Bedeutung und Möglichkeiten der Netzplantechnik innerhalb der Produktionsplanung mit Hilfe von SAP R/3 und MS Project

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Motivation
1.2 Fragestellung und Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit

2 Computer integrated Manufacturing (CIM )
2.1 Aufgaben der PPS-Systeme als betriebswirtschaftlicher Teil vom CIM
2.2 Grundkonzept der Produktionsplanung und -steuerung
2.2.1 Produktionsprogrammplanung
2.2.2 Materialbedarfsplanung
2.2.3 Zeit- und Kapazitätsplanung
2.2.4 Produktionssteuerung (Verfügbarkeitsprüfung)

3 Netzplantechnik
3.1 Grundlage der Netzplantechnik
3.2 Strukturplanung
3.2.1 CPM
3.2.2 MPM
3.2.3 PERT
3.2.4 Verfahrensvergleich
3.2.5 Probleme der Strukturanalyse
3.3 Zeitplanung
3.3.1 Vorwärtsrechnung
3.3.2 Rückwärtsrechnung
3.3.3 Ermittlung und Interpretation der Pufferzeiten
3.4 Kostenplanung
3.4.1 Kürzung der Vorgangsdauer
3.4.2 Projektrealisierung
3.4.3 Bestimmung der kostenminimalen Projektdauer
3.5 Kapazitätsplanung
3.5.1 Kapazitätseinsatzplanung
3.5.2 Soll-Ist-Vergleich
3.6 Überwachung
3.7 Vorteile und Nachteile der Netzplantechnik

4 Netzplansoftware
4.1 Microsoft 2003 Project
4.1.1 Allgemeines
4.1.2 Gantt (Balken) und PERT-Diagramm
4.1.3 Kosten- und Ressourcenmanagement
4.1.4 Projektüberwachung und -analyse
4.1.5 Berichtwesen in Project
4.2 SAP R/3, PS Modul und NPT
4.2.1 Das PS Modul in SAP R/3
4.2.1 Strukturen
4.2.1.1 Aufbau und Stammdaten des Netzplans
4.2.1.2 Notwendige modulübergreifende Einstellungen im Customizing
4.2.1.3 Customizing des Netzplans im PS Modul
4.2.2 Bearbeitungs- und Planungsfunktionen
4.2.2.1 Project Builder
4.2.2.2 Balkenplan
4.2.2.3 Terminierung mit Netzplänen
4.2.2.4 Kapazitätsplanung
4.2.2.5 Kostenplanung
4.2.2.6 Berichterstattung

5 Schlussbetrachtung und Ausblick

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abb. 2-1: Y-CIM-Modell

Abb. 2-2: Struktur eines PPS-Systems

Abb. 2-3: Produktionstypen der Fertigung nach der Mengenleistung der Produktion

Abb. 2-4. Trichtermodell einer Betriebsmittelgruppe

Abb. 3-1: CPM-Anordnungsbeziehung

Abb. 3-2: Darstellung des Sammelergebnisses / -ereignisses; Knoten 2

Abb. 3-3: Scheinaktivität

Abb. 3-4: MPM-Darstellung

Abb. 3-5: PERT-Darstellung

Abb. 3-6: Verfahrensvergleich

Abb. 3-7: Faustregeln für den Detaillierungsgrad eines Vorgangs

Abb. 3-8: MPM-Netzplan des Bauabschnitts

Abb. 3-9: Vorgangsdarstellung von MPM

Abb. 3-10: Wichtige Parameter bei Zeitplanung

Abb. 3-11: Berechnung der frühesten Vorgangszeitpunkte vom Bauabschnitt

Abb. 3-12: Vorgehen bei der Berechnung der spätesten zulässigen Vorgangszeitpunkte vom Bauabschnitt

Abb. 3-13: Netzplan mit kritischen Weg vom Bauabschnitt

Abb. 3-14: Berechnung der gesamten Pufferzeit vom Bauabschnitt

Abb. 3-15: Berechnung der freien Pufferzeit vom Bauabschnitt

Abb. 3-16: Berechnung der unabhängigen Pufferzeit vom Bauabschnitt

Abb. 3-17: Berechnung der freien Rückwärtspufferzeit vom Bauabschnitt

Abb. 3-18: Vorgangskostenkurve

Abb. 3-19: Einfache lineare Approximation des Vorgangskostenverlaufs

Abb. 3-20: Stückweise lineare Approximation des Vorgangskostenverlaufs

Abb. 3-21: Bestimmung der minimalen Projektdauer von „Rohbauerstellung“

Tab. 3-3: normale und minimale Vorgangsdauer und dazugehörigen Kostenwerten von „Rohbauerstellung“

Abb. 3-22: Kapazitätsbelastungsdiagramme des Projekts „Rohbauerstellung“

Abb. 3-23: Kapazitätseinsatzplanungsdiagramm für Arbeitskräfte

Abb. 3-24: Glättung des Kapazitätsbelastungsdiagramms von Tab. 6

Abb. 4-1: Die Leistungen von MS Project zur Projektplanung

Abb. 4-2: Projekteinrichtung für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-3: Projekteigenschaften für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-4: Kalendereinstellung für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-5: Symbolleiste zur Gliederung und Tieferstufung

Abb. 4-6: Netzplandiagramm für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-7: Die Eingabe der Ressourcen für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-8: Ressourcenmanagement

Abb. 4-9: Abgleich (Ansicht – Balkendiagramm: Abgleich) für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Abb. 4-10: Symbolleiste Überwachen

Abb. 34-11: Berichttypen im MS Project

Abb. 4-12: Berichtstypen in MS Project 2003

Abb.4-13: Integrationsmodul PS im SAP-System

Abb. 4-14: Hierarchiegrafik vom Projektbeispiel „IT Implementierung“

Abb.4-15 Vorgang „oder Management Conception“ vom Projektbeispiel „IT Implementierung“

Abb. 4-16: Terminierungsdaten des Netzplankopfes vom Projekt „IT Implementierung“

Abb. 4-17: Detaildaten vom Eigenbearbeitungsvorgang „Training“

Abb. 4-18: Anlegen des Projektprofils / Reiter „Plantafel/Termine“

Abb. 4-19: Projektprofil / Reiter "Steuerung“

Abb. 4-20: Versionsprofil / Projektversion anlegen

Abb. 4-21: Verantwortliche für Beispielprojekt anlegen.

Abb. 4-22: Nummernkreise vom Projektbeispiel „IT Implementierung“

Abb. 4-23: Project Builder des Projektbeispiels „IT Implementierung“

Abb. 4-24: Balkenplan des Projekts „IT Implementierung“

Abb. 4-25: Anlegen neues Arbeitsplatzes

Abb. 4-26: Anlage der Kapazitäten im Projektbeispiel „IT Implementierung“

Abb. 4-27: Vorgangsübersicht im Projektbeispiel „IT Implementierung“

Tabellenverzeichnis

Tab. 3-1: Vorgangsliste eines Bauabschnitts

Tab.3- 2: Vorgangsliste für das Teilprojekt einer Fabrikationshalle

Tab. 3-3: normale und minimale Vorgangsdauer und dazugehörigen Kostenwerten des Beispiels Rohbauerstellung

Tab. 3-4: Gesamtprojektkosten des Projektbeispiels „Rohbauerstellung“ in Abhängigkeit von der Projektdauer

Tab. 3-5: Arbeitskräftebedarfsplan (Schwarze, J., (2006), S. 274

Tab. 3-6: Vorgangsliste mit benötigten Arbeitskräften

Tab. 3-7: tabellarische Bestimmung der Kapazitätsglättung

Tab. 4-1: Vorgangsliste des Projekts „Diplomarbeit“

Anhangverzeichnis

Anhang 0: Trichtermodell

Anhang 1: Durchlaufzeitverteilung in Normalverteilung

Anhang 2: Das MS Project-Arbeitsfenster

Anhang 3: Projektkalendererstellen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 4: Vorgänge in MS Project eintragen für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 5: Sammelvorgang (Meilenstein) in MS Project fest legen für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 6: Berechnung der optimalen Dauer mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 7: Verknüpfung der Vorgänge mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 8: Informationen zum Vorgang mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 9:Pufferzeitenrechnung mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 10-1: Anzeige der kritischen Vorgänge; Balkendiagramm: Überwachung mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit “

Anhang 10-2: Anzeige der kritischen Vorgänge und freien Pufferzeiten mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 11: Filtern von kritischen Vorgängen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 12: Vorgangskostenrechnung mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 13: Zuweisung der Kosten zu den Ressourcen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 14: Zuordnung von Ressourcen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 15: Die Überlastungssituation in Tabelle und Grafik mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 16: Kapazitätsabgleich und Verzögerungen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 17: Ressourcenauslastung nach manuellen Kapazitätsabgleich mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 18: Warnmeldung in MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 19: Einstellungen zur Projektüberwachung in MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 20: Ansicht zur Eingabe der aktuellen Kosten in MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 21: Eingabe der aktuellen Arbeit in MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 22: Fortschrittlinie mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 23: Die Tabelle Kosten mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 24: erweiterte Kostenanalyse mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit lomarbeit“

Anhang 25: Projektübersicht und tabellarische Fortschrittskontrolle mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 26: Arbeitstage mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 27: Nicht angefangene Vorgänge (Bis zum 17.04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang: 28. Vorgänge in Arbeit (Bis zum 17.04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 29: Abgeschlossene Vorgänge (Bis zum 17. 04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 30: Verzögerte Vorgänge (Bis zum 17.04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 31:VK vom Beispielprojekt „Diplomarbeit“ mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 32: VK Überschritten mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 33: Kostenanalyse mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 34: Wer- macht- Was- Wann (von 05.02 bis zum 14.02.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 35:Teil von der Vorgangszuordnung mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 36: überlastete Ressourcen mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 37: Arbeitsauslastung nach Vorgängen (von 18.02 bis 14.04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 38: Arbeitsauslastung nach Ressourcen von Beispielprojekt „Diplomarbeit“ (von 18.02 bis 14.04.08) mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 39: Benutzerdefiniert „Monatskalenderbericht im April mit MS Project für „Projektbeispiel-Diplomarbeit“

Anhang 40: „IT Implementierung“ mit Hilfe PS Modul im SAP R/3 System

Anhang 41: Netzplangrafik des Projektbeispiel „IT Implementierung“

Anhang 42: Kopfdaten des Projektbeispiels „IT-Implementierung“ (Zuordnungen)

Anhang 43: Kopfdaten des Projektbeispiels „IT-Implementierung“ (Steuerung)

Anhang 44: System- und Anwenderstatus des Projektbeispiel „IT Implementierung“

Anhang 45: Vorgangstypen (Eigenbearbeitungsvorgang „Training“)

Anhang 46: Modulübergreifende Customizingeinstellung

Anhang 47: Netzplanart des Projektbeispiels „ IT Implementierung“

Anhang 48: Parameter zur Netzplanart „IT Implementierung“

Anhang 49: Anzeige des Einführungsleitfadens

Anhang 50: Parameter für den Netzplan

Anhang 51:Steuerschlüssel für Eigenbearbeitungsvorgänge, Kostenvorgang und Dienstleitung

Anhang 52: Balkenplan und Detaildaten des Vorgangs „ order management conception“ sowie Projektplantafel

Anhang 53: Zeitliche Einschränkungen des Vorgangs „Training“

Anhang 54: Verteilungsschlüssel, Verteilungsstrategie und Verteilungsfunktion

Anhang 55: Arbeitsplatzkapazität des Projekts „IT Implementierung“

Anhang 56: Tabellarischer Kapazitätsabgleich im Beispielprojekt „IT Implementierung“

Anhang 57 Hierarchische Kostenplanung für des Beispielprojekt „IT Implementierung“

Anhang 58: Einzelübersichten vom Projektbeispiel „IT Implementierung“

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Motivation

Bei der Durchführung von Projekten^[1] kommt es immer wieder zu Hindernissen, die das Erreichen der Zielvorgaben einschränken. Dabei erweisen sich die Einhaltung der Zwischen- bzw. Fertigstellungstermine und des Kostenrahmens sowie die Verwirklichung der vorgesehenen Projektziele^[2] als Hauptprobleme.

