß und/oder
anforderungsgemäß identische
Produkte ein und derselben Produktart auch in einer nicht-identischen
zeitlichen Abfolge und/oder mit nicht denselben Produktionskomponenten
produzierbar sind.
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Eine
Weiterbildung des Systems sieht wenigstens ein Mittel vor, welches
bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt,
dass hochwertige Produkte mit Produktionskomponenten hergestellt
und/oder verarbeitet werden, welche ein geringes Ausfallrisiko aufweisen
und/oder welche eine, insbesondere spezifikationsgemäß und/oder
anforderungsgemäß, hohe
Qualität
des jeweiligen Teilproduktionsschrittes erwarten lassen und/oder
gewährleisten.
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Auch
kann wenigstens ein Mittel vorgesehen sein, welches bei der Erstellung
des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass Produkte mit
geringen Qualitätsanforderungen
mit denjenigen Produktionskomponenten hergestellt werden, welche unter
Berücksichtigung
der vorgegebenen Qualitätsparameter
des herzustellenden Produktes eine geringe zu erwartende Qualität des jeweiligen
Teilproduktionsschrittes aufweisen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann das System wenigstens ein Mittel
umfassen, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes bei einer
niedrigen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlagen festlegt
beziehungsweise bewirkt, dass bestimmte Produktionskomponenten in
der Produktionsplanung für
einen bestimmten Zeitraum nicht berücksichtigt werden und/oder
ausgeschlossen werden.
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Die
weitere Darlegung der Erfindung sowie weiterer vorteilhafter Weiterbildungen
und Ausgestaltungen erfolgt nachstehend anhand einer Figur sowie des
zugehörigen
Ausführungsbeispieles.
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Es
zeigt:
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1:
ein beispielhaft ausgebildetes System zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens inklusive
der jeweiligen Informationsflüsse
in modularer Umsetzung
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In
der einzigen Figur ist ein beispielhaft ausgebildetes System zur
Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
inklusive der jeweiligen Informationsflüsse in modularer Umsetzung
gezeigt, wobei verfahrengemäß zur Erstellung
eines Produktionsplanes für
eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten
aufweist, wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art
und Quantität
zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen
Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten
aufweist, und wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder
mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet und resultierend
ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellt wird.
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Die
Ausführung
des Verfahrens erfolgt dabei auf einem beispielhaft ausgebildeten
System zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage mit
wenigstens zwei Produktionskomponenten, welches einen modularen
Aufbau aufweist und wenigstens eine übergeordnete Datenverarbeitungseinrichtung
sowie Mittel umfasst, welche wenigstens eine Eingangsgröße, welche
Angaben über Art
und Quantität
zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen
Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten
umfasst, sowie wenigstens einen quantifizierten Zustand einer oder
mehrerer Produktionskomponenten zu erfassen und verarbeiten und
resultierend einen zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellen.
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Bei
den einzelnen Modulen kann es sich dabei um unterschiedliche Daten-
und/oder Informationsquellen, wie beispielsweise Datenbanken, System
zur Zustandbewertung, Datenspeicher, MES (Manufacturing Execution
System), Monitoring System und dergleichen und/oder die zugehörigen Computerprogrammprodukte
handeln, wobei jedes Modul, insbesondere in einem verteilten Netzwerk,
beispielsweise jeweils einer Datenverarbeitungsanlage zugeordnet
ist und/oder auf dieser lauffähig
sein kann. Mehrere Module können
auch derselben Datenverarbeitungsanlage zugeordnet sein und/oder auf
dieser ausgeführt
sein. Alle beteiligten systemgemäßen Module
sind in geeigneter Weise untereinander verknüpft, um einen Daten- und/oder
Informationsaustausch untereinander durchführen zu können. Sofern mehrere Datenverarbeitungsanlagen
beziehungsweise -Einrichtungen beteiligt sind, sind auch diese in
einer für
einen Datenaustausch geeigneten Form miteinander verbunden. Hierbei
beinhaltet ein erstes Modul 11 insbesondere Daten über das
Produktionsziel, welche im Zusammenwirken mit den übrigen Modulen
einem übergeordneten
Verarbeitungsmodul 15 mit der übergeordneten Datenverarbeitungseinrichtung
zur Verfahrensausführung
und/oder Umsetzung, als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt
sind und resultierend die Erstellung eines zustandsbezogen optimierten
Produktionsplans bewirkt ist. Ein weiteres zweites Modul 12 stellt
dem übergeordneten
Modul 15 beispielsweise Daten und/oder Informationen der
jeweiligen Produktspezifikation als weitere Eingangsgrößen zur
Verfügung,
ein drittes Modul 17 die Nenndaten der Produktionsanlage
und ein viertes Modul 18 eine oder mehrere Zielfunktionen,
anhand derer die Strategie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Produktionsplanung
bestimmt wird. Ein fünftes
Modul 13 beinhaltet aus einer Zustandsbewertung resultierte,
bewertete Daten über den
Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten, ein sechstes
Modul 19 beinhaltet Daten/Informationen über terminlich
betriebliche Randbedingungen der Produktionsanlage. Beide Module,
das fünfte
sowie das sechste Modul 13, 19 stellen die jeweiligen
Daten/Informationen sowohl einem siebten Modul 16, welches
Daten/Informationen über
den Wartungsplan enthält,
als auch dem übergeordneten Modul 15 zur
Verfügung.
