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INTEGRATIONSSTUFENMODELL FUR DEN EINSATZ DER ELEKTRONISCHEN DATENVERARBEITUNG IN DER PRODUKTIONSPLANUNG UND -STEUERUNG

Dipl.-Ing. Dr.techn. Reinhard BUSCH, WIV geboren 1949, Studium der Fachrichtung Wirt- schaftsingenieurwesen-Maschinenbau.

1979 Promotion an der Technischen Universität Graz Seit 1975 Universitätsassistent am Institut für Industriebetriebslehre und Wirtschaftstechnik der Technischen Universität Graz

I. EINLEITUNG

Eine wirtschaftliche und termingerechte Produktion wird in Zukunft weitgehend von der Gestaltung und Automatisierung der betrieblichen Informationsverar- beitung im System der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) abhängen.

Die extreme A~beitsteilung,die vielfä~tigenund komplizierten Produkte ge- stalten die terminliche Abstimmung der Teilaufgaber. zunehmend schwieriger und können immer schlechter beherrscht werden. Werden die Folgen (Terminver- zögerungen, große Durchlaufzeiten mit Ubergang zur Vorratsfertigung zur Ver- kürzung der Lieferfristen, überhöhte Lagerbestände, schlechte Kapazitätsaus- nutzung durch häufiges Umrüsten) in der Regel auch erkannt, so sind die Zu- stände mit herkömmlichen Mitteln nicht wesentlich zu verbessern.

Die Erhöhung der Kapitalintensität der Arbeitsplätze, die steigenden Anfor- derungen des Marktes nach differenzierten und preisgünstigen Produkten sowie die Entwicklung der Informationstechnologie zwingen zu langfristigen, unter- nehmenspolitischen Entscheidungen hinsichtlich Automatisierung des Informa- tionsflusses.

Dazu müssen die Aufgabenstruktur und die Funktionen der Produktionsplanung und -steuerung neu durchdacht werden. Der Aufbau von integrierten Informa- tionssystemen wird vordringlicher werden. Die dazu notwendige Anwendersoft-

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ware muß verstärkt den Anwenderbedürfnissen angcpaßL werden. Die Anwender ihrerseits müssen jedoch in der Lage sein, nach Erfassung ihrer Systemsitua- tion die funktionalen Leistungskriterien einer automatisierten Informations- verarbeitung festzulegen und ihre Strukturen den geänderten Informationsmit- teln anzupassen. Dieser innovative Prozeß überfordert in mehrfacher Hinsicht die gewohnten Rationalisierungsmethoden der Unternehmungen.

Trotz der Anwendung verschiedener Entwicklungsstrategien fehlt bis heute ins- besondere ein geschlossenes Integrationsstufenmodell der Produktionsplanung und -steuerung als zukunftsorientierter Gestaltungsrahmen.

Das in obiger Dissertation erarbeitete Modell ermöglicht durch eine system- technische Vorgangsweise (Funktionsgruppenmodell) und eine breite empirische Untermauerung eine Aussage über den Zusammenhang zwischen betrieblicher Be- dingungslage (Einflußgrößenmodell) und Grad der EDV-Unterstützung auf jeder Stufe der Informationsflußautomatisierung (Integrationsstufenmodell).

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Abb. I: Untersuchungsphasen für die theoretische Modellbildung und die empirische Erhebung

Die einzelnen Phasen der Untersuchung und Modellbildung (Abb. J) zeigen in einer Gesamtübersicht die betriebswirtschaftliche Einordnung der Arbeit.

Als stellvertretende Ausschnitte sollen in diesem Bericht insbesondere das Kapitel Sund - mit starken Einschränkungen - das Kapitel 6 behandelt werden.

2. DIE EMPIRISCHE ERHEBUNG tiBER DEN RECHNEREINSATZ IN DER PRODUKTIONS- PLANUNG UND -STEUERUNG

Die Vielschichtigkeit des Informationssystems der Produktionsplanung und -steuerung verlangte schon im Laufe der theoretischen tiberlegungen zur Modell- bildung eine eingehende empirische Analyse der vielfältigen Einflußgrößen.

Dazu wurden die PPS-relevanten Merkmale der betrieblichen und erzeugnisspezi- fischen Bedingungslage zu einern Einflußgrößenmodell geordnet. Dieses Klassi- fikationssystem ermöglicht die Bildung von typischen Betriebssituationen hin- sichtlich eines bestimmten EDV-Einsatzschwerpunktes und ist somit die Basis für die empirische Erhebung.

Die Auswertung von ca. 100 vollständig beantworteten Fragebögen erfolgte in drei verschiedenen Ergebnisdarstellungen:

I. Stand und Entwicklungstendenzen des R~chnereinsatzesin der Fertigungs- organisation österreichischer Betriebe.

2. Vergleich des EDV-Einsatzes zwischen österreichischen und bundesdeutschen Unternehmungen zur Beurteilung der zukünftigen Entwicklungen.

3. Verbundtypenbildung zum Nachweis der Automatisierungswürdigkeit im Rahmen der Organisation der Informationsprozeßphasen im Integrationsstufenmodell.

wie bereits angedeutet, kann in diesem Rahmen nur auf den Punkt I näher ein- gegangen werden.

2. I. DER UMFANG DER ERHEBUNG

Der Umfang der Erhebung erstreckte sich auf sämtliche Betriebe der angeführ- ten Branchen (Abb. 2) mit mehr als 200 Mitarbeitern.

Ausgesandte Fragebögen Beantwortungen

Vollinhaltliche Auswertungsmöglichkeiten Teilweise Auswertung möglich

Keine EDV-Anwendung in der PPS

456 IBO 100 20 60

100 % 40 % 22 7.

4,5 7.

13,5 7.

Das Hauptgewicht der befragten Unternehmungen stellte die Maschinen-, Elektro-, Metallwaren-, Fahrzeugbau- und die chemische Industrie (Abb. 2). Die Vertei-

lung der UnternehmungsgröBen (Mitarbeiterzahlen) entspricht weitgehend der EDV-Verbreitung in der chemischen Industrie. (46 % der beteiligten Betriebe beschäftigen weniger als 500 Mitarbeiter.)

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Abb. 2: Branchen-, Beschäftigten- und Um3atzverteilung der untersuchten Unternehmungen

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Abb. 3: Marktbezug und Struktur der Fertigung

Die Fertigungsstruktur der beteiligten Betriebe ist gekennzeichnet durch eine überwiegende Kundenauftragsorientierung (4B 7.), bei einem großen Anteil des Werkstatt- und Gruppenprinzips (61 %) und Stückzahlen, die einer Serienferti- gung entsprechen.

Der derzeitige EDV-Einsatz-Stand ist gekennzeichnet von der routinemäßigen Massendatenverarbeitung in den klassischen administrativen Bereichen:

Finanzbuchhaltung in 65 %, Fakturierung in 70 %, Lohn- und Gehaltsabrechnung in 91 %der untersuchten Betriebe.

2.2. DER EINSATZ DIALOGFÄHIGER DATENSTATIONEN

Der Einsatz dialogfähiger Datenstationen ermöglicht hier vorteilhaft, den kurzfristigen Bereich der Fertigungsorganisation zu bewältigen. Dazu gehören die Betriebsdatenerfassung und die Steuerung mit einem relativ kurzen Pla- nungshorizont und einem hohen Detaillierungsgrad. Dementsprechend ist das Bild des bestehenden sowie kurz- und langfristig geplanten Dialogeinsatzes (siehe Abb. 4).

Aufgabenbere1cneru,.

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bettung und ·veranlusung ilterkstattsteuenm9 und Fortschri ttJUberwlchung

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. 1 . Einsatz _{bis 19ttO}^{in Planung}

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Abb. 4: Beim bestehenden sowie kurz- und lanRfristig geplanten Dialogeinsatz steht die Materialwirtschaft im Vordergrund.

Doch auch die Vorteile in der Werkstattsteuerung wurden zunehmend erkannt.

Der Dialog kommt dabei einem der Hauptziele des EDV-Einsatzes, nämlich der Erhöhung des Informationsstandes, besonders entgegen. Dies zeigen auch die Zielsetzungen für den Dialogeinsatz. Datenaktualität mit leichtem Zugriff zu großen Datenbeständen (Grunddatenverwaltung) stehen gegenüber Personaleinspa- rung und vermindertem Papierausdruck im Vordergrund.

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2.3. DIE FERTIGUNGSGRUNDDATENVERWALTUNG

Die Fertigungsgrunddatenverwaltung über den Aufbau von Fertigungsdatenbanken verursacht in der Regel einen hohen Aufwand, auch dann, wenn dazu Modularpro- gramme der Hardware-Hersteller kostenoptimal eingesetzt werden können. Unmit- telbar ist dabei für eine Datenbank noch keine Wirtschaftlichkeit gegeben.

Die organisatorischen Vorbereitungen zu ihrer Erstellung als Grundlage für die Material- und Zeitwirtschaft haben jedoch in vielen Betrieben zu einer eingehenden Durchleuchtung des Informationsflusses und des Arbeitsablaufes ge- führt und manche Rationalisierung ermöglicht, noch bevor die EDV überhaupt verwendet wurde (siehe Abb. 5).

FERTIGUNGSDATENBANKEN

501 EDV-DATEI KlASSInII tRENDE

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MaschInend. ten Werkzeugda ten Vorrl chtungsd. ten PrOf.1 neid. ten Geräte und Anlagen Baugruppen Einzel tene

MaterhlIen u. Iukauftene Werkstoffe

In Pllnung

bis 19l1D

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Abb. 5: Der Einsatz von Fertigungsdatenbanken ist no~h weitgehend auE die Stammdaten beschränkt. Bei den Strukturdaten wird die Verkettung mit dem Teilestamm angestrebt.

2.4. DIE FERTIGUNGSPLANUNG

Die Fertigungsplanung erfordert mit ihren Hauptaufgaben - die Arbeitsplan- erstellung und die Erzeugnisgliederung - ständig einen gezielten Rückgriff auf vorhandene Daten der Erzeugnisse, Einzelteile und Materialien sowie auf Maschinen-, Werkzeug- und Vorrichtungsdaten.

Klassifizierende Schlüssel und Fertigungsdatenbanken bieten hier bedeutende Hilfestellung. Der Anteil der EDV-Unterstützung an der Arbeitsplanerstellung beträgt in der Verwaltung und in der Ausgabe von Arbeitsplänen (Erstellen der Werkstattpapiere) 69 % bzw. 71 %.

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Yerwa I ten von Arbe; tsp I anen

Ausgeben von Arbeitsplänen (Erstellen der Werkstattpapfere)

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0

~ unterstützung

Abb. 6: Anteile der EDV an den Aufgaben der Arbeitsplanerstellung bei 40 % der befragten Betriebe

Neben nachweisbaren Reduzierungen der Gesamtzahl der Arbeitspläne ergibt sich in zunehmendem MaBe eine Verschiebung der Methoden der Arbeitsplanerzeugung von weitgehender Neuplanung zu einer wesentlich verstärkten Ähnlichkeits- planung und Standardisierung.

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2.5. DIE FERTIGUNGSSTEUERUNG

Die Fertigungssteuerung hat als grundsätzliche Zielsetzung gemäß der lang- fristigen Planung die einzelnen Fertigungsaufträge kurzfristig zu veranlas- sen und mit der richtigen Menge zum vorgesehenen Termin mit der gewünschten Qualität und den niedrigsten Kosten durch die Fertigung zu steuern (Micro- Logistik).

Der dabei auftretende Informationsfluß ist durch zahlreiche korrigierende Eingriffe sehr umfangreich. Eine Automatisierung der Informationsverarbei- tung durch EDV-Einsatz führt in der Regel zu besseren Steuerungsergebnissen, da beim manuellen System zahlreiche Vereinfachungen bei der dispositiven Ab- wicklung zu ungunsten der Veranlassuag und Uberwachung vorgenommen werden.

Ein besonderes Beispiel ist dazu die deutliche Methodenverschiebung von der verbrauchs- zur bedarfsgesteuerten Materialdisposition durch den EDV-Einsatz und die dadurch erzielbare Verbesserung der Kapitalbindungssituation (siehe Abb. 7). Der Dialogeinsatz garantiert in diesem Zusammenhang die Aktualität und Zuverlässigkeit der Daten. Mit derselben Zielrichtung erhöht die ver- besserte Bedarfsermittlung (brutto und netto) mit Hilfe der Stücklistenauf-

lösung die Wirtschaftlichkeit des EDV-Einsatzes. Die im Anschluß an die Be- darfsermittlung eingesetzte EDV-gestützte Bestelldisposition und -überwachung vergrößern die Freiheiten und verbessern die Transparenz des Einkaufes.

Die frühzeitige terminliche Erfassung und Steuerung des Materialflusses bereits auf Lieferantenebene gewährleistet eine lückenlose Termin- und Men- genplanung. Ein wesentlicher Einsatzbereich der EDV ist die Bestandsführung.

Hier liegen auch zumeist die größten Rationalisierungschancen, den wertmäßi- gen Bestand mit geeigneten Bestandsstrategien zu verringern. Die erforder- lich hohe Zuverlässigkeit und Aktualität der Daten für die Folgeverarbeitung wird durch den Dialogeinsatz ermöglicht.

In der Auftragswirtschaft gelten vor allem die eingangs erwähnten Planungs- und Dispositionsstufen. Für die Grobplanung besteht durch den Einsatz der EDV die Möglichkeit, realitätsnahe Grobdurchlauf- und -belastungskurven für die Angebots- und Auftragsplanung zu verwenden. Damit können Kapazitätseng- pässe frühzeitig erkannt, freie Kapazität ermittelt und anderweitig angeboten sowie wirklichkeitsnahe Lieferterminzusagen gemacht werden.

Abb. 7: Einsatz und Planung von EDV-Unterstützung und Dialog in den Hauptaufgabengebieten der Fertigungssteuerung

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Zur mittelfristigen Terminplanung mit EDV ist der Aufbau von Terminnetzen und Auftragsverbindungssätzen im Rahmen der Durchlaufterminierung erforder- lich. Dazu si~d größere Hardware und umfangreichere Software notwendig. Der Kapazitätsabgleich wird zwar als notwendig erachtet, die dazu bekannten Programmpakete haben aber noch keinen überwiegend positiven Einsatznutzen gebracht, so daß hier die manuelle Abwicklung noch länger im Vordergrund stehen wird.

Die termingerechte Auftragsveranlassung mit Verfügbarkeitskontrolle und da- tensicherer Arbeitsbelegerstellung verringert die Durchlaufzeit und garan- tiert im Zusammenhang mit einer konsequenten Fertigungsüberwachung eine hohe Termintreue. Die starken Dialogisierungsbemühungen in diesen Bereichen sind in den eingangs erwähnten Einsatzzielen begründet. Mit der Erstellung von Fertigungs- und Betriebsmittelstatistiken können die betrieblichen Planungs- funktionen realitätsnahe erfüllt werden, was besonders für die Fristenplanung und die Planung der nutzbaren Kapazität erforderlich ist.

J. DAS INTEGRATIONSSTUFENMODELL

Die· Notwendigkeit zur betrieblichen Integration der Informationssysteme ist als logische Folge der Organisationsentwicklung unter den veränderten Umwelt- bedingungen darstellbar. Diese ist jedoch weitgehend erst durch den Rechner- einsatz möglich. Dabei ist der derzeitig anzutreffende zentralisierte Charak- ter des EDV-Einsatzes ungeeignet, eine Integration des Material- und Infor- mationsflusses zu ermöglichen.

Die Grundlage der Integration von Informationssystemen ist die gem~insame

Benutzung von Daten. Dieses Prinzip der datentechnischen Integration bietet nun die Möglichkeit der Einordnung eines bestimmten Informationssystems.

Deutlich zeigt sich dabei, daß ein Beziehungszusammenhang zwischen dem daten- technischen Prinzip und der erstrangig betrachteten Prozeßstufe des Informa- tionsprozesses besteht.

So erfordert z.B. die Informationsbeschaffung als Verbindungsfunktion.zwi- schen Materialfluß und Informationsfluß die intensive Auseinandersetzung mit der gemeinsamen Benutzbarkeit von verschiedenen Datenträgern durch den Men-

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DATENTECHNISCHE INTEGRATIONSSTUFEN

u, Abb. 8: Dimensionen des Integrationsstufenmodells fUr den Einsatz der EDV in der PPS

schen und durch den Rechner als Prinzip der ersten Stufe einer datentechni- schen Verbindungsintegration. In analoger Weise wurde diese Betrachtung für die weiteren Prozeßstufen der Informationsübermittlung, Informationsspeiche- rung und Informationsverarbeitung durchgeführt.

Für die Transformation von Daten zu Informationen, welche durch die Relevanz für den Systembenutzer bestimmt ist, wurde anhand der Informationsprozeßstu- fen ~ieAutomatisierungsnotwendigkeit und Automatisierungswürdigkeit einzel- ner Prozeßphasen nachgewiesen. Mittels der empirischen Erhebung konnten Ver- bund typen über die einzelnen Merkmalausprägun~ender Einsatzbetriebe gebil- det werden, welche nun eine tendenzielle Zuordnung zwischen betriebsspezifi- scher Bedingungslage und Grad der Automatisierung bestimmter Informations- prozeßstufen ermöglichen.

Der ~ur Realisation dieser Integrationsstufen erforderliche Rechnereinsatz verbindet das Integrationsprinzip mit der jeweiligen Informationsprozeßstufe, indem die sich dabei ergebenden Schalen eines Rechnerverbundes dieselben Schwerpunktsaufgaben wie die beiden ·genannten Dimensionen zeigen.

Das somit geschlo~seneModell charakterisiert in seiner Gesamtheit das End- ziel einer integrierten Produktionsplanung und -steuerung:

- Betriebsdatenerfassung (Durchsetzungssystem und Integration des Informationssystems in das Materialflußsystem)

Vernetzung und On-line-Verknüpfung mit einer oder mehreren EDV- Anlagen (Angleichung des Informationslayouts an das Betriebslayout) Dezentrale Datenbereitstellung durch physiscqe und logische Daten- unabhängigkeit eines zentralisierten Datenbanksystems (Datenbank- Management-Systeme)

- ·Funktionsorientierte betriebsspezifische Subsystembildung mit netzweiter Daten- und Methodenbereitstellung (~öglichkeitder real-time-Bearbeitung sämtlicher Prozeßstufen).

Die drei sich·ergänzenaen Dimensionen der Integration eines Informations- systems für die Produktionsplanung und -steuerung stellen eine idealisierte

Aufbaureihenfolg~dar. Die getrennte Realisierung einzelner Dimensionen ist durchaus möglich und vielfach bereits anzutreffen. Die sich dabei ergebenden Insellösungen müssen und werden sich in naher Zukunft durch die Organisations- entwicklung (Integration der Organisation) und durch den Preisverfall von informat ions techno logischen Sachmitteln zu gesamtintegrierten Systemen weit~r­

entwickeln.

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AUSZUG AUS DER LITERATURLISTE

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AUGUSTIN, S. und FASSER, N.: Siemens FWOI-Bericht Nr. 168, München 1976.

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ELLINGER, Th. und WILDEMANN, H.: Die betriebswirtschaftlich-technologische Gestaltung von PPS-Systemen, Arbeitsbericht zum Betriebswirtschaftlich- Technologischen Kolloquium an der Universität zu Köln, am 24. und 25.3.1976.

GRABER, B.: Computergestützte Informationssysteme in kleineren bis mitt- leren Unternehmungen, Bern 1978 .

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SCHMALFELD, M.: Der Kleinrechnerverbund als Alternative zur heutigen Groß- rechneranwendung in der industriellen Datenverarbeitung an Hand einer Fallstudie, Dissertation, TU München, 1976.

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