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, einen Überblick über die Bedeutung und Anwendungsmöglichkeiten der Netzplantechnik (NPT) innerhalb der Produktionsplanung mittels des Microsoft (MS) Project und SAP-Systeme (Systemanalyse und Programmentwicklung) als Kontrollinstrument der Produktionsplanung aus betriebswirtschaftlicher Sicht zu geben. Die Projektmanagementsysteme alltäglicher Art waren die logische Konsequenz aus der Entstehung und Bekanntmachung der NPT. Diese Methode hat sich bei der Planung von komplizierten Projekten bewährt. Besonders aufwendige progressive und retrograde Berechnungen sind die Nachteile der NPT. Wer einen Netzplan von beispielsweise nur 30 Arbeitsvorgängen durchrechnet, weiß, welcher zeitliche Aufwand notwendig ist.

Aufgrund der Forderung, Streben in immer schneller werdenden Zeitspannen unter stetig wachsendem Kostendruck erfolgreich zu verwirklichen, gewinnen Projektmanagement-Methoden und –Werkzeuge (MS Project und PS Modul in SAP R/3) in der Industrie zunehmend an Bedeutung und „die Unternehmen … profitieren somit von den festen Integrationen des Projektsystems mit den Rechnungswesen, der Materialwirtschaft, dem Vertrieb, der Produktion, dem Personalwesen und anderen notwendigen Modulen.“^[3] In dieser Arbeit werden die Anwendungsmöglichkeiten von MS Project und SAP-System anhand des entsprechenden Beispiels näher betrachtet.

NPT ist aus dem in Amerika entwickelten „Critical Path Methode“ (CPM) und „Programm Evaluation and Review Techniqe“ (PERT) entstanden.^[4] Sie sind heute weitgehend entwickelt bzw. genormt und unterscheiden sich vor allem in den Zeitschätzungen der Arbeitsabfolge.^[5] Die NPT umfasst alle Verfahren zur Analyse, Planung, Steuerung und Kontrolle von Folgen auf der Grundlage der Graphen-Theorie, wobei Termine, Kosten, Produktionsfaktoren bzw. -ressourcen als Einflussfakturen betrachtet werden. Ein Netzplan ist die „grafische oder tabellarische Illustration von Durchführungen und der Abhängigkeiten der Arbeitsvorgänge eines Auftrages innerhalb des Produktionsprozesses miteinander. Die NPT findet ihre Anwendung hauptsächlich in der Terminplanung von Projekten“.^[6]

Die NPT wird in verschiedenen Bereichen angewendet, zum Beispiel bei der Planung und Überwachung von Großprojekten beim Bau von Brücken, Autobahnen, Fabriken, Flugzeugen, Schiffen, Gebäuden, der Entwicklung von neuen Produkten, z.B. Datenverarbeitungsanlagen, sowie der Organisation und Planung von Betriebsverlegungen und Marketingaktionen.

Die Industriebetriebslehre versteht sich als entscheidungsorientierte Wissenschaft. Da die Produktionsplanung durch die NPT vielfältige Auswirkungen auf unternehmerische Entscheidungen nach sich zieht, bilden diese Zusammenhänge den Gegenstand und die Grundprobleme der Industriebetriebslehre. Die NPT ist eine Methode, die bestimmte Organisationsaufgabe logisch darstellt und daraus resultierende Problematik sichtbar macht.^[7] Terminierung des Projektes wird ermöglicht, eine genaue Fortschrittskontrolle zu gewährleisten und die Ist-Angaben bzw. Änderungen gegenüber Planwerten sichtbar zu machen. Durch Bestimmung der Pufferzeiten^[8] der Vorgänge können Störungen aufgefangen werden. Deshalb wird NPT zu einem Führungsmittel ausgezeichnet.

Nach außen wird die NPT zur Visualisierung der Struktur der Vorgänge innerhalb eines Produktionsplans in Form eines Projekts verwendet. Hierbei ist von großem Vorteil, dass es sich bei der NPT um eine anerkannte und vor allem auch weit verbreitete Technologie handelt^[9]. Die Produktionsplanungs- und Steuerungssystem (PPS-Systeme) unterstützen die Planung, Steuerung und Kontrolle der Fertigung. Die Netzplantechnik wird in der Produktionsplanung vor allem in der auftragsbezogenen Einzelfertigung angewendet.

Die Projektarbeit hat bereits eine lange Geschichte. Der Aufbau großer Gebäude gilt als eines der ersten Projekte der Menschheit. Beispiele hierfür sind Grabgebäude, Stonehenge und der Turm von Babel. Solche Projekte kommen in einem Menschenleben vielleicht nur einmal vor, aber mittlerweile gehören Projekte zum gewöhnlichen Leben.^[10] Globalisierung und Konkurrenz erfordern von Industriebetrieben, neben Routinearbeiten auch Innovationen zu schaffen, um die dauerhafte Existenz zu sichern.^[11] Speziell bei Innovationen werden Aufgaben bzw. Aufträge in Projektform durchgeführt. Um sich gegenüber dem Wettbewerb zu behaupten, müssen deshalb aus wirtschaftlicher und technologischer Sicht bestmögliche Ergebnisse von Projekten anhand der NPT erzielt werden. Kürzere Lebenszyklen von Produkten verlangen eine schnellere Umsetzung der geplanten Projekte. Fähigkeiten müssen entwickelt werden, um schnell auf Kundenanforderungen und die Konkurrenz reagieren zu können. Die hierbei zu bewältigenden Herausforderungen bei Projekten bestehen in einer hohen Komplexität, Einmaligkeit und einer interdisziplinären Aufgabenstellung.^[12] Bei großen Projekten sind oft verschiedene Abteilungen beteiligt, zum Beispiel beim Bau von Schiffen, Verkehrswegen und Gebäuden sowie beim Militär. Dadurch entsteht ein hoher Abstimmungsaufwand bei der Projektplanung, -durchführung und -kontrolle. Diese Probleme werden außerdem durch die Größe von Unternehmen sowie die Dezentralisierung von Planungs- und Steuerungsaufgaben verstärkt.^[13] Der Kapitalbedarf und die Anforderungen großer Projekte sind hoch und bei einer Fehlplanung steigt das Risiko von monetären Verlusten für die Unternehmen und Betriebe. Aus diesem Grund müssen Probleme und Planabweichungen frühzeitig erkannt werden.^[14] Planungsapparate wie beispielsweise Netzplantechnikmethoden ohne Berücksichtigung von IT-System (Informationstechniksystem) wie MS Project und SAP-System werden den Ansprüchen einer ausführlichen, zuverlässigen und ökonomischen Planung nicht mehr gerecht. Bei großen Projekten kann es daher wirtschaftlich sinnvoll sein, Netzplantechniken mit Hilfe von IT-Methoden umzusetzen, so dass alle Teilaspekte von Projekten berücksichtigt, integriert und koordiniert werden können.

1.2 Fragestellung und Zielsetzung

Wesentliche Aufgaben der NPT bestehen in der zeitlichen Analyse des Netzplanes mit der Feststellung des kritischen Weges und derjenigen Vorgänge und Anordnungsbeziehungen, die diesen ausmachen. Diese Zeitanalyse ist nicht nur wichtig in der anfänglichen Projektplanung, sondern vor allem in der Projektüberwachung und der Projektfortschreibung anhand der aktualisierten Zeiten und Strukturen.^[15]

Nach DIN 69900 umfasst die NPT „alle Verfahren zur Analyse, Beschreibung, Planung, Steuerung, Überwachung von Abläufen auf der Grundlage der Graphen-Theorie, wobei Zeit, Kosten und Ressourcen wesentliche Einflussgrößen sind. Die NPT findet ihre wesentliche Anwendung im Projektmanagement, wo die immer komplexer werdenden Projekte neben neuen Organisationsformen auch verfeinerte Methoden der Ablaufplanung erfordern“.^[16]

Diese Arbeit soll einen Beitrag dazu leisten, die Auswirkungen der NPT mittels eines EDV-Einsatzes bei der Produktionsplanung im Rahmen der Projektplanung durch einen systemorientierten Ansatz zu erklären und daraus Implikationen für die Informationsflüsse im Rahmen des Projektmanagements abzuleiten.

Das Hauptziel dieser Diplomarbeit besteht in der Darstellung der Bedeutung und Möglichkeiten der NPT.

Als ein Unterziel der vorliegenden Arbeit soll gezeigt werden, wie Planungsprozesse von Projekten mit Hilfe des IT-Systems vereinfacht, dargestellt und unterstützt werden können. Denn daraus folgt die Verbesserung der Projektablaufplanung, -steuerung, -koordinierung und -überwachung. Der Netzplan ist dabei die effizienteste Art der Darstellung entsprechender Verbindungen und der Koordination von Terminen und Kapazitäten. Dies ist wichtig, weil die Arbeitsabfolgen in Projekten voneinander abhängen und der zeitliche Aufwand kalkuliert werden muss.^[17] Der Einsatz verschiedener Netzplanmethoden ermöglicht präzisere und sicherere Entscheidungen im Vorfeld eines Projektes, vor allem bei der Struktur- und Zeitplanung. Mit Hilfe eines geeigneten Netzplans durch MS Project und SAP R/3 können einzelne Aktivitäten und Interdependenzen eines Projektes in eine anschauliche und vereinfachte Darstellung übertragen werden.

Folgende Gesichtspunkte sollen berücksichtigt werden, um die zentrale Frage dieser Arbeit zu beantworten:

- Theoretische Untersuchung der Aufgabenstellung von PPS-Systemen.
- Eine kurze Analyse der Verfahren im Rahmen der Produktionsplanung.
- Analyse der Bedeutung und Möglichkeiten der NPT in der Produktionsplanung, basierend auf einer theoretischen Untersuchung und planspielgestützter EDV-Systeme.
- Möglichkeiten und Aufzeigen von Beispielen für die Aufgaben und die Vorgehensweise der NPT.
- Darstellung des Einsatzes von MS Project und SAP R/3 innerhalb der NPT.
- Einordnung der NPT innerhalb der PPS-Systeme: Die Untersuchungsfragen zur Produktionsplanung umfassen die Analyse und Bewertung ökonomischer Wirkungen der Produktionsplanung auf unternehmerische Ziele. Um diese Untersuchungsfragen zu beantworten, wird auf Netzplantechniken (z.B. CPM, MPM, PERT, Balkendiagramme usw. auf Basis deterministischer und stochastischer Verfahren) zurückgegriffen.
- Ableitung von Implikationen und Berichten für das Management von Termin-, Ablauf-, Kosten- und Kapazitätsplanungen unter Berücksichtigung der untersuchten EDV Systeme.

1.3 Aufbau der Arbeit

Die vorliegende Arbeit ist in fünf Kapitel untergliedert. Kapitel 1 dient der Einleitung zum Thema und verdeutlicht die Motivation, Problemstellung, Zielsetzung und Fragestellung. In Kapitel 2 folgt die Erläuterung des Grundkonzeptes und der Probleme des Computer Integrated Manufacturing (CIM) und der PPS sowie der ausgewählten Verfahren, Fertigungsarten und -type im Rahmen der Produktionsplanung. Die Grundlagen, Definitionen, Formen, Grenzen, Aufgaben, Vorgehensweisen und kritische Aspekte der NPT hierzu werden in Kapitel 3 dargestellt. Der praxisbezogene Teil der Arbeit folgt in Kapitel 4. In Kapitel 4 werden Grundbegriffe aus dem Projektmanagement mit MS Project erläutert. Anhand zwei Beispiele wird die Umsetzung der Netzplantechnik mit Hilfe von MS Project und SAP R/3 gezeigt. Die Schlussbetrachtung erfolgt in Kapitel 5.

2 Computer integrated Manufacturing (CIM )

Das Prinzip des CIM wurde zuerst 1973 von Harrington betrachtet. Harrington stellte die Verbindung zwischen technischen Datenbeständen, wie zum Beispiel zum Produktentwurf „Computer Aided Engineering“ (CAE), zur Konstruktion „Computer Aided Design“ (CAD), zur Arbeitsplanung „Computer Aided Planning“ (CAP), und der eigentlichen Fertigung „Computer Aided Manufacturing“ (CAM) her. Heute wird unter CIM vor allem ein „rechnerunterstützter Fertigungsentstehungsprozess“ verstanden, wie zuerst 1984 von Scheer formuliert wurde. Dabei werden nicht nur technische Elemente einbezogen, sondern alle produktionsrelevanten ökonomischen Datenbestände (PPS), die die Planung und Steuerung der Bearbeitung eines Kundenauftrags^[18] von der Produktion bis zum Vertrieb betreffen.^[19]

Aufbauend auf den Stammdaten in Form der Stücklisten, Arbeitspläne und der Betriebsmitteldaten ergibt sich das Y-CIM-Konzept von Scheer (Abb. 2-1). Das Y-CIM-System symbolisiert die unterschiedlichen Produktionsplanungsaufgaben auf technischem und betriebswirtschaftlichem Gebiet sowie die Zusammenführung der Planungsergebnisse bei der konkreten Realisierung in der Fertigung.^[20]

Das Ziel des CIM besteht im Zusammenschluss aller wichtigen Datenbestände der Produktion, d.h. die technische und betriebswirtschaftliche Vereinigung von PPS- Systemen und CAx. .PPS-System basiert auf primär betriebswirtschaftliche Funktionen, die genaue im Abschnitt 2.1. durchleuchtet werden. Die rechte Achse (CAx) von Y-Form erklärt die primären technischen Funktionen^[21].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-1: Y-CIM-Modell^[22]

2.1 Aufgaben der PPS-Systeme als betriebswirtschaftlicher Teil vom CIM

Die betriebswirtschaftlich orientierten CIM-Funktionen werden im Rahmen des PPS-Systems zusammengefasst und müssen mit technischen CIM-Komponenten informationstechnisch (Stückliste, Arbeitspläne oder Betriebsmittel) verkettet werden^[23]. In vielen Industriebetrieben ist eine intensive Dezentralisierung der PPS zu beobachten. Diese Entwicklung wurde durch den inzwischen weit verbreiteten Einsatz von automatisierten Fertigungstechnologien, wie z.B. flexiblen Fertigungssystemen, begünstigt. Diese hoch mechanisierten Fertigungssysteme sind häufig in Form von „Fertigungsinseln" angeordnet und übernehmen mit Hilfe von computergestützten Leitständen weitestgehend eigenständige Dispositionsaufgaben. Auf diese Weise wird die Planungs- und Steuerungskomplexität der flexiblen Fertigung reduziert.^[24]

Die Produktionsplanung ist die methodische Ermittlung und Festlegung von Zielen der Fertigung und des Ablaufes. Die Produktionssteuerung umfasst die Veranlassung, Überwachung und Sicherung der Durchführung von Fertigungsaufgaben hinsichtlich Arbeitsbedingungen, Qualität, Zeit und Kosten. Eine der wichtigsten Aufgabe der Produktionssteuerung ist die Sicherung der Zielerreichung. Dabei wird eine Soll-Ist-Analyse erstellt, damit frühzeitig eine Abweichung der Ist-Daten von den Soll-Daten erkannt wird.^[25]

Die Planung der Materialwirtschaft (MM) ist der Kerngedanke der PPS-Systeme. Die MM stellt die Grundstoffe (Mittel) in der korrekten Menge und Qualität, zum richtigen Termin, am richtigen Standort und zu niedrigen Kosten bereit. Gegenüber der Beschaffung kann die Materialwirtschaft auch die Bereitstellung von Materialien innerhalb des Produktionsprozesses enthalten. Eine wichtige Aufgabe in der Fertigung ist die Ablaufplanung. Dabei müssen unterschiedliche Produktionsprozesstypen, wie z.B. Einzel-, Serien- und Massenfertigung und Organisationstypen, wie z.B. Werkstatt- und Fließfertigung, berücksichtigt werden. Das Unternehmenshauptziel der Gewinnmaximierung kann anhand der Implementierung von PPS innerhalb des rechnerunterstützten Produktionsprozesses über Kosteneinsparungen, eine Rationalisierung und eine maximale Produktionsleistung bei minimalen Kosten erreicht werden. Das Erreichen dieses Ziels wird vor allem begünstigt, wenn die Produktionsplanungsprobleme, wie z.B. Mengenprobleme, Terminprobleme, Zuordnungsprobleme und Reihenfolgeprobleme, richtig und genau analysiert werden.^[26]. Mittels der Netzplantechnik können diese Probleme vor allem Termin-, Zuordnungs- sowie Strukturprobleme weitgehend analysiert und aufgehoben werden.

Die Merkmale der PPS -System e:

- Umfangreich und kompliziert
- Eine lückenlose Begleitung des Leistungsprozesses
- Teure Hard-/Software

PPS-Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie lückenlos den Leistungsprozess begleiten. Allerdings gelten sie als umfangreich und kompliziert. Zudem sind die Hard- und Softwareelemente teuer und die verschiedenen Bereiche werden nur unvollständig unterstützt.^[27]

Funktionen von PPS:

- Auftragssteuerung (Vertrieb)

Bei der Auftragssteuerung erfolgen die Annahme der Aufträge und die Disposition der Termine, d.h. die Verbindung zwischen Vertrieb und Fertigungsbereich.^[28] Diese Funktion ist weitgehend in SAP R/3 System unter SD integriert (s. Abschnitt 4.2) und daraus erzielte Daten werden weiter in anderen Modulen vor allem Projektsystem benutzt.

- Kalkulation

Die Kalkulation stellt ein wichtiges des CIM-Elements dar, da die Vorkalkulation der in späteren Zeiträumen des Produktionsprozesses anfallenden Kosten durch die Auswahl der Fertigungs- und Organisationstypen und Materialien (sowohl bei Eigenfertigung als auch bei Fremdbezug) eine frühzeitige Kostenoptimierung unterstützen kann. Dies kann anhand des MS Project sowie SAP R/3 System realisiert werden (s. Kapitel 4).

- Planung des Primärbedarfs

Die Produktionsprogrammplanung (Primärbedarfsplanung; PPP) wird in der Auftragssteuerung festgelegt. Anhand der Aufträge, Prognosen und Schätzungen über absetzbare Mengen werden die herzustellenden Produkte nach Menge und Fertigstellungsperiode ermittelt. Wenn die Schätzungen ungenau sind, führen sie zu Folgeproblemen auf allen nachfolgenden Stufen. Die Planung des Primärbedarfs auf der Grundlage von Prognosen oder erteilten Aufträgen aller Enderzeugnisse sowie der Ersatzteile wird mit Hilfe der PPP bestimmt.^[29]

- Materialwirtschaft

Die Materialwirtschaft stellt die Grundstoffe (Mittel) in der korrekten Menge und Qualität, zum richtigen Termin, am richtigen Standort und zu niedrigen Kosten bereit. Gegenüber der Beschaffung kann die MM auch die Bereitstellung von Materialien innerhalb des Produktionsprozesses enthalten. Die Bestimmung des Primärbedarfs, die Auflösung des Sekundärbedarfs, die Brutto-Netto-Rechnung zur Bestimmung des Lagerbestands sowie die Ermittlung der Eigenfertigung und der Fremdfertigung auf Basis der Losgrößenermittlung werden in der MM geplant. Somit begleitet die MM den gesamten Beschaffungsprozess eines Unternehmens von der Bedarfsplanung über den Einkauf bis zum Wareneingang.^[30] Diese Funktion ist unter MM in SAP-System integriert (s. Abschnitt 4.2). Die in MM resultierenden Angaben werden dann in SAP-System benötigt, wenn die Vorgänge eigenbearbeitet werden sollen.

- Kapazitätsterminierung

Über die Arbeitspläne werden die Operationen der Aufträge von gleichartigen Betriebsmittelgruppen eingeordnet. Die Berücksichtigung der Kapazitäten von Ressourcen ist sehr wichtig, ansonsten folgen Überlastungen.

- Kapazitätsabgleich

Zeitwirtschaft mit Kapazitätsterminierung und -abgleich, die Bedarfsauflösung innerhalb der Materialbedarfsplanung erfolgen zeitorientiert, d.h. es werden für die Produktion der einzelnen Komponenten Durchlaufzeiten (DLZ) angesetzt, die zu einer Vorverlegung des Starttermins der Komponenten führen (Vorlaufverschiebung). Zur Bestimmung des konkreten Kapazitätsbedarfs muss nun innerhalb der Zeit- und Kapazitätsplanung eine genaue Durchlaufterminierung der einzelnen Arbeitsgänge, die zur Fertigung von bestimmten Komponenten durchzuführen sind, mit Start- und Endterminen (ST und ET) erfolgen. Auf der Basis dieser Terminierung wird die konkrete Kapazitätsbelastung der Produktionsanlagen ermittelt und bei Kapazitätsüberlastung ein Kapazitätsabgleich vorgenommen.^[31] Die durch Kapazitätsterminierung festgelegte Überlastung wird mittels der Umgestaltung und Neugestaltung von Plänen während des Produktionsprozesses ausgeglichen. Der Kapazitätsabgleich wird in Rahmen der NPT mittels der MS Project und SAP R/3 im Abschnitt 4.1.3. und 4.2.2.2. durchgeführt.

Die Überlastungen werden anhand folgender Möglichkeiten ausgeglichen:

1. Kapazitätsanpassung durch Fremdvergabe, Zusatzschichten und Spätdienst.

2. Zeitliche Anpassung durch Verschiebung von Arbeitsgängen.

- Auftragsfreigabe

In diesem Bereich von PPS-Systemen wird die Realisierbarkeit der Aufträge geprüft. Nach Freigabe der Aufträge werden diese an den Bereich der Fertigungssteuerung weitergeleitet.^[32]

- Fertigungssteuerung

Die Fertigungssteuerung hat die Aufgabe, die Aufträge für die Fertigung freizugeben, für kurze Zeit Kapazitäten festzulegen, den Fortschritt der Fertigung zu überwachen und die Einhaltung der Liefertermine sicherzustellen. Daneben ist die Reihenfolge der Auftragsbearbeitung derart festzulegen, dass bei möglichst kurzer Bearbeitungszeit die Kapazitäten der Produktionsfaktoren möglichst gleichmäßig und voll ausgelastet sind. Hierbei ist auch die Verfügbarkeit des Materials zu beachten.^[33]

- Betriebsdatenerfassung

Die Betriebsdatenerfassung liefert auftrag-, maschine-, personal- und materialbezogene Daten aus der Fertigung.

- Kontrolle

Die Kontrolle stellt sicher, dass die geplanten Termine, Kosten und Kapazitäten während des Produktionsprozesses eingehalten werden.

- Versandsteuerung

Bei der Versandsteuerung wird der Versand der Materialien vom Einkaufslager zur Produktionsstätte bis zur Kontrolle der Erzeugnisse hinsichtlich ihrer Richtigkeit durch die Produktionsabteilung gelenkt.

2.2 Grundkonzept der Produktionsplanung und -steuerung

Das Material Requirements planning (MRP) ist die Basis des PPS-Systems. MRP ist das erste computergestützte Planungssystem der Materialwirtschaft seit den 60er Jahren. Wichtige Aufgaben des MRP sind die Erfassung des fest vorgegebenen Primärbedarfs zur Bestimmung der Losgrößen, die Verwaltung der daraus resultierenden Stückliste (Erzeugnis-Struktur) in einem Datenbanksystem, die Bedarfsauflösung für alle Enderzeugnisse, der Vergleich des Bruttobedarfs mit dem bereitgestellten Lagerbestand und die Transformation der daraus resultierenden Information unter Beachtung der Fertigungszeit sowie die Generierung der Fertigungsaufträge auf Basis des Nettobedarfs. Die bereitgestellten Aufgaben von MPR-Systemen werden computergestützt zu den verbundenen Bereichen der Produktionsplanung in einem Gesamtsystem integriert. Aufbauend auf der vorgelagerten Produktionsprogrammplanung, das heißt der Absatzprognose und der Kundenauftragsverwaltung, werden die Zeit- und Kapazitätsplanung sowie die Produktionssteuerung durch MRP verbunden^[34]

PPS-Systeme sind dann sinnvoll, wenn sie eine geeignete Datenbank beinhalten. Die vorausgesetzte Datenbank umfasst die Stammdaten^[35], die Erzeugnis-Strukturdaten^[36] und die Kapazitätsdaten^[37]. Eine weitere Voraussetzung ist die Darstellung der Arbeitspläne. Nötige Arbeitsgänge und Maschinen für die Fertigung der Baugruppe und Teile der Produkte werden in den Arbeitsplänen zusammengefasst. Daneben umfasst die Datenbank die Bearbeitungs- und Rüstzeit. Hierbei ist zu beachten, dass das PPS-System einer Sukzessiv-Planung entspricht, die in der Regel in den vier Stufen Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Zeit- und Kapazitätsplanung sowie Produktionssteuerung angeordnet ist. Die wesentlichen Merkmale dieser Planung sind ein steigender Detaillierungsgrad und ein abnehmender Planungshorizont (vgl. Abb. 2-2). Das Ziel eines PPS-Systems besteht in der Minimierung der DLZ, der Erhöhung der Bestände der Produktionsfaktoren, der Maximierung der Kapazitätsauslastung, der Maximierung der Termintreue und der Minimierung der Kapitalbindung.

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Abb. 2-2: Struktur eines PPS-Systems^[38]

2.2.1 Produktionsprogrammplanung

Die Produktionsprogrammplanung ist der erste Schritt eines PPS-Systems. Auf der Basis der vorgegebenen Kundenaufträge und Absatzprognosen bestimmt die Produktionsprogrammplanung, welche Mengen pro Erzeugnisart und Zeitperiode zu produzieren bzw. welche neuen Produkte zu entwickeln sind. An dieser Stelle ist die frühzeitige Kontrolle der Realisierbarkeit nötig, d.h. die Leitung des Produktionsplans muss feststellen, ob die Kapazitäten, das Ausgangsmaterial und die Finanzen für die Produktion ausreichen. Damit sind alle weitere betriebswirtschaftliche Aktivitäten innerhalb der Produktionsplanungsspielräume bewegen können. Es ist auch zu beachten, dass ein befriedigendes Qualitätsniveau der fertigen Produkte und Dienstleistungen für die Sicherung des Marktanteils, die geeignete Fertigungstiefe und ein angemessenes Produktionsverfahren sichergestellt sind. Die Grundlage der Produktgruppe bestimmt die Prognose des Absatzpotentials und damit den Produktionsplan. Kundenaufträge werden im Rahmen einer Einzelfertigung ausgeführt und eine Serien- bzw. Massenfertigung basiert auf einer Prognose des anonymen Marktes. Die Mischfertigung schließlich wird sowohl bei Kundenaufträgen als auch aufbauend auf zukünftigen Marktprognosen eingesetzt. (Vgl. Abb. 2-3).

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Abb. 2-3: Produktionstypen der Fertigung nach der Mengenleistung der Produktion^[39]

Entlang der Absatzprognose ist die Abstimmung des Absatzpotentials mit der einzelnen Produktgruppe und dem verfügbaren Inventar zu beachten. Die häufigsten Methoden, einen zukünftigen Absatz vorherzusagen, sind Expertenschätzungen, charakteristische Stichproben (Hochrechnung) sowie die Verwendung von Vergangenheitsdaten und Ist-Werten (Zeitreihenanalyse). Die Realisierung der prognostizierten Absatzziele hängt von der ausreichenden Kapazität der Ressourcen und des Lagerbestandes ab. Wenn diese nicht ausreichen, wird die Produktgruppe ausgewählt, die am besten die unternehmerische Zielsetzung erfüllt. Hierbei sollte die Durchlaufzeitminimierung und die gleichmäßige Nutzung der Ressourcen berücksichtigt werden. Zur Erreichung dieser Ziele ist eine optimale Lösung erforderlich, da die gegenläufig sind. Der Erfolg der Produktionsprogrammplanung wird als Primärbedarf im nächsten Schritt verwendet.^[40]

Die Einteilung des Produktionsprogramms in strategische, taktische und operative Planung:

Die strategische Produktionsprogrammplanung legt die Produktfelder fest, die sich auf ein Grunderzeugnis, die von Vollständigkeit aller Produktarten basiert, beziehen, z.B. Autos. Die strategische Planung erklärt die langfristigen Aufgaben und Ziele von Unternehmen. Die wichtigsten Ziele der strategischen Planung sind die systematische Suche nach einem neuen Erfolgspotential und die Sicherung des Ertrags, der Liquidität und der Wettbewerbsfähigkeit.^[41] Die Erfahrungskurvenanalyse und die Portfolioanalyse sind Methoden der strategischen Planung.

Aufgabenbereiche der taktischen Produktionsprogrammplanung sind die Entwicklung neuer Produkte, die Bestimmung der Anzahl der Produktfelder der unterschiedlichen Produktgruppen und -arten (Programmbreite), die Feststellung des Rahmens für die operative Programmplanung, die Bestimmung der Varianten einer Produktart, wie z.B. Größen, Farben, Sorten und Modelle (Programmtiefe) sowie Entscheidungen über die Eliminierung der alten Produkte. Die taktische Planung basiert auf einer mittelfristigen Planung.^[42]

Bei der operativen Programmplanung wird das mengenmäßige Rahmenprogramm innerhalb der kurzfristigen Planung festgestellt. Die operative Programmplanung legt fest, wie viele Mengen in welcher Periode produziert werden müssen.

Kritikwürdigkeit:

Bei der Einteilung des Produktionsprogramms müssen die betriebswirtschaftlichen Verflechtungen zwischen den Erzeugnissen berücksichtigt werden. Wenn die Kapazität nicht ausreicht, entsteht die Frage, ob diese Engpässe ausführlich ermittelt werden können. Wie kann außerdem die Produktionsprozessauswahl für eine eingeführte Produktion bestimmt werden? Die Bestimmung einer optimalen Relation zwischen alternativen Preisen und zugehörigen maximalen Absatzmengen hängt in diesem Zusammenhang davon ab, wie das Produktionsprogramm geplant ist.

2.2.2 Materialbedarfsplanung

Die Erfüllung des Primärbedarfs, der in der Produktionsprogrammplanung festgelegt wurde, liegt in der Verantwortung der Materialbedarfsplanung (MBP). In der MBP wird festgelegt, welche Mengen von Materialien, Einzelteilen und Baugruppen zu welchem Zeitpunkt selbst anzufertigen oder fremd zu beschaffen sind, um die verlangte Stückzahl der Endprodukte termingerecht herstellen zu können.^[43]

Die Hauptaufgabe der MBP besteht in folgenden Aspekten:

Verwaltung der Erzeugnisstrukturdaten (Stückliste): Hier wird bestimmt, aus welchen Einzelteilen und Baugruppen jedes Erzeugnis besteht und wie viele Mengeneinheiten (ME) benötigt werden. Die Verwaltung der Stücklisten wird computergestützt in einer Datenbank gespeichert und ständig aktualisiert.^[44]

Auflösung des Primärbedarfs: Anhand von mathematischen Verfahren wie Dispositionsstücklisten und Brutto-Netto-Rechnung werden der Primärbedarf zeitorientiert aufgelöst und Sekundärbedarfe an Einzelteilen und Baugruppen bestimmt.^[45]

Bestimmung der Produktionsaufträge (Losgrößen) und der Einkaufsaufträge (Bestellmengen): Unter der Berücksichtigung von Umrüst-, Bestell- und Lagerkosten werden die optimale Losgrößen und Bestellmenge ermittelt.^[46]

Bedarfsverfolgung: Eine computergestützte Relation zwischen Kundenaufträgen und dem Sekundärbedarf hat in der MBP eine große Bedeutung. Wenn eine Lücke in der unteren Tiefe der Produktion auftritt, kann möglicherweise ein Kundenauftrag nicht ausgeführt werden und dem Unternehmen entsteht ein Verlust. Daher benötigt ein PPS-System eine kontinuierliche Bedarfsverfolgung, um den Fortschritt des Kundenauftrags kontrollieren zu können.^[47]

2.2.3 Zeit- und Kapazitätsplanung

Die in der Materialbedarfsplanung (MBP) festgestellten Produktionsaufträge (Losgrößen) und Einkaufsaufträge (Bestellungen) werden in der Zeit- und Kapazitätsplanung mit Hilfe einer Vorlaufverschiebung verglichen. Dabei wird anhand der Arbeitspläne (Vorgabezeiten) überprüft, ob die geschätzte Durchlaufzeit^[48] (Kapazitätsnachfrage) der Produktionsaufträge und Einkaufsaufträge mit der vorhandenen Kapazität (Kapazitätsangebot) übereinstimmt. Das Kapazitätsangebot verkleinert sich durch Maschinenbruch, Urlaub bzw. Krankheit des Personals sowie Materialmangel. Die Durchlaufzeit hängt von den konkreten Betriebsmitteln in den Arbeitsgängen ab, also nicht nur von den Losgrößen oder den Bestellungen. Zuerst werden die Arbeitsgänge den Betriebsmittelgruppen zugeordnet und danach eingeschaltet.^[49] An dieser Stelle wird für jede Betriebsmittelgruppe eine Belastungsübersicht benötigt. Aufgrund der schwankenden terminlichen Kapazitätsbelastung hat das PPS-System keine Aussagefähigkeit, da davon ausgegangen wird, dass die Kapazität gleichmäßig auf die einzelnen Perioden verteilt wird. Zur Ermittlung des Kapazitätsbedarfs bzw. der Kapazitätsauslastung der Fertigungsanlagen ist eine exakte und realitätsnahe Durchlaufterminierung der einzelnen Aktivitäten mit einem konkreten Start- und Endtermin notwendig (Netzplantechnik)^[50]. Falls eine Kapazitätsüberlastung existiert, ist es notwendig, einen Kapazitätsabgleich durchzuführen. Die im Kapazitätsabgleich festgestellte Kapazitätsüberlastung (Engpass) kann auf verschiedene Weise (Überstunden, Zusatzschichten und Verlagerung der Aktivitäten auf andere Teilperioden oder Betriebsanlagen) nachträglich beseitigt und angepasst werden. Neben der Verfügbarkeit der Kapazität bei der Kapazitätsbedarfsplanung ist die organisatorische und technologische Ablaufplanung zu berücksichtigen. Die genaue Ermittlung der Liefer- und Ecktermine sowie der Transportkapazität bei den Einkaufsaufträgen (Bestellungen) wird ebenfalls durch die Kapazitätsbedarfsplanung festgestellt. Bevor die Fertigungsaufträge in die Werkstatt weitergeleitet werden, muss im Rahmen des Kapazitätsanpassungsprozesses zeitlich und mengenmäßig überprüft werden, ob eine Terminverschiebung innerhalb des Fertigungsprozesses notwendig ist. Es gibt in der Betriebswirtschaftslehre mehrere Methoden zur Terminplanung, z.B. eine Terminkarte, Balkendiagramme, Plannet-Technik^[51], Durchlaufkurven, Optimierungsverfahren, Prioritätsregeln und die NPT. In dieser Arbeit wird die NPT im nächsten Kapitel näher erörtert.^[52]

2.2.4 Produktionssteuerung (Verfügbarkeitsprüfung)

Eine konsequente Durchsetzung des Plans in der Realität ist der Kerngedanke der Produktionssteuerung. Hier wird die Umsetzung der Aufträge durch eine Verfügbarkeitsprüfung, eine Feinterminierung mit der Maschinenbelegung und einer Auftragsüberwachung gesichert. Die Arbeitsgänge werden durch die Produktionssteuerung in einer festgelegten Reihenfolge in den Betriebsmittelgruppen organisiert. Hier bestehen zwei Möglichkeiten: Entweder der Plan wird ohne eine Abweichung hinsichtlich Menge, Termin und Qualität realisiert und die Produktionssteuerung endet mit der fertigen Umsetzung. Oder es tritt eine Abweichung auf, auf die mit einer Sicherungsmaßnahme reagiert wird. Dabei ist zu beachten, dass Stillstandzeiten durch einen abgesicherten Arbeitsvorrat und Vermeiden von überhöhten Werkstattbeständen möglichst vorgebeugt werden sollten.^[53]

Die Auftragsfreigabe prüft die Terminlage und die Verfügbarkeit von Betriebsmittelgruppen und startet die Durchführung des Auftrags. Dabei werden die in die Produktionsplanung grob terminierten Aufträge fein terminiert. Die Produktionsplanung ist durch die Auftragsfreigabe mit der Produktionssteuerung verbunden. Bei den Aufträgen, deren Starttermine innerhalb des Fertigungszeitraums liegen, muss untersucht werden, ob deren Ausgangsressourcen wie Rohstoffe, Einzelteile und Baugruppen zur Verfügung stehen.^[54] Wenn diese Überprüfung positiv ausfällt, werden sie reserviert und nach Prioritäten auf die Aufträge zugeteilt, ansonsten werden sie als Fehlteile ausgewiesen. Bei Störungen müssen bestimmte Maßnahmen durchgeführt werden. Die Freigabe der Aufträge ist riskant, wenn Fehlteile nicht rechtzeitig erkannt und keine entsprechenden Maßnahmen eingeleitet werden, da davon betroffene Aufträge terminlich nicht mehr abgesichert sind. Gegenüber der Produktionsplanung, in der alle Daten wie Bestellmengen, Arbeitsgänge, Betriebsmittelgruppen, Durchlaufzeit und die frühesten bzw. spätesten Anfangs- bzw. Endtermine grob geplant sind, werden innerhalb der Auftragsfreigabe die exakten Angaben über Aufträge berücksichtigt und Fertigungsaufträge freigegeben.^[55] Eine der Methode der Verfügbarkeitsprüfung ist „Trichtermodell“.

- Trichtermodell

Um eine optimale Durchlaufzeit und Termineinhaltung zu erreichen, wird die Betriebsmittelgruppe wie ein Trichter dargestellt, d.h. die Produktionsaufträge fließen in Trichter ein. Dabei werden die ankommenden Aufträge aufgrund ihrer Wartung als Bestände bezeichnet. Nach der belastungsorientierten Auftragsfreigabe werden die Aufträge verarbeitet und nach ihrer Abfertigung die Betriebsmittelgruppen verlassen.^[56] (vgl. Abb. 2-4)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-4. Trichtermodell einer Betriebsmittelgruppe^[57]

3 Netzplantechnik

3.1 Grundlage der Netzplantechnik

Anwendungsmöglichkeiten bzw. Gegenstand der NPT wurden grob in dem ersten Kapitel ermittelt. Mit Hilfe der NPT kann die zeitliche Planung der Produktionsaufträge abgebildet und kontrolliert werden.^[58] „Grundsätzliche Aufgabe eines Netzplanes ist es, die logischen und zeitlichen Abhängigkeiten aller bei der Durchführung eines Projektes anfallenden Ereignisse und Arbeitsgänge darzustellen, die für eine Realisation des gewünschten Endereignisses notwendig sind“.^[59] Zur Aufstellung eines zeitorientierten Netzplans^[60] des Fertigungsprozesses müssen bestimmte Zeitgrößen, beispielsweise der früheste bzw. späteste Anfangs-/Endtermin und Pufferzeiten, ermittelt werden.^[61] Es muss erst ein Arbeitsplan^[62] definiert werden. Daraus ergibt sich ein Arbeitsgang, der einer Betriebsanlage zugeordnet wird. Zur Ermittlung der Durchlaufzeit der Fertigungsaufträge von Baugruppen und Teilen müssen die Rüstzeit der Betriebsanlage, die Ausführungszeit und die Übergangszeit kalkuliert werden. „Dies geschieht häufig mit Hilfe der Netzplantechnik“.^[63] Die Vorgänge und Nachfolge der Produktionsaufträge werden mit Hilfe der Stücklisten und der Bedarfsverfolgung bestimmt. Auf der Basis dieser zeitlichen Analyse von Fertigungsaufträgen wird die konkrete Kapazitätsauslastung der Betriebsmittelgruppen ermittelt und bei Kapazitätsüberlastung ein Kapazitätsabgleich durchgeführt.^[64]

Mit Hilfe der NPT erfolgen die Kontrolle der Fertigstellung der Teile und Baugruppen sowie ein frühzeitiges Erkennen von Verzögerungen bei allen Aktivitäten. Dies basiert auf dem Soll-Ist-Vergleich.^[65]

Methodenüberblick:

Es gibt unterschiedliche Gesichtspunkte, um die Netzplanmethoden einzuteilen. Ein Ansatz besteht in der Unterscheidung zwischen der deterministischen und der stochastische Netzplanmethode.

Deterministische Netzplanmethoden werden angewendet, wenn die Abläufe des Projekts vorherbestimmt sind.^[66] CPM, PERT und MPM gehören zu diesen Methoden.

Bei Netzplanmethoden, die stochastische Abläufe beschreiben, können mehrere Möglichkeiten anhand der Wahrscheinlichkeitswerte für den weiteren Projektablauf ausgewählt werden, d.h. jede Aktivität mit nur einer bestimmten Wahrscheinlichkeit muss durchgeführt werden.^[67] GERT (= Graphical Evaluation and Review Techniqe), GAN (= Generalized Activity Networks) und PERT^[68] sowie die Evaluationsnetztechnik auf Basis der Perti-Netze gehören zu stochastischen Netzplanmethoden. Aufgrund der umfangreichen mathematischen Analyse dieser Methodengruppe lassen sich in der Praxis mehr von deterministischen Netzplanmethoden verwenden.^[69]

Für die Aufstellung des Netzplans müssen folgende Grundregeln berücksichtigt werden:

- Jedes Netz besitzt einen Anfangs- und einen Endknoten, den Produktionsbeginn bzw. die Fertigstellung des Auftrags bezeichnen.

- Muss ein Vorgang beendet sein, bevor der nächste beginnen kann, so sind die Vorgänge aneinanderzureihen.
- Grundsätzlich darf zwischen zwei Knoten nur ein Pfeil direkt durchgezogen werden.
- Es darf kein Zirkel im Netz entstehen, da die Kantenrichtung die Abfolge-Terminierung der Vorgänge bezeichnet. ^[70]
- Elemente eines Netzplans:
- Vorgänge
- Ereignisse
- Pfeile
- Anordnungsbeziehungen
- Scheinaktivität^[71]

Ein Vorgang stellt eine terminorientierte Abfolge im Projektablauf dar, die über zeitlich definierbare Anfangs- und Endpunkte verfügt. Ein Ereignis beschreibt einen definierbaren Zustand sowie Zeitpunkt^[72] innerhalb des Projektablaufs.^[73] Die Anordnungsbeziehung (AOB)^[74] zwischen zwei benachbarten Ereignissen oder einem Ereignis und einem Vorgang stammen aus der ablauflogischen Strukturierung von Vorgängen und/oder Ereignissen. Eine AOB zwischen zwei Vorgängen lässt sich in vier Formen einteilen: Ende-Anfang-Beziehung (Normalfolge; EA), Anfang-Anfang-Beziehung (Anfangsfolge; AA), Ende-Ende-Beziehung (Endefolge; EE) und Anfang-Ende-Beziehung (Sprungfolge; AE).^[75] Anordnungsbeziehungen lassen sich zeitlich in Mindest- oder Maximalabstände unterscheiden. Pfeile werden als Verbindungselemente zwischen den Knoten bezeichnet.^[76] Vorgänge können sowohl den Knoten als auch den Pfeilen zugeordnet werden.^[77] Aber Ereignisse können nur in Form von Knoten auftreten.

Die Aufgaben und die Vorgehensweise der NPT lassen sich in zwei Phasen unterscheiden: die Planungsphase und die Überwachungsphase.^[78] Die folgenden Schritte werden innerhalb der Planungsphase unterschieden: Strukturplanung, Zeitplanung, Kapazitätsplanung, Kostenplanung und Überwachung sowie Kontrolle.^[79]

Für die Produktionsplanung sind allgemein die Strukturplanung, die Zeitplanung, deren Ergebnisse, Überwachung und Steuerung relevant.

3.2 Strukturplanung

„Ziel der Strukturplanung ist die Festlegung der Vorgangsfolgen und Abhängigkeiten der Vorgänge bei einem Projekt“.^[80] Im ersten Schritt der Strukturplanung wird das Projekt in einzelne Vorgänge bzw. Ereignisse zerlegt und die Vorgangsdauer sowie zeitliche Abstände^[81] werden überlegt. Dabei werden die Vorgangs-/Ereignisfolgen bzw. technischen und/oder wirtschaftlichen Vorgangs-/Ereignisabhängigkeiten festgelegt. Es wird eine Arbeitsvorgangsliste^[82] aufgestellt, wobei vor allem für das Zeichnen des Netzplans Angaben über die unmittelbar vorgeordneten und nachgeordneten Arbeitsvorgänge jedes Vorgangs festgehalten werden müssen.^[83] Hierbei geht es vor allem um die Aneinanderreihung der Vorgänge. Somit muss der eigentlichen Strukturplanung eine Analyse der Ablaufstruktur des Projektes vorausgehen.

Anhand der Netzplanelemente unterscheiden Netzpläne in ereignisorientierte und vorgangsorientierte Netzpläne. Vorgangsorientierte Netzpläne unterscheiden sich wiederum in Vorgangsknotennetzpläne und Vorgangspfeilnetzpläne.

Gemäß den Möglichkeiten der Zuordnungen von Netzplanelementen lässt sich der Netzplan vor allem in drei graphische Darstellungen einteilen: ^[84]

- Vorgangspfeil-Netzplan (VPN)
- Vorgangsknoten-Netzplan (VKN)
- Ereignisknoten-Netzplan (EKN)

In einem VPN werden die Vorgänge mit Anfang und Ende als gerichtete Kanten repräsentiert und die Abhängigkeiten werden in Knoten symbolisiert, z.B. CPM.^[85] In einem VKN werden die Vorgänge als Knoten dargestellt. Deren Anordnungsbeziehungen können aus den gerichteten Pfeilen abgeleitet werden, d.h. Knoten und Pfeile^[86] sind die Elemente eines Netzplans, z.B. MPM.^[87] Ereignisse werden als Knoten, die Verbindungspfeile als Vorgänge und zeitliche Abhängigkeiten sowie Anordnungsbeziehungen als gerichtete Kanten bei einem EKN bezeichnet. Ereignisknotennetze werden vor allem als Übersichtsnetzpläne in Form von Meilensteinnetzplänen^[88] verwendet.^[89] Die bekannteste EKN-Methode ist PERT.^[90]

3.2.1 CPM

Die CPM arbeitet mit einem VPN. Die Interdependenzen zwischen den Tätigkeiten werden bei CPM durch Kanten und gerichtete Strecken dargestellt, indem die Knoten zweier unmittelbar aufeinander folgender Vorgänge durch Pfeile verbunden werden. Hierbei kommt der Länge und der Form der Pfeile keine Bedeutung zu, sondern sie entsprechen Vorgängen.^[91]

Jeder Vorgang hat ein zeitpunktbezogenes Anfangs- und Endereignis. Der Beginn der Projektdurchführung und die Fertigstellung des Projektes werden als Startereignis und Zielereignis bezeichnet. Ein Ereignis, dem bei der Projektdurchführung eine besondere Bedeutung zukommt, heißt Meilenstein ^[92]. Die AOB setzt bei diesem System voraus, dass jeder Vorgang abgeschlossen sein muss, bevor die nachfolgenden Vorgänge anfangen können. Dadurch besteht eine Normalfolge innerhalb von zwei aufeinander folgenden Vorgängen. Auch benötigt jeder Knoten außer den Start- und Zielereignissen jeweils ein Anfangs- und Endereignis für die verschiedenen Tätigkeiten (vgl. Abb. 3-1).

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Abb. 3-1: CPM-Anordnungsbeziehung^[93]

Ein Ereignis kann mehrere Funktionen ausüben, z.B. kann das Endergebnis von einem Vorgang das gemeinsame Anfangsergebnis von allen unmittelbar nachfolgenden Vorgängen darstellen. Dieses Ereignis wird Sammelereignis / -ergebnis genannt (vgl. Abb. 3-2).

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Abb. 3-2: Darstellung des Sammelergebnisses / -ereignisses; Knoten 2

Für die Konstruktion einer CPM-Darstellung müssen bestimmte Regeln beachtet werden: Schleifen sind nicht erlaubt, da diese in die Vergangenheit zurückführen. Es dürfen auch keine zwei Vorgänge mit einem Pfeil verbunden werden. Das heißt, es besteht keine Möglichkeit der Parallelität der Verlaufsvorgänge. Dieses Problem kann durch die Einführung einer Scheinaktivität^[94] gelöst werden. Diese künstlichen Vorgänge mit einer Dauer von Null und in Form von unterbrochenem Pfeile sind dann notwendig, wenn zwei Vorgänge sowohl denselben Anfangs- als auch denselben Endknoten aufweisen oder wenn deutlich temporäre Abhängigkeiten bzw. eine zeitliche Abfolge der Ereignisse gezeichnet werden müssen (vgl. Abb. 3-3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-3: Scheinaktivität

Die in Abb. 3-3 gezeigte Darstellung ohne Scheinvorgang ist unzulässig, da jede Tätigkeit durch einen Anfangs- und Endknoten dargestellt sein muss, um zu vermeiden, dass mehrere Tätigkeiten die gleiche Beziehung haben.^[95]

Zur Aufstellung eines CPM-Netzes müssen die folgenden Maßnahmen berücksichtigt werden:

- Anschauliche Identifikation über eine laufende Nummer mit den Parametern i und j in der oberen Hälfte der Ereignisknoten, wobei i die Vorereignisnummer und j die Nachereignisnummer bezeichnen. Es gilt immer j > i.
- Vorgangsname
- Vorgangsdauer D (i,j) unter der Vorgangskante
- Vorgangsbeziehung V (i,j) über der Vorgangskante
- Kurzbeschreibung
- Analyse der Anordnungsbeziehungen und Vervollständigung der Tätigkeitsliste
- Zeichnen des Netzplans von Startknoten bis Endknoten
- Berechnung des Netzplans:
- Der früheste Zeitpunkt (FZ) im linken unteren Feld des Ereignisknoten bei „i“ ist der FZ des Ereignisses: Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Das frühestmögliche Ende des Vorgangs i,j (FE (i,j)) ergibt sich aus der Summation von dem frühesten ereignisorientierten Zeitpunkt von i und der Vorgangsdauer des Vorgangs Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Der spätestens notwendige Anfang des Vorgangs i,j (SA(i,j)) ergibt sich aus der Differenz zwischen dem spätesten Zeitpunkt des Nachereignisses und der Vorgangsdauer i,j:Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Die SZ wird im rechten unteren Feld des Ereignisknoten dargestellt, wobei „j“ oder „i“ den SZ des Vorereignisses und „j“ den spätesten Zeitpunkt des Nachereignisses bezeichnet:Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
- Eventuelle Nachbearbeitung

3.2.2 MPM

Im Gegensatz zu CPM entsprechen bei MPM die rechteckigen Knoten den Vorgängen und Pfeile entsprechen den Ereignissen (vgl. Abb. 3-4). Das MPM-System basiert auf der AOB VKN. Dieses einfache VKN bezieht sich auf Ende-Anfang-Beziehungen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-4: MPM-Darstellung

3.2.3 PERT

Genauso wie bei CPM charakterisieren in einem Netzplan nach PERT die Kanten die Vorgänge und die Knoten die Ereignisse (vgl. Abb. 3-5). Im Gegensatz zu CPM werden Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten von Ereignissen angegeben. Den Reihenfolgebedingungen entsprechen völlig die Anordnungsbeziehungen in einem Netzplan nach CPM. ^[96] Ein wesentlicher Unterschied zu CPM besteht in der stochastischen Vorgangsdauer. Die Berechnung der Termine und Zeiten erfolgt bei dem PERT-Plan, wie dies bei der CPM beschrieben wurde.^[97] Dies wird im Kapitel 4 anhand eines Beispiels mittels des MS-Project näher betrachtet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-5: PERT-Darstellung

3.2.4 Verfahrensvergleich

Kleine und linear ablaufende Fertigungsprozesse bzw. Projekte können mit der Leistungstechnik oder mit einer der Balkendiagrammtechniken geplant und gesteuert werden. Größere und vor allem vernetzte Projekte erfordern die NPT. Üblicherweise wird ab 20 bis 30 Tätigkeiten eine softwarebasierte NPT eingesetzt.

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Abb. 3-6: Verfahrensvergleich^[98]

CPM hat sich am Anfang in Deutschland bewältigt. MPM stellt dennoch die leistungsfähigste Methode dar und ist in der Praxis am meisten gebräuchlich. PERT ist ideal zu Kontrollzwecken geeignet (vgl. Abb. 3-6) und enthält in der Regel weniger Angaben als vergleichbar große vorgangsorientierte Netzwerke (Anzahl der Vorgänge > Anzahl der Ereignisse).

3.2.5 Probleme der Strukturanalyse

In diesem Abschnitt wird kurz auf die Probleme der Strukturanalyse eingegangen, die sich häufig in der Praxis ergeben.

- Anordnungsbeziehungen: Es ist schwierig, die Reihenfolgebedingungen der Vorgänge zu bestimmen, wenn die Vorgänger und Nachfolger eines Vorgangs nicht eindeutig definiert sind. Dadurch entsteht eine Mehrdeutigkeit.
- Detaillierungsgrad: Die Bestimmung der Größe des Vorgangs ist nicht einfach. Für eine optimale Vorgangsgröße muss die folgende Faustregel beachtet werden (vgl. Abb. 3-7):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-7: Faustregeln für den Detaillierungsgrad eines Vorgangs^[99]

Beispiel: Für das Projekt. » Bauabschnitt « anhand der Tab. 3-1 ergibt sich folgender Vorgangsknotennetzplan (vgl. Abb. 3-8):

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Tab. 3-1: Vorgangsliste eines Bauabschnitts^[100]

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Abb. 3-8: MPM-Netzplan des Bauabschnitts

3.3 Zeitplanung

„An die Strukturplanung eines Auftrages schließt sich die Zeitplanung an, deren Aufgabe es ist, den zeitlichen Ablauf eines Objektes zu untersuchen und netzplanerisch zu erfassen“.^[101]

Bei der Zeitplanung geht es vor allem um die Beantwortung folgender Fragen:

- Wie wird die Minimaldauer des Projektes (Fertigungsauftrag) bestimmt, d.h. in welchem Zeitrahmen ist das Projekt realisierbar?
- Die zweite Frage betrifft die Bestimmung des kritischen Weges. Von welchen Tätigkeiten hängt die Minimaldauer des Projektes ab?
- Die dritte Frage bezieht sich auf die Pufferzeiten. Wie weit kann die Ausführung der Vorgänge, die sich nicht auf dem kritischen Weg befinden, verschoben oder ausgedehnt werden?

Um diese Fragen zu beantworten, müssen zunächst die erforderlichen Ausführungszeiten ermittelt werden. Der eigentlichen Terminplanung muss also eine Zeitanalyse vorausgehen.

Die Ermittlung der Vorgangsdauer ist ein schwieriges Problem. Diese kann geschätzt, gemessen, aufgrund vorhandener Erfahrungen und bei Fremdleistungen durch Dritte^[102] ermittelt werden. Aufgrund der hohen Nützlichkeit des Ergebnisses aus der Zeitplanung kommt der Zeitanalyse eine große Bedeutung zu.

Die wesentlichen Faktoren bei der Ermittlung der Zeitdauer sind die Qualität und der Umfang der eingesetzten Kapazitäten (Betriebsmittelgruppen und Mitarbeiter).^[103]

In diesem Abschnitt wird die Zeitplanung für VKN (MPM) mit Normalfolge anhand des Beispiels vom Abschnitt 3.2.5 behandelt.

Die Darstellung der Tätigkeiten erfolgt folgendermaßen (s. Abb. 3-9):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abb. 3-9: Vorgangsdarstellung von MPM

Die Symbole basieren auf folgende n Parametern^[104] und werden im Abschnitt Zeitplanung verwendet (s. Abb. 3-10):

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Abb. 3-10: Wichtige Parameter bei Zeitplanung

Die Terminberechnung erfolgt auf zwei Wegen, der Vorwärts - und der Rückwärtsrechnung. Daraus resultieren die Anfangs- und Endtermine aller Vorgänge. ^[105]

3.3.1 Vorwärtsrechnung

Der Grundsatz zur Bestimmung der frühesten Vorgangszeitpunkte basiert darauf, dass eine Aktivität erst beginnen kann, wenn ihre sämtlichen Vorgänger abgeschlossen sind. Dafür wird üblicherweise 0 als frühester Zeitpunkt des Startvorgangs vorgegeben. Das Ergebnis einer Vorwärtsrechnung ist die Ermittlung aller frühesten Zeitpunkte mit dem höchsten der errechneten Werte nach folgender Formel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der FAZ aller Vorgänge wird durch die größten EZ bestimmt. Dadurch lässt sich das FE eines Vorgangs i durch Addition der frühesten Anfangs und der Vorgangsdauer von Vorgang i berechnen. Die Vorwärtsrechnung des Beispiels wird folgendermaßen durchgeführt (vgl. Abb. 3-11).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-11: Berechnung der frühesten Vorgangszeitpunkte vom Bauabschnitt

Der Bauabschnitt des Projekts ist beendet, wenn die Vorgänge E, G und H abgeschlossen sind, also zum Zeitpunkt 55.

3.3.2 Rückwärtsrechnung

In der zweiten Phase werden die spätesten Vorgangszeitpunkte ermittelt. Der Grundsatz zur Bestimmung der spätesten Vorgangszeitpunkte basiert darauf, dass eine Aktivität spätesten beendet sein muss, wenn ihre Nachfolger beginnen können. Durch eine retrograde Terminierung kann für jeden Vorgang das späteste zulässige Ende SEZ(i) ermittelt werden. Es ist wichtig, die nicht minimale Projektdauer überschreiten zu lassen. Damit entspricht der früheste Endvorgang (Scheinvorgang) zugleich dem spätesten Endvorgang:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Berechnung des spätesten zulässigen Anfangs erfolgt nach folgender Formel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthaltenAbbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Der späteste zulässige Endzeitpunkt eines Vorgangs ergibt sich als kleinster SAZ aller Nachfolger und lässt sich mit dem kleinsten der ermittelten Werte ^[106] wie folgt berechnen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Berechnung der spätesten zulässigen Vorgangszeitpunkte wird in Abb. 3-12 veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-12: Vorgehen bei der Berechnung der spätesten zulässigen Vorgangszeitpunkte vom Bauabschnitt

Früheste und späteste Lage von Vorgängen:

Ein Vorgang befindet sich in der frühesten Lage, wenn er zum jeweils FZ anfängt oder endet. Wenn er zum jeweils spätesten notwendigen Zeitpunkt anfängt oder endet, befindet sich er in der spätesten Lage. ^[107]

Kritische Vorgänge

Vorgänge, bei denen der FAZ und der SAZ sowie der FE und der SE übereinstimmen, heißen kritische Vorgänge. Für kritische Vorgänge, die keine Pufferzeit besitzen, stimmt die maximal verfügbare Zeit ^[108] mit der Vorgangsdauer überein. Sie sind kritisch, weil eine Nichteinhaltung des Zeitpunktes zu einer Verschiebung des Projektendes führt. Durch die Verbindung der kritischen Vorgänge ^[109] entsteht der kritische Weg. Dieser wird besonders gekennzeichnet z.B. durch eine Farbe, ein stärkeres Ausziehen der Kanten oder durch eine Umrandung der Knoten ^[110] (vgl. Abb. 3-13).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-13: Netzplan mit kritischen Weg vom Bauabschnitt

3.3.3 Ermittlung und Interpretation der Pufferzeiten

Bei den Vorgängen, die nicht kritisch sind, entsteht ein zeitlicher Schlupf (Pufferzeit, Spielraum).^[111] Das heißt, die entsprechenden Vorgänge können zeitlich verschoben oder ihre Ausführungsdauer kann ausgedehnt werden, ohne dass das Projektende verschoben werden muss. Die PZ ist dann positiv, wenn die maximal verfügbare Zeit größer als die Vorgangsdauer ist. Bei den Pufferzeiten soll zwischen

- maximaler PZ (gesamte Pufferzeit GP),
- freier PZ (FP),
- unabhängiger PZ (UP) und
- bedingt verfügbarer PZ (= freie Rückwärtspufferzeit FRP)

unterschieden werden.^[112]

Maximale Pufferzeit:

Die gesamte PZ gibt an, um welche Dauer ein Arbeitsgang höchstens ausgedehnt oder verschoben werden kann, ohne eine Verzögerung des Endtermins zu bewirken. Die GP eines Vorgangs wird aus der Differenz zwischen dem SZ und dem FZ des Vorgangs ermittelt^[113]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (vgl. Abb. 3-14)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-14: Berechnung der gesamten Pufferzeit vom Bauabschnitt

Freie Pufferzeit:

Die FP gibt an, um welche Zeitspanne ein Arbeitsgang ausgedehnt oder verschoben werden kann, wenn der FAZ für alle Nachfolger eines Vorgangs beibehalten werden soll. Das heißt, der Vorgang und seine Nachfolger befinden sich in der frühesten Lage.^[114] Die FP entspricht dem Unterschied zwischen dem kleinsten FAZ der Nachfolger des Vorgangs i und seinem eigenen frühesten Ende:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^[115] oder Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (vgl. Abb. 3-15).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-15: Berechnung der freien Pufferzeit vom Bauabschnitt

Unabhängige Pufferzeit:

Die UP ist die Zeitspanne, die zwischen dem spätesten Termin der Vorgänger des Vorgangs i und dem FZ der Nachfolger des Vorgangs i besteht. Die UP des Vorgangs i ist die Differenz aus dem kleinsten FAZ aller Nachfolger von i und dem größten spätestens notwendigen EZ aller Vorgänger von i abzüglich der Dauer D(i):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^[116] (vgl. Abb. 3-16)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-16: Berechnung der unabhängigen Pufferzeit vom Bauabschnitt

Ergibt sich eine negative Differenz, dann ist UP = 0. Die UP kann folglich nur von einem einzigen Arbeitsgang verwendet werden, ohne dass dadurch Einflüsse auf andere Arbeitsgänge gegeben sind.^[117]

Bedingt verfügbare Pufferzeit (freie Rückwärtspufferzeit):

Die FRP ist die Zeit, um die eine Arbeitsaktivität verzögert und seine Dauer ausgedehnt werden können, wenn sich die Arbeitsaktivität selbst und alle seine Vorgänger in der spätesten Lage befinden. Die FRP wird als die Differenz zwischen dem SAZ des Vorgangs i und dem größten SEZ aller Vorgänger von i berechnet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (vgl. Abb. 3-17)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3-17: Berechnung der freien Rückwärtspufferzeit vom Bauabschnitt

Für die Pufferzeiten gelten folgenden Beziehungen:^[118]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Zur Interpretation der ermittelten Zeitreserven ist Folgendes zu sagen:

Um die freie Pufferzeit FP(G) = 9 kann die Dauer des Arbeitsgangs G ausgedehnt werden, ohne dass sich der früheste Anfang der Nachfolger verschiebt. Wenn also G zum frühesten Anfang FAZ(G) = 34 beginnt, dann kann D(G) von 12 auf 21 ausgedehnt werden, ohne dass die FAZ der Nachfolger verschoben werden müssen.

Befinden sich die Vorgänger und Nachfolger des Vorgangs G in der spätesten Lage, dann kann G um die FRP (G) = 9 verschoben oder ausgedehnt werden, ohne dass die späteste Lage der Vorgänger beeinflusst wird.

Die maximale Pufferzeit GP(G) = 9 ist die maximal zur Verfügung stehende Pufferzeit. Wenn sich der Anfangstermin bzw. Endtermin von G gegenüber dem FAZ bzw. FEZ um mehr als 9 verschiebt, dann verschieben sich die Lage der Nachfolger und zugleich aller direkten Nachfolger hinter der spätesten Lage sowie die Projektdauer.

Die unabhängige Pufferzeit UP(G) = 9 besagt, dass die Dauer des Vorgangs G von 12 auf 21 ausgedehnt werden kann, ohne dass sich bei allen übrigen Vorgängen etwas ändert.

Gemäß der Zeitplanung lässt sich das Projekt in einzelnen Vorgängen terminieren. Die daraus resultierenden Ergebnisse sind für die Bestimmung der kostenminimalen Projektdauer erforderlich (diese wird in Abschnitt 3.4 näher betrachtet).

3.4 Kostenplanung

Bisher wurden den Grundlagen der NPT, die Strukturplanung und die Zeitplanung erläutert. Für eine betriebswirtschaftlich aussagefähige Planung von Projekten ist es notwendig, neben der Terminplanung auch die entstehenden Kosten der einzusetzenden Produktionsfaktoren (Betriebsmittel) sowie die finanziellen Möglichkeiten und Auswirkungen in die Überlegungen einzubeziehen. Um für ein Projekt eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchführen zu können, müssen die Kosten des Projekts bekannt sein.^[119] Zur Darstellung dieses Problems wird die Abhängigkeit von Zeit und Kosten erörtert.^[120]

3.4.1 Kürzung der Vorgangsdauer

Das Ziel der Kostenplanung besteht in der Verkürzung der Vorgangsdauer einzelner Vorgänge bzw. der Projektlaufzeit. Die Verkürzung der Projektlaufzeit kann durch eine zeitliche (Überstunden, Zusatzschichten), eine intensitätsmäßige (Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit), eine quantitative (zusätzliche Arbeitskräfte, Betriebsmittel) und eine qualitative (andere Verfahren) Anpassung erfolgen. Die Höhe der Kosten wird durch diese Anpassung beeinflusst.

Die Abhängigkeit zwischen den Vorgangskosten (VK) und der Vorgangsdauer wird in Abb. 3-18 veranschaulicht.

[...]

^[1] „Ein Projekt ist ein zeitlich, räumlich und sachlich begrenztes komplexes Arbeitsvorhaben, bei dem durch den Einsatz von Verbrauchsgütern (Material, Energie usw.), Nutzungsgütern (z.B. Maschinen) und Arbeitskräften eine bestimmte Zielsetzung zu erreichen ist“ Schwarze, J., (2006), S. 13

^[2] Projektziele unterscheiden sich in drei Ziele: Sachziel, Terminziel und Kostenziel;

^[3] Franz, M., (2007), S. 13 f

^[4] Eichner Organisation (Hrsg.), (1967), S. 7 ff

^[5] Hansmann, K.-W., (2006), S. 328

^[6] Hillier, F. S.; Lieberman, G. J., (2007), S. 414 ff.

^[7] Eichner Organisation (Hrsg.), (1967), S. 7

^[8] Pufferzeiten werden als der Disposition zeitliche Bewegungsmöglichkeiten von Vorgängern und Nachfolgern, die als Vorgänge definiert und ihrerseits verfügbar sind. Altrogge, G., (1996), S. 39

^[9] Burghardt, M., (2006), S. 112 ff

^[10] Baguley, P., (1999), S. 13

^[11] Litke, H. D., (2004), S. 17

^[12] Madauss, B. J., (2000), S. 2, 9; Baguley, P., (1999), S. 13; Birker, K., (1999), S. 7.

^[13] Litke, H. D., (2004), S. 17; Birker, K., (1999), S. 8; Schwarze, J., (2001), S. 28.

^[14] Gruh, H., Gutsch, S., (1982), S. 4.

^[15] Altrogge, G., (1996), S. 3

^[16] DIN 69901, Hrsg.: deutsches Institut für Normung, DIN-Tachenbuch 166, (1985)

^[17] Litke, H. D., (2004), S. 104.

^[18] D.h. Materialwirtschaft und Kapazitätswirtschaft (Fertigungsauftrag)

^[19] Scheer, A.W., G., (1990), S. 348 f

^[20] Kurbel, K., (2005), S. 310

^[21] Hansmann, K.-W., (2006), S. 148

^[22] In Anlehnung an Scheer, A.-W. (1998), S. 93, (zitiert von Hansmann, K.-W., 2006, S. 148)

^[23] Hansmann, K.-W., (2006), S. 151

^[24] Kurbel, K., (1998), S. 15 f

^[25] Hansmann, K.-W., (2006), S. 151 f

^[26] Kurbel, K., (2005), S. 137 ff

^[27] Kurbel, K., 2005), S. 303 ff

^[28] Günther, H.-O./Tempelmeier, H., (2004), S. 305

^[29] Hansmann, K.-W., (2006), S. 253

^[30] Hansmann, K.-W., (2006), S. 156

^[31] Hansmann, K.-W., (2006), S. 254 ff

^[32] Günther, H.-O./Tempelmeier, H., (2004), S. 223 f

^[33] Kurbel, K., (1998), S. 170 ff

^[34] Vahrenkamp, R., (1998), S. 98 ff, Schneeweiß, C., (2002), S. 283

^[35] Stammdaten der Enderzeugnisse, Baugruppe, Einzelteile und Rohstufe, die im Vergleich anderer Daten stabil sind und sich kaum ändern, werden in einem Datensatz zusammengefasst.

^[36] Die Erzeugnisstrukturdaten (Stückliste) sind eine Darstellung aller untergeordneten und Rohstoffe, welche die Menge und den strukturellen Aufbau des bestimmten Enderzeugnisses zeigt.

^[37] Welche Maschinengruppen und Arbeitskräfte zur Verfügung stehen, werden unter Kapazitätsdaten dargestellt.

^[38] Hansmann, K.-W., (2006), S. 251

^[39] In Anlehnung an Blohm, H., Beer; T., (1997), S. 247

^[40] Hansmann, K.-W., (2006), S. 263 ff, Czeaunowsky, G., (1974), S. 1, 7, 12, Schneeweiß, C., (2002), S. 143

^[41] Blohm, H., Beer, T., (1997), S. 214

^[42] Blohm, H., Beer, T., (1997), S. 416

^[43] Hansmann, K.-W., (2001), S. 284 f, Schneeweiß, C., (2002), S. 203 ff

^[44] Günther, H.-O./Tempelmeier, H., (2004), S. 180f

^[45] Hansmann, K.-W., (2006), S. 291 f

^[46] Günther, H.-O./Tempelmeier, H., (2004), S. 187 f, Hansmann, K.-W., (2006), S. 299 f

^[47] Hansmann, K.-W., (2006), S. 324 f

^[48] Die Komponenten der Durchlaufzeit sind Rüst-, Bearbeitungs-, Transport- und Wartezeit und Zusatzzeit. In der Rüstzeit wird die Zeit für die Umrüstung der Betriebsmittelgruppen verstanden, z.B. die nötige Zeit für einen Werkzeugwechsel. Die Durchführung der Arbeitsgänge wird als Bearbeitungszeit oder Ausführungszeit genannt. Vor und nach dem Arbeitsgang entstehen aufgrund des Transports und Wartens auf bestimmte Betriebsmittel Transport- und Wartezeiten (Übergangszeit). Eine Zusatzzeit bezieht sich auf das Auffangen von Störungen.

^[49] Forgarty, D., Blackstone, J., Hoffmann, T., (1991), S. 19

^[50] Mehr dazu im nächsten Kapitel „Netzplantechnik“

^[51] Plannet-Technik ist die Weiterentwicklung von Gantt-Diagramm, die außer der Vorgangsdauer die Abhängigkeit der Arbeitsgänge und deren Pufferzeiten erfasst.

^[52] Kurbel, K., (2005), S. 139f, Hansmann, K.-W., (2006), S. 254 ff, Vahrenkamp, R., (1998), S. 329 ff

^[53] Hansmann, K.-W., (2006), S. 257 f

^[54] Hackstein, R., (1989), S. 223 ff und S. 232 ff

^[55] Hansmann, K.-W., (2006), S. 339 ff

^[56] Wiendahl, H. –P., (1998), S. 258 ff

^[57] Wiendahl, H.-P., (1989), S. 248, zusätzlich siehe Anhang 0.

^[58] Hansmann, K.-W., (2006), S. 328

^[59] Czeranowsky, G., (1974), S. 61

^[60] Ein Ablaufgraph eines Projekts heißt Netzplan; Schwarze, J. (1983), S. 36.

^[61] Hansmann, K.-W., (2006), S. 331

^[62] Der enthält die technischen Verfahrensschritte zur Produktion eines Teiles oder einer Baugruppe. Scheer, A.-W., (1998), S. 223 ff

^[63] Hansmann, K.-W., (2006), S. 255

^[64] Die Übergangszeit besteht aus der Transport- und der Wartezeit vor dem nächsten Arbeitsplatz. Hansmann, K.-W., (2006), S. 255

^[65] Analyse von geplanter und tatsächlicher Dauer und Untersuchungen von Planungsfehlern.

^[66] D.h. alle Wege, die im Netzplan dargestellt sind, werden zur Realisierung des Auftrags durchlaufen.

^[67] Burghardt, M., (1989), S. 188

^[68] PERT ist dann stochastisch betrachtet, wenn die Vorgänge deterministisch und die Vorgangsdauer stochastisch betrachtet werden.

^[69] Domschke, W.; Drexl, A., (2006), S. 67 ff.

^[70] Thimp, N., (1975), S. 31 ff, Hansmann, K.-W., (2006), S. 329

^[71] Vgl. Abschnitt 3.2.1, S. 39

^[72] Hrsg.: Eichner Organisation, (1967), S. 18

^[73] Das Ereignis des ersten Vorgangs ist identisch mit dem Anfangsereignis des zweiten Vorgangs. Unbekannter Einband, Eichner Organisation, (1967), S. 25

^[74] Ablauflogische Bedingung zwischen zwei Ereignissen oder einem Ereignis und einem Vorgang.

^[75] Schwarze, J., (1983), S. 16 f

^[76] Die formalen Darstellungen von Knoten unterscheiden sich in Rechtecke und Kreise.

^[77] Burghardt, M., (1989), S. 188

^[78] Wille, H.; Gewald, K.; Weber, H. D., (1972), S. 29

^[79] Runzheimer, B., Cleff, T., Schäfer, W., (2005), S. 147

^[80] Czeranowsky, G., (1974), S. 61

^[81] Zum Beispiel Mindest- oder Maximalbestand; MINEA = minimale Ende-Anfang-Beziehung; MAXEA = maximale Ende-Anfang-Beziehung

^[82] In der Arbeitsvorgangsliste werden Informationen über Vorgänge, Meilensteine und Reihenfolgebedingungen zusammengefasst wie z.B. die verantwortliche Stelle für die Vorgangsausführung, die Dauer der Aktivitäten, Kostenangaben, Arbeitskräfte usw.

^[83] Jacob, H., Höher, W., (1969), S. 8 f

^[84] Burghardt, M., (1989), S. 189

^[85] Hrsg. Helmut Groh und Roland W. Gutsch, (1982), S. 14 f

^[86] Pfeile repräsentieren die Abhängigkeiten zwischen den Vorgängen bzw. Tätigkeiten.

^[87] Hrsg. Helmut Groh und Roland W. Gutsch, (1982), S. 14 f

^[88] „Ein Ereignis, dem bei der Projektdurchführung eine besondere Bedeutung zukommt, heißt Meilenstein; z.B. Stapellauf eines Schiffes“. Schwarze, J., (2006), S. 99

^[89] Schwarze, J., (2006), S. 122

^[90] Sie wird auch als Kritische Phad-Methode bezeichnet.

^[91] Hillier, F. S.; Lieberman, G. J., (2007), S. 418 ff.

^[92] Schwarze, J. (2006), S. 99

^[93] Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 152 f; Olfert, K., (2007) S. 108

^[94] Burghardt, M., (1989), S. 192

^[95] Jacob, H., Höher, W., (1969), S. 12 f

^[96] Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 156

^[97] Olfert, K., (2007), S. 116

^[98] Anlehnung an Olfert, K., (2007), S. 117

^[99] Schwarze, J., (2006), S. 104

^[100] Schwarze, j., (2006), S. 103

^[101] Czeranowsky, G., (1974), S. 64

^[102] Verbindliche Zusage über Liefer- und Ausführungszeiten von Vorgängen

^[103] Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 160 f

^[104] Schwarze, J. (2006), S. 176

^[105] Burghardt, M., (1999), S. 116

^[106] Olfert, K., (2007), S. 113

^[107] Schwarze, J., (2006), S. 181

^[108] Die maximal verfügbare Zeit ergibt sich aus der Differenz zwischen dem spätesten Endzeitpunkt und dem frühesten Anfangszeitpunkt eines Vorgangs. Diese entspricht der Vorgangsdauer.

^[109] Der kritische Weg ist die zeitlängste Kette von Tätigkeiten, die das Startereignis mit dem Schlussereignis verbindet. Hrsg.: Eichner Organisation, (1967), S. 57

^[110] Schwarze, J., (2006), S. 182

^[111] Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 187

^[112] Czeranowsky, G., (1974), S. 65; Schwarze, J., (2006), S. 185 ff

^[113] Schwarze, J., (2006), S. 186; Hrsg.: Eichner Organisation KG Coburg, (1967), S. 62; Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 187; Olfert, K., (2007), S. 113

^[114] Schwarze, J., (2006), S. 186

^[115] N(i) = Nachfolger von Vorgang (i)

^[116] V(i) = unmittelbare Vorgänge von Vorgang i

^[117] Olfert, K., (2007), S. 110; Schwarze, J., (2006), S. 188; Runzheimer, B.; Cleff, T.; Schäfer, W., (2005), S. 188

^[118] Schwarze, j., (2006), S. 190

^[119] Olfert, K., (2007), S. 120

^[120] Banner; Dr. Bals; Dr. Ostermann, (1983), S. 77