Das übergeordnete
Modul 15 stellt als verfahrensgemäßes Ergebnis sowohl dem siebten
Modul 16 Wartungsdaten/- informationen als
auch einem achten Modul 14 Daten über die Produktion für einen
zukünftigen
Zeitraum zur Verfügung.
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In
einem Szenario erfolgt die laufende Produktion, wie oben beschrieben,
anhand eines Produktionsplanes, welcher zuvor durch das übergeordnete
Verarbeitungsmodul 15 unter Berücksichtigung der im ersten
bis dritten, im fünften
und sechsten Modul 11–13, 17 und 19 definierten
Randbedingungen erstellt wurde. Störungen der Anlage liegen nicht
vor. Das Optimierungskriterium, welches im vierten Modul 18 zuvor
durch den Disponenten der Anlage definiert wurde, ist die bevorzugte
Benutzung der Produktionskomponenten mit der höchsten Effizienz.
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Das
fünfte
Modul 13, welches die Zustandsbewertung der einzelnen Produktionskomponenten durchführt, zeigt
einen sprungartigen Abfall der Effizienz einer Produktionskomponente
A von 99% auf 65%. Diese Bewertung bleibt über einen bestimmten Zeitraum,
beispielsweise 30 Minuten nahezu konstant. Das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 erstellt
nach diesem Zeitraum anhand der geänderten Randbedingungen einen
aktualisierten Produktionsplan, welcher ab diesem Moment für die Produktion verwendet
wird. In diesem wird die Produktionskomponente A nicht mehr bevorzugt
benutzt. Weiterhin wird ein Wartungsbedarf für Produktionskomponente A ermittelt
und datentechnisch an das siebte Modul 16 übertragen.
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Je
gravierender ein Absinken der durch das fünfte Modul 13 ermittelten
Effizienz einer Produktionskomponente ist, desto kürzer ist
der Zeitraum, innerhalb dessen ein aktualisierter Produktionsplan
zu erstellen und zu verwenden ist. Bei einem schlagartigen Abfall
auf 0% kann der Zeitraum, innerhalb dessen ein aktualisierter Produktionsplan
zu erstellen und zu verwenden ist, auch nur wenige Minuten betragen,
bei einem über
mehrere Tage andauernden Effizienzabfall kann der Zeitraum beispielsweise
48 Stunden betragen.
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In
einem anderen Szenario erfolgt die laufende Produktion ebenfalls
anhand eines Produktionsplanes, welcher zuvor durch das übergeordnete
Verarbeitungsmodul 15 unter Berücksichtigung der im ersten
bis dritten, im fünften
und sechsten Modul 11–13, 17 und 19 definierten
Randbedingungen erstellt wurde. Es ist gemäß dem im siebten Modul 16 abgelegten
Wartungsplan eine präventive
und zeitunkritische War tung einer Produktionskomponente B vorgesehen,
welche im Produktionsplan dementsprechend im vorgesehenen Wartungszeitraum
nicht für
die Produktion eingeplant ist.
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Durch
einen unerwarteten neuen und kurzfristig zu realisierenden Auftrag
steigt die Quantität der
herzustellenden Produkte, wie datentechnisch im ersten Modul 11 hinterlegt.
Basierend auf diesen neuen Randbedingungen ermittelt das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 einen
neuen Produktionsplan und einen neuen Wartungsplan, der insbesondere dadurch
gekennzeichnet ist, dass die notwendige, aber nicht zeitkritische
Wartung der betroffenen Produktionskomponente B um einen bestimmten
Zeitraum, beispielsweise 4 Wochen, verschoben wird. Die hierdurch
entstehende bisher nicht eingeplante Produktionskapazität wird genutzt,
um die Produkte für
den neuen Auftrag zeitnah herzustellen.
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Ein
weiterer zusätzlicher
Auftrag kann bei der Erstellung eines weiteren Produktionsplanes durch
das übergeordnete
Verarbeitungsmodul 15 möglicherweise
nicht mehr zeitnah berücksichtigt werden,
weil die Wartungsmaßnahme
an der Produktionskomponente B nicht mehr ohne vertretbares Risiko
zu verschieben ist.