Aufgