Smart Scheduling Board (SSB)

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Smart Scheduling Board (SSB)
- Intelligente Industrie 4.0 Plantafel -
Günter Bitsch
20.06.2016
20.06.2016
becos GmbH | www.becos.de
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Inhaltsverzeichnis
Einführung und Problemstellung ....................................................... 3
Generelle Lösung .............................................................................. 4
Server-Komponenten ........................................................................ 7
Client-Komponenten.......................................................................... 7
Integration und Customizing .............................................................. 8
System-technisch orientierte Integrationsmöglichkeiten ........................................... 8
Oberflächen-orientiere Integrationsmöglichkeiten ..................................................... 9
Use Case Autonome Planung ......................................................... 11
Praktisches Beispiel: Planung mechanische Fertigung ........................................... 12
Nutzen .................................................................................................................... 14
Use Case Integrierte Planung ......................................................... 15
Praktisches Beispiel: Kopplung Montage mit auftragsneutraler Produktion ............. 16
Nutzen .................................................................................................................... 19
Use Case Übergreifende Planung ................................................... 20
Praktisches Beispiel: Übergreifende Supply Chain Steuerung ................................ 21
Nutzen .................................................................................................................... 25
Zusammenfassung .......................................................................... 26
Weitergehende Informationen ......................................................... 27
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Einführung und Problemstellung
Im Kontext von immer kürzer werdenden Reaktionszeiten einerseits und knappen
Ressourcen anderseits wird die zeitnahe proaktive Planung der (Produktions-)
Ressourcen immer wichtiger. Von der Planung insgesamt und den Planungswerkzeugen im Speziellen wird dabei zu Recht erwartet, dies in zunehmendem Maße
zu erfüllen. Im Einzelnen kommen dabei den folgenden Anforderungen besondere
Bedeutung zu.

Aktualität
Die Planung muss ereignis-orientiert und nicht batch-orientiert in den Informationsfluss eingebunden sein. Dabei ist es nicht mehr ausreichend
nur die Basis-Elemente der Planung (z.B. neue Aufträge oder Auftragsänderungen) zu berücksichtigen, sondern es müssen auch aktuelle Ereignisse aus der Leistungserbringung direkt sichtbar sein und angemessen
verarbeitet werden.

Integration der relevanten Umsysteme
Um die Aktualität zu gewährleisten, müssen alle relevanten Umsysteme in
die Planung eingebunden werden. Diese umfassen im ManufacturingKontext in der Regel das ERP-System, sowie die Systeme auf der
Shopfloor-Ebene und verstärkt verfügbare Informationen aus der Sensorik
und dem Warenfluss über IoT-Konzepte. Neben den technischen Systemen müssen aber auch die relevanten Organisationseinheiten und Personen, die den Leistungserstellungsprozess beeinflussen, zweckmäßig eingebunden sein.

Sichtbarkeit für die Planungs-Stakeholder
Die Einbindung der Planungs-Stakeholder soll dabei in einem sinnvollen
Maß erfolgen. Für die direkt an der Planung bzw. der Planungsdurchsetzung beteiligten Personen soll der aktuelle Stand der Planung immer präsent sein. Personen, die im Entscheidungs- oder Eingriffsfall benötigt werden, sollen ereignis-orientiert über angemessene Kommunikationsmittel
integriert werden. Darüber hinaus sollten die Vergangenheitswerte zugänglich sein, um die zukünftige Planung mit realistischen Datengrundlagen zu gestalten.

Einbindung „intelligenter“ Entscheidungsunterstützung
Um eine optimale Planung zu gewährleisten, sollte das Planungswissen
der Organisation mit intelligenten rechengestützten Algorithmen (wie z.B.
optimierte Belegungsplanung, Rüstoptimierung, Durchlaufzeitoptimierung)
verknüpft werden. Auf diese Weise kann das notwendige „Randplanungswissen“ integriert werden, ohne dabei die system-optimale Lösung aus
den Augen zu verlieren.
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
Planung und Entscheidung in Teams
Eine zielgerichtete Entscheidung erfordert in der Regel eine Abstimmung
der jeweils am Prozess beteiligten Entscheidungsträger. Im gegenwärtigen Entscheidungsprozess bedeutet dies einen hohen Aufwand um alle
Beteiligten einzubinden (Telefon-Calls, tägliche und spontane Gruppenbesprechungen, etc.).
Um hier den zukünftigen Anforderungen an die Planung gerecht zu werden, sind Unterstützungsfunktionen notwendig, die eine collaborative Arbeit ermöglichen, ohne dass alle Beteiligten physikalisch an einem Ort zusammenfinden müssen.
Generelle Lösung
Mit dem Smart Scheduling Board (SSB) können die Anforderungen an eine moderne und zeitgemäße Planung abgedeckt werden. Innerhalb dieses Konzeptes
werden die Vorteile bestehender manueller Planungsmöglichkeiten mit den aktuell
verfügbaren IT-Systemmöglichkeiten und -Potentialen verknüpft. Ein besonderer
Schwerpunkt liegt dabei auf der gemeinsamen Planung mehrerer gleichzeitiger
Planer und bei der Planung über Bereichsgrenzen hinweg.
Die heute oft vorgefundene Planung orientiert sich häufig an den streng hierarchisch orientierten Phasen




Planung, mit möglichst konstantem Zielsystem
Durchführung
Abweichungsanalyse bzw. Zielkontrolle und
anschließender Neuplanung
Planung
Durchführung
Durchführung
Herkömmliche Planungssystematik 1
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In der Praxis zeigt sich dabei, dass die systematische Abweichungsanalyse bzw.
die Zielkontrolle häufig unterbleibt und stattdessen ausschließlich eine Neuplanung auf Basis der aktuellen Situation vorgenommen wird.
Dies liegt zum einem an dem Ressourcen-Bedarf für die Phasen sowie an dem
unterschiedlichen Wissensstand der Gründe zu auftretenden Plan-Abweichungen. Zum anderen binden herkömmliche Planungssystematiken die Durchführungsebene nur passiv ein. Der PDCA-Zyklus verkümmert dann zu einem PDPD-Zyklus.
Um eine zeitgemäße Planungssystematik zu erreichen, die einerseits reaktiv auftretende Veränderungen und andererseits alle Planungskompetenzen, sowohl in
personell-organisatorischen wie in systemtechnischer Hinsicht mitberücksichtigen soll, sind andere Systematiken notwendig.
Die an der Planung und Durchsetzung beteiligten Personen müssen systemtechnisch so verbunden sein, dass inter-personelle wie auch system-technische
Kommunikation bidirektional möglich wird. Dadurch können systemtechnisch zur
Verfügung stehende Services (z.B. Optimierungssysteme, Analyse- und Wissenssysteme oder Simulationssystem) sowie bereits existierende und zukünftige
IoT-Systeme angebunden werden. Bei Änderungen kann damit schnell und zuverlässig unter Einbeziehung der relevanten Ressourcen und Planungsbeteiligten eine selbst-adaptive Planung ermöglicht werden. Die Phasen Check und Act
werden dabei kontextabhängig durchgeführt.
Service
Planung
Service
Durchführung
Service
Durchführung
Planungssystematik mit dem Smart Scheduling Board
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Zunächst erfolgt eine kurze Darstellung des Systemaufbaus des Smart Scheduling
Boards und anschließend wird die Funktionsweise in drei Anwendungsfällen kurz
dargestellt.
Azure-DB
Azure-IoT
Communication Interface
(REST-API)
Azure-Web-API
Aministration App
(Web-App)
Azure-ServiceBus
Board App
(UWP-App)
Die Lösung ist gegliedert in


Server (Cloud)-Komponenten
Client – Komponenten
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Server-Komponenten
Die Lösung basiert im Back-End auf der Azure-Cloud-Technologie von Microsoft.
Die Datenhaltung erfolgt dabei in einer zentralen Azure-Datenbank. Die ServerStruktur bietet dabei die folgenden Dienste an

SSB Event Bus
Über den Service-Bus erfolgt der Informationsaustausch der Bewegungsdaten zu den aktiven Planungselementen. Dies umfasst die aktive Veränderung der Planungselemente (z.B. Zeit; Dauer; Status; zugeordnete Ressourcen) wie auch reaktive Veränderungen (z.B. Überwachung von zentralen Kenngrößen)

SSB Web Administration-API
Die Administration der Planungsstammdaten (Ressourcen, Ressourcennetze, Benutzer, …) erfolgt servermäßig über zentrale Web-APIs. Durch
diese Web-API ist eine offene Anbindung an unterschiedliche Zielsysteme
sichergestellt.

SSB IoT-API
Spezielle Informationszustände von automatisierten Systemen (z.B. CPS)
können über die IoT-API angebunden werden. Diese Anbindung ist rein
passiv, d.h. die bestehenden Daten werden entgegengenommen und verarbeitet. Je nach Konfiguration lösen diese Informationen aber wieder andere Ereignisse aus, die dann über den Event-Bus an die aktiven Planungskomponenten übermittelt werden.
Client-Komponenten

SSB Board App
Mit der SSB Board-App erfolgt die Planung der Ressourcen. Die UWPApp ist der zentrale Funktionsbaustein der Lösung. Zum einen erfolgt hier
die Planung über die Touch-Umgebung und zum anderen ist die App für
die großflächige Realtime-Visualisierung zuständig. Eine Planung durch
mehrere Personen ist bei geeigneter Multitouch-Hardware gleichzeitig
möglich.
Sofern weitere SSB Board Apps auf dieselben Ressourcen Zugriff haben,
werden Planveränderungen auf allen SSB Boards simultan durchgesetzt.

SSB Administration App
Die Administration der Planungsstammdaten (Ressourcen, Ressourcennetze, Benutzer, …) erfolgt beispielsweise über die SSB Administration
App die ihrerseits das serverseitige Web-Administration-API nutzt. Hiermit
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können Stammdaten, Kapazitätsangebote angelegt und gepflegt werden
sowie Aufträge angelegt, diese zur Planung freigegen und Rückmeldungen auf die Arbeitsvorgänge erfasst werden.

SSB Communication Interfaces
Die Communication Interfaces beinhalten eine Auswahl an Kommunikations-Bausteinen für spezifische Informationssysteme, wie ERP-Systeme
(z.B. Microsoft Dynamics AX, SAP ERP ECC). Mit diesen Kommunikationsbausteinen erfolgt der automatische Austausch der Planungsressourcen (z.B. Aufträge, Arbeitsgänge) wie auch wahlweise deren Veränderungen (Status, Zeit, Menge).

SSB Hardware
Die präferierte Hardware für die Board-App ist das Microsoft Surface Hub.
Durch die Größe des Devices in Verbindung mit der Haptik der Oberfläche
und den integrierten Diensten (Whiteboard, Skype for Business) wird der
Planungsaufwand vor allem in der Gruppe stark reduziert.
Integration und Customizing
Zur Integration bietet das Smart-Scheduling Board


system-technisch funktionale und
oberflächen-orientierte
Möglichkeiten an.
System-technisch orientierte Integrationsmöglichkeiten
Die system-technische Integration erfolgt über offene Web-basierte Schnittstellen
und umfasst sowohl Inbound wie auch Outbound-Integrationsmöglichkeiten.
Inbound (Externe Systeme -> SSB)
Zum Datenaustausch der externen Systeme an das SSB wird eine REST-APISchnittstelle zur Verfügung gestellt. Über dieses Interface lassen sich sowohl die
zentralen Basis-Daten (Ressourcen, Kalender u.a.), wie auch Bewegungsdaten
(Ressourcen-Veränderungen, Aufträge/Projekte, Status) melden.
Neben dieser Schnittstelle besteht noch die Möglichkeit prozess- und ereignisnahe Informationen über die event-orientierten Cloud-API IoT bzw. dem ServiceBus auszutauschen.
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Mit den beiden Techniken lässt sich das SSB einfach an bestehende Systeme
prozessnah anbinden.
Outbound (SSB zu externen Systemen)
Analog, wie beim Inbound lässt sich Outbound der Austausch ebenfalls über eine
passive Schnittstelle (REST-API) oder eine aktive Schnittstelle (event-basiert
über den Azure Service-Bus) realisieren.
Eine Erweiterung des SSB um anwendungsfall-spezifischen Anforderungen ist
damit ebenfalls einfach über offene Schnittstellen möglich
Oberflächen-orientiere Integrationsmöglichkeiten
Das Smart Scheduling Board kann hinsichtlich der Oberfläche vom Anwender
frei konfiguriert werden. Der gesamte zur Verfügung stehende Darstellungsraum
kann dabei auf einzelne Fenster aufgeteilt werden. Innerhalb dieser Fenster können dann unterschiedliche Applikationsklassen dargestellt werden.
Eine beispielhafte Aufteilung könnte wie folgt aussehen:
SSB
Ressoucenplanung
Web-Site
Power - BI
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Derzeit sind folgende Applikationsklassen verfügbar:



Native SSB-App (Ressourcen-Belegung)
Power-BI
Freie Web-Konfiguration (HTML5 bzw. Standard-Webtechnologie)
interaktives Planen am becosSmart Scheduling Board
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Use Case Autonome Planung
In dem Anwendungsszenario erfolgt die Planung der Produktionsressourcen
zentral.
Um die Planung zu realisieren werden die folgenden Komponenten benötigt.
SSB-Azure Server Subscription
- SSB Konto zur Cloudbasierten Datenablage und zur Prozess-Steuerung
SSB-Board App (Win 10, UWP)
- Planung der Ressourcen über die elektronische Plantafel mit den Modi
o Manuelle Planung (Touch)
o Halbautomatische Planung (Planungsalgorithmen)
o Szenario-Planung
- Veränderung der Planungsgrundlagen (Zeit, Termine, Restriktionen)
- Interaktion mit anderen Planungs-Stakeholdern (Skye for Business)
o Video-Konferenz
o Chat
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SSB-Administration App (Web, Browser)
- Anlegen der notwendigen Planungsstammdaten
o Ressourcen
o Kalender
- Anlegen der Planungsobjekte
o Aufträge
o Arbeitsgänge
- Rückmeldung
optional SSB-IoT
- Rückmeldung von Statusinformationen
o Maschinen-Status
o Kritische Prozessparameter
o Bearbeitungszustand
Praktisches Beispiel: Planung mechanische Fertigung
Grundprozesse
Zu planen sind Bearbeitungsmaschinen (spannende; spannlose Fertigung), z.B.
für Lohnfertiger. Die Aufträge werden über die web-basierte Oberfläche von Produzenten oder vom Kunden direkt eingegeben.
Nach der Eingabe erfolgt eine Simulation des Auftrages über die zu bearbeitende
Maschineneinheiten. Sollte der Auftrag nicht automatisch innerhalb der Restriktionen einplanbar sein, so wird der Auftrag mit den Arbeitsgängen am SSB dem
Planer dargestellt. Je nach Wichtigkeit kann der Planer auch aktiv über den
neuen Auftrag informiert werden (push message).
Der Kunde erhält je nach Konfiguration direkt den Liefertermin und bei ausreichenden Berechtigungen auch den Zugriff auf die aktuelle Belegungssituation
(Leseberechtigung) auf die eingeplanten Bearbeitungsschritte auf den einzelnen
Bearbeitungseinheiten. Die Produktionsmaschinen sind teilweise bereits über
eine Maschinendatenerfassung angebunden.
Bearbeitungszustände werden entweder über die Maschine oder über die Rückmelde-App gemeldet. Für die modernen Bearbeitungsmaschinen werden die aktuellen Prozess-Daten jeweils noch an eine Cloud-basierte Service-App gesendet um bereits während der Bearbeitung festzustellen, ob es zu Problemen kommen kann. Sollte eine mögliche Abweichung festgestellt werden, wird der Anwender (Planer & Maschinenoperator) proaktiv informiert.
Nach jeder Meldung erfolgt eine Neuplanung, wenn die vorgegeben Parameterfenster (kalkuliertes Bearbeitungsende; Planzeitabweichungen) überschritten
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sind. Über die SSB-App kann jederzeit der aktuelle Planungsstand vom Kunden
oder von anderen Berechtigten abgefragt werden.
Mögliche Planungsereignisse/Planungsprozesse
(a) Liefertermin-Verkürzungswunsch
Der Kunde wünscht sich für einen speziellen Auftrag einen schnelleren
Liefertermin.
Die Anfrage des Kunden erfolgt über eine weborientierte Oberfläche oder
wird als Szenario-Anfrage direkt beim Smart Scheduling Board eingegeben.
Es erfolgt eine Realtime-Simulation mit dem geänderten Wunschliefertermin. Das Ergebnis der Realtime-Simulation wird dem Benutzer angezeigt;
dabei kann der Abkürzungswunsch erfüllt werden oder die Verkürzung
führt zur Terminverschiebungen anderer Aufträge.
Der Anwender kann nun entscheiden, ob er die Verkürzung, ggfs. mit den
Verschiebungen anderer Aufträge, annimmt oder nicht. Im Falle einer externen Anfrage kann noch der früheste mögliche Liefertermin ermittelt und
angezeigt werden.
(b) Mengenerhöhung
Für ein bestimmtes Produkt bzw. ein Auftrag soll die Bestellmenge erhöht
werden.
Auch in diesem Fall erfolgt, wie oben beschrieben eine Realtime-Simulation. Neben der Veränderung der Termine erfolgt hier noch zusätzlich eine
Materialverfügbarkeitsprüfung.
Diese Prüfung kann entweder über die lokale Materialdisposition oder
über eine online-Materialverfügbarkeitsprüfung über das ERP-System erfolgen (z.B. Microsoft Dynamics AX, SAP ERP ECC).
(c) Ungeplanter Maschinenausfall
Es kommt zu einem ungeplanten Maschinenausfall.
Der Maschinenausfall wird entweder über die integrierte Rückmeldung direkt durch die Maschine (SSB-IoT), vom Werker über eine angebundene
Betriebsdaten-Erfassung oder manuell am Smart Scheduling Board erfasst.
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Besonders problematisch ist in diesem Fall die Bestimmung der wahrscheinlichen Ausfallzeit. Entweder steht ein erfahrener Anwender zur Verfügung der die Ausfallzeit fachlich oder erfahrungsmäßig bestimmen kann
oder es kann ein cloud-basierter Dienst (z.B. Azure Machine Learning) zur
Prognose der Ausfallzeit verwendet werden. Der Algorithmus stützt sich
dabei zum einen aus tatsächlichen angefallenen Ausfallzeiten aus den
Vergangenheit und zum anderen aus der Lernkurve zu Ausfallzeit über die
Betriebsnutzungszeit hinweg.
Nach der Bestimmung der Ausfallzeit können dann für die einzelnen Zeiten verschieden Szenarien durchsimuliert werden. Auf Basis der vom System zur Verfügung gestellten Informationen kann dann eine besser gesicherte Planung vorgenommen werden.
Nutzen
Mit der obigen Konfiguration werden den Anwendern eine realtime-orientierte
Planung ermöglicht. Der aktuelle Planungszustand wird über die großflächige
Darstellung permanent visualisiert. Prozessabweichungen werden online visualisiert und somit zeitnah bearbeitet werden. Über die Integration von Belegungsplanungsalgorithmen können die Anwender den aus ihrer Sicht optimalen Ressourcenbelegungsplan erstellen (Anwenderszenario) bzw. das Planungsergebnis
mit dem durch das System ermittelten optimalen Plan vergleichen.
Dadurch ergeben sich neben den nicht-monetären Nutzenpotentialen verbesserte Transparenz, Reaktionsfähigkeit und Aussagefähigkeit (z.B. Endterminbestimmung) die monetär-relevanten Faktoren wie verbesserte Ressourcenauslastung und niedrigere Ausfallzeiten.
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Use Case Integrierte Planung
ERP-System
Im Anwendungsszenario Integrierte Planung erfolgt eine teil-dezentrale Planung
auf mehreren Unternehmenseinheiten. Die Ressourcenbedarfe (Aufträge, Arbeitsgänge, Personalbedarfe) werden vom einem übergeordneten System, in der Regel einem ERP-System an die SSB-Suite übergeben. Innerhalb der SSB-Suite erfolgt eine Planung auf mehreren Einheiten parallel. Hierzu sind mehrere BoardApps aktiv. Wird auf einem Board eine Task (Arbeitsgang) so verschoben, dass
diese andere Tasks von anderen Bereichen betriff, so werden diese ebenfalls online mit verschoben. Um bestimmte Bereiche vor Verschiebungen zu schützen,
kann ein Bereich mit mehreren Tasks fixiert werden.
Die Rückmeldungen zu den Tasks erfolgt entweder über Administrations-Apps oder über die Communication-Interfaces. Eine direkte Anbindung der Leistungserstellungsebene ist optional über SSB-IoT-Schnittstelle möglich.
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Zusätzlich zur obigen Konfiguration wird in diesem Anwendungsszenario noch das
Communication Interface benötigt:
SSB- Communication Interface (verschiedene Technologien, z.B. RESTAPI)
- Übernahme Planungsstammdaten
o Ressourcen
o Kalender
- Übernahme von Ressourcenbedarfen (Aufträgen, Projekten)
o Ressourenbedarfe mit zeitlichen Ressourcenbedarf und Start- und
Endterminen
o Abhängige Sekundärressourcenbedarfe
- Übernahme von Ressourcenstatus-Veränderungen (Zeit, Menge, Termin)
o Rückschreiben von Informationen an die angebundenen Systeme
(Termine)
Praktisches Beispiel: Kopplung Montage mit auftragsneutraler
Produktion
Grundprozesse
Zu planen ist ein Unternehmen, dass in zwei Leistungseinheiten aufgeteilt ist. In
der ersten Leistungseinheit werden auftragsneutral die Teile produziert und in
der zweiten Einheit werden einerseits die selbst produzierten Teile, sowie weitere
Zukaufteile zum kundenspezifischen Endprodukt montiert.
Der Kundenauftrag wird zunächst im ERP-System erfasst. Im ERP-System erfolgt dabei die Bedarfsauflösung für die benötigten Sekundärbedarfe. Diese Sekundärbedarfe werden dabei für häufig verwendete Teile über kundenneutrale
Fertigungsaufträge, mit der optimalen wirtschaftlichen Losgröße, gedeckt. Für
Teile mit geringerer Mehrfachverwendung oder auftragsspezifische Teile werden
jeweils spezifische Fertigungsaufträge angelegt.
Die Produktion liefert die Teile üblicherweise in ein Lager aus dem sich die Montage bedient um das kundenspezifische Endprodukt zu erstellen. Im Lager sind
auch die für den spezifischen Kundenauftrag zugeordneten Teile eingelagert. Bei
zeitkritischen Aufträgen werden die zeitkritischen Teile direkt an die Montage geliefert. Der Montageprozess kann dabei bereits begonnen werden, wenn die zeitkritischen Teile erst zu einem späteren Zeitpunkt benötigt werden.
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(a) Terminverschiebung durch Kunde
Der Kunde wünscht sich für einen speziellen Auftrag einen früheren
oder späteren Liefertermin.
Die Lieferterminänderung wird zunächst vom geplanten Endtermin zurück
zu den einzelnen Leistungserbringern verarbeitet.
Zunächst wird geprüft, ob die Verschiebung aufgrund der Ressourcen
(Maschinenkapazitäten, Material) generell möglich ist. Bereits hier kann es
bei kritischen Ressourcen (z.b. kritische Lieferteile) sinnvoll sein, diese
nicht nur vollautomatisch prüfen zu lassen.
So kann z.B. bei kritischen Teilen eine direkte Kommunikation der Planer
(Produktion & Montage) auf den unterschiedlichen Smart Scheduling
Boards erfolgen. Gegebenenfalls können beispielsweise kundenneutrale
Aufträge zugunsten des nun kritischeren Auftrags verschoben werden.
Hierfür ist eine direkte Abstimmung der Beteiligten über Skype for Business mit dem gegenseitigen Blick auf die relevanten Belegungssituationen
sehr sinnvoll, da Verschiebungen immer Auswirkungen auf den jeweils anderen Partner haben können. Evtl. müssen in diese Abstimmung auch
noch externe Partner, z.B. Lieferanten mit eingebunden werden. Dies
kann ebenfalls über die integrierte Videokonferenz-Funktion erfolgen.
Nach der erfolgten Ressourcenprüfung wird dann das gemeinsam ausgewählte Szenario bzw. die daraus abgeleiteten Maßnahmen übernommen.
(b) Mindermengen durch die Produktion
In der Produktion kann die geplanten Produktionsmenge nicht realisiert
werden.
Die Minderproduktion wird über die Rückmeldung automatisch verarbeitet.
Sollte dabei die Minderproduktion eine Auswirkung auf einen Kundenauftrag haben oder eine Unterschreitung des Sicherheitsbestandes verursachen, wird diese am Smart Scheduling Board visualisiert.
Je nach Auswirkung können die verschiedenen Lösungsalternativen interaktiv geprüft werden.
Ein mögliche Lösungsalternative stellt das Auflegen eines Nachfertigungsauftrages dar. In diesem Fall wird zunächst die Materialverfügbarkeit geprüft. Auf Basis des frühesten Materialverfügbarkeit-Termins kann dann
der früheste Fertigstellungstermin ermittelt werden.
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Sollte dieser nicht ausreichend sein, so kann im zweiten Schritt geprüft
werden, ob für das kritische Material aus anderen Fertigungsaufträgen
verwendet werden kann, ohne dass die Reduktion zu einer weiteren Terminverschiebung führt.
Sollte sich ein bereits bestehender Fertigungsauftrag die notwendige Mindermenge liefern können, kann, bei entsprechender Festlegung, aus dem
bestehenden Fertigungsauftrag die notwendige Teilmenge abgespaltet
und der neue Spaltauftrag wird mit dem kritischen Bedarfsdecker-Termin
mit hoher Priorität eingelastet.
Sollte auch dies nicht möglich sein, so muss zunächst simulativ geprüft
werden, mit welcher Terminverschiebung aufgrund der Unterversorgung
durch die Produktion zu rechnen ist. In diesem Fall muss das komplette
Bedarfsverursacher-Bedarfsdecker-Netz über die betroffenen Bereiche
(Produktion/Montage) berechnet werden
(c) Teilweise Re-Konfiguration des Kundenauftrages
Für einen Kundenauftrag werden Spezifikationen geändert.
In einer ersten Phase werden die Auswirkungen der Spezifikationsänderung ermittelt. Eine Spezifikationsänderung kann zum einen bereits bestehende Aufträge obsolet machen, neue Aufträge erfordern oder zu Auftragsänderungen bei bestehenden Aufträgen führen.
Insbesondere in Kombination mit der zweistufigen Leistungserstellung
durch Produktion und Montage stellt diese Anforderung höchste Ansprüche an eine abgestimmte Planung. Die Notwendigkeit einer gemeinsamen
Klärung unterschiedlicher Bereiche ist in diesem Fall besonders gegeben.
Neben den in den obigen Planungsfällen skizzierten Möglichkeiten ist bei
der Konfigurationsänderung noch die Betrachtung der Differenzkosten zu
der ursprünglichen Konfiguration wichtig. Zur Kostenermittlung können in
diesem Fall optional weitere (cloudbasierten) Services eingebunden werden.
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Nutzen
Zusätzlich zu den Nutzenpotentialen der autonomen Planung ergeben sich noch
weitere Nutzenpotentiale durch die abgestimmte Bereichsplanung innerhalb des
integrierten Planungsanwendungsfalls.
Durch die Synchronisation der einzelnen Planungsbereiche können im Gegensatz
zu einer nicht synchronisierten Planung die Durchlaufzeiten wesentlich reduziert
werden. Im nicht abgestimmten Planungsumfeld wird in der Regel ein Puffer zur
Versorgungssicherheit der einzelnen Leistungseinheiten eingeplant. Dieser Puffer
kann bei einer synchronisierten Lösung deutlich reduziert oder ggfs. sogar komplett entfallen.
Ein weiteres Nutzenpotenzial ergibt sich durch die deutlich verbesserte Reaktionsfähigkeit bei Änderungen ungeachtet, ob sich diese aus dem Leistungserstellungsprozess oder aus dem Umfeld ergeben. Änderungen werden im synchronisierten Fall über das gesamte Ressourcennetz online verarbeitet.
Die sich daraus abgeleitete Transparenz über die komplette Kette ermöglicht
eine bessere Planung unter Einbeziehung dezentraler Einheiten. In diesem Kontext ergibt sich insbesondere durch den Einsatz der integrierten CollaborationTools (z.B. Skype for Business) eine reale Möglichkeit zur sehr zeitnahen Abstimmung.
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Use Case Übergreifende Planung
Unternehmensbereich A /
Firma A
Unternehmensbereich B /
Firma B
ERP-System
Unternehmensbereich C /
Firma C
Das Anwendungsszenario Übergreifende Planung erweitert das integrierte Planungsszenario über die Unternehmensbereichs- und Unternehmensgrenze hinweg. Im Fall der übergreifenden Planung werden alle Mitglieder der Supply
Chain hinsichtlich der Prozess-Steuerung integriert. Dies ermöglicht zum einen
die Transparenz über die komplette Leistungserstellungskette und strukturiert
zum anderen die Kommunikation von relevanten Status-Änderungen (Termin,
Menge, Status) in Echtzeit.
Um dies zu ermöglichen ist neben den bereits genannten Anforderungen eine erweiterte SSB-Azure Subscription erforderlich.
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SSB-Azure Server Subscription
- Zentrales SSB Konto Supply Chain Cluster
zur Cloud-basierten Datenablage und zur Prozess-Steuerung
- SSB Konten für Supply Chain Members
zur Prozess-Steuerung
Praktisches Beispiel: Übergreifende Supply Chain Steuerung
Grundprozesse
Ein übergreifendes Supply Chain Netzwerk soll geplant werden. Der Einfachheit
halber werden die Prozesse an den Lieferkettenbeziehungen von drei Unternehmen A, B und C demonstriert. Unternehmen C wird dabei von Unternehmen A
und B beliefert. Zusätzlich beliefert das Unternehmen B auch noch das Unternehmen C direkt. Die nachfolgende Abbildung zeigt die Lieferbeziehungen auf.
Unternehmen A
Unternehmen C
Unternehmen B
Der Austausch über die Bedarfe erfolgt entweder über Bestellungen oder über
Lieferabrufe zu gegeben Rahmenverträgen. Die einzelnen Unternehmen nutzen
jeweils eigene autonome ERP-Systeme.
Ausgehend von einem Absatzplan erfolgt beim Unternehmen C eine wöchentliche Bedarfsauflösung und die Ermittlung des Forecasts. Für eine eingefrorene
Zone werden die Abrufe nicht mehr verändert.
Ausgehend von den Bedarfen erfolgt eine Auftragsbildung bei den Unternehmen
A und B. Da die eingefrorene Zone kürzer ist als die Produktionszeit der Produkte müssen die Unternehmen A und B Fertigungsaufträge teilweise früher starten. Die dazu notwendigen Bedarfe werden aus dem Gesamt-Forecast abgeleitet. Auch die Materialdisposition erfolgt teilweise aufgrund des Gesamt-Forecasts. Aufgrund der Marktdynamik sind darüber hinaus teilweise Anpassungen
innerhalb der Frozen-Zone sinnvoll und notwendig. Die Abstimmung erfolgt in
diesem Fall direkt persönlich mit den beteiligten Planern der jeweiligen Unternehmen.
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(a) Kurzfristige Bedarfserhöhung Endprodukt
Der Bedarf für das Endprodukt erhöht aufgrund äußerer Einflüsse kurzfristig.
In einem ersten Schritt erfolgt beim letzten Unternehmen (C) der Lieferkette eine Prüfung des Mehrbedarfs mit der Ermittlung der neuen Bedarfstermine und der Bedarfsmengen.
Dies führt zum einen zu Terminabkürzungswünschen (Vorziehen späterer
Bedarfe) und zum anderen zu neuen bzw. erhöhten Bedarfen. Die Anfragen über die neue Bedarfssituation wird an die jeweiligen Lieferanten (A,
B) übermittelt. Auf Seiten dieser Unternehmen erfolgt jeweils wieder eine
Bedarfsauflösung und die jeweiligen Bedarfsanfragen werden ermittelt
(Anfrage von Unternehmen A an B).
Für das Unternehmen B bedeutet dies, dass die beiden Anfragen vom Unternehmen C und A jeweils zum gleichen Bearbeitungsfall gehören. Um
dies zu kennzeichnen wird eine eindeutige Szenario-Nummer vergeben
anhand deren zu erkennen ist, dass es sich um den gleichen Fall handelt.
Für die einzelnen Aufträge erfolgen jeweils Real-Time-Simulationen mit
denen die Machbarkeit, ggfs. mit Verletzungen von anderen Restriktionen
(z.B. Endtermine weniger hoch priorisierter Aufträge) geprüft und ein möglicher Endtermin ermittelt wird.
Kann die Veränderung über die gesamte Lieferkette hinweg ohne Restriktionsverletzung durchgeführt werden erfolgt eine Bestätigung an das angefragte Unternehmen (C). Das Unternehmen kann diese Bestätigung
dann aktivieren und die angefragten Termin- und Mengenänderung werden unter Bekanntgabe der Szenario-Nummer an die Lieferanten übermittelt.
Sollte die Veränderung nicht ohne Restriktionsverletzungen möglich sein,
erfolgt für die betroffenen Unternehmen eine gemeinschaftliche Abstimmung, z.B. per Videokonferenz.
Hierbei liegen jedem Unternehmen die entsprechenden Alternativen vor
(z.B. Vorschläge zur Terminverschiebung anderer Aufträge, frühestmögliche Termine). Auf dieser Basis erfolgt dann eine gemeinschaftliche Abstimmung. Die Ergebnisse werden manuell in das Szenario eingetragen,
die entsprechende Durchführung erfolgt dann wie oben beschrieben.
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(b) Verschiebung einer Lieferung aufgrund von Qualitätsproblemen
Der Lieferung kann zum geplanten Termin nur mit einer Teilmenge erfolgen, da ein Teil des Materials aufgrund von Qualitätsproblemen gesperrt
ist.
In diesem Fall bestehen Unsicherheiten in Bezug auf den tatsächlichen
Liefertermin der Restmenge. Im einfachsten Fall kann über die ausstehende Restmenge ein Folgeauftrag erstellt werden, mit dem die fehlende
Menge produziert werden kann. Dieses Vorgehen hat allerdings den
Nachteil, dass einerseits evtl. zu viel Material produziert wird (Übermenge
bei Behebung der Qualitätsprobleme bei Nacharbeit) und anderseits die
Belieferung aufgrund der komplette Neuproduktion zu spät kommt.
Im häufigsten Fall wird zunächst versucht, den bestehenden Puffer im
Supply-Chain-Netzwerk zu ermitteln und diesen dann für die Behebung
der Qualitätsprobleme zu nutzen.
Die Ermittlung des Puffers erfolgt dynamische über die komplette Kette
hinweg durch das SSB. Für diese Ermittlung wird auf der tatsächliche Einsatztermin für die offene Qualitätsmenge bestimmt und entsprechend gekennzeichnet. Für die kritische Arbeitsvorgänge wird zusätzlich ein Ressourcentermin ermittelt, vor dem der Arbeitsgang nicht geplant werden
darf. Neben der Bestimmung des Puffers wird auch ein kritischer Entscheidungstermin ermittelt, bei dem festlegt werden muss wie mit der Mindermenge zu verfahren ist, falls diese nicht bis zum kritischen Zeitpunkt
produziert werden kann. Ggfs. wird mit den betroffenen Einheiten eine Videokonferenz durchgeführt um die kritischen Termine gemeinsam festzulegen.
Einordnung Reifegrad-Modell
Das Supply Chain Management kann nach der MIT/PwC-Studie in die Reifegrade




Functional,
Integrated,
Collaborative und
Dynamic
eingeordnet werden.
Wie die obigen Beispiele zeigen, lässt sich mit dem SSB der Reifegrad ‚Dynamic‘
erreichen, da die zentrale Anforderung einer kontextabhängig system-technischen unterstützende Planung ermöglicht wird.
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Passive Kopplungsansätze über einen ausschließlich systemgetriebenen Austausch von Informationen reichen zur Abdeckung der heutigen und zukünftigen
Anforderungen im Industrie 4.0 Umfeld zunehmend nicht mehr aus.
Die Unterstützung hybrider System und Entscheidungsmodelle, bei der einerseits
bestehende komplexe Systemlogiken und Algorithmen verwendet werden können und andererseits die Entscheidungskompetenz mehrerer Akteure mit deren
Organisationsintelligenz eingebunden wird, sind möglich.
Mit dem SSB wird diese Plattform für die notwendigen „Smart Decisions“ optimal
unterstützt.
Level
I
II
III
IV
Supply Chain Management
Functional
 Internally and externally disconnected plans and processes
 Lack of visibility into supplier/partner operations and business data
 Resources are locally owned and managed
 Performance is measured separately based on functional key perfomance
parameter (KPIs)
Integrated
 Internally aligned and integrated functions
 Information sharing and planning activities between internal functions
 Postponement strategy used
 Supply chain performance measured
Collaborative
 External and internal collaboration
 Visibility and information sharing between supply chain partners
 Full integration of key functions
 Incorporation of external input into internal planning activities
 Supply chain rationalisation
 Performance measured and forecasted
Dynamic
 Dynamic supply chain adaptation to value chain change
 Full enterprise integration
 Full upstream and downstream visibility
 Complete alignment on key customer value dimensions across the enterprise
 Sophisticated operations models in use
 Supply chain segmentation matches multiple customer value propositions
Capability maturity classification model [nach der MIT und PwC Research Study „Supply Chain and Risk
Management 2013, abrufbar unter http://supplychain.mit.edu/announcements/2013-supply-chain-risk-management-research-study-released/]
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Nutzen
Die Steuerung von übergreifenden Leistungserstellungsketten ist sowohl in praktischer, wie auch in theoretischer Hinsicht ein schwieriges Unterfangen. Die bestehenden praktischen Lösungen sind hinsichtlich der Echtzeitfähigkeit in der Regel stark beschränkt oder erfordern eine hohe Investition in eine gemeinsame
Infrastruktur.
Mit der SSB-Suite können diese Nachteile vermieden werden, da dafür keine besondere Infrastruktur notwendig ist und die Integration über eine offene, ereignisbasierte Struktur erfolgt.
Für die Steuerung der Kette ergeben sich dadurch folgende Nutzenpotenziale:
Reduktion von administrativen SCM-Zeiten
Durch die Echtzeit-Kopplung ist der zeitintensive Abgleich von Daten, wie z.B.
Lieferterminliste, Bestandsabgleich, u.a. nur noch in extrem reduziertem Umfang
oder nicht mehr notwendig.
Verbesserte Termintreue und Terminfähigkeit
Die Übergreifende Planung ermöglicht sowohl eine bessere Termintreue, da
frühzeitig eine Einplanung und Terminbestätigung erfolgen kann, wie auch eine
bessere Lieferfähigkeit, da durch den Abgleich ein sinnvoller planerischer Ressourcen-Abgleich erfolgen kann.
Reduktion der Pufferzeiten
Die Reduktion der Pufferzeiten ergibt sich, wie im Falle der Integrierten Planung
durch das systematische Auflösen der logistisch bedingten Pufferzeiten.
Sicherstellung der Teilautonomie
Durch das Berechtigungskonzept kann sichergestellt werden, dass die Teilautonomie jedes Teilnehmers an der Supply Chain gewährleistet wird. So kann z.B.
nur der jeweilige Endtermin an den Partner weitergeben werden, aber die Detailplanung der Ressourcen ist nur für den Leistungserbringer möglich und sichtbar.
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Zusammenfassung
In dem Whitepaper haben wir die Frage untersucht, wie eine zeitgemäße Planung
unter Einbeziehung moderner Technologien möglich ist. Es sollte geklärt werden
wie sichergestellt wird, dass die Planung aktuell, für die planungsrelevanten Personen verfügbar und gleichzeitig effizient sowie effektiv möglich ist.
Mit dem Smart Scheduling Board wurde eine event- und cloudbasierten Lösung
vorgestellt mit der diese Anforderungen ohne große Infrastrukturanforderungen erfüllt werden können. Insbesondere die Integration mehrerer Systeme und Organisationseinheiten lässt sich skalierbar über offene Schnittstellen realisieren.
Mit der daraus resultierenden Verbesserung der Planung können bereits heute
sowohl quantitative wie auch qualitative Nutzenpotentiale realisiert werden. Neben
diesen direkten Vorteilen ermöglicht die Architektur auch die zukünftige Anbindung
von weiteren Mehrwert-Diensten (mathematische Optimierungen) mit denen die
nächsten Entwicklungsschritte in Richtung Industrie 4.0 proaktiv gestaltet werden
können.
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Weitergehende Informationen
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Smart Scheduling Board (SSB)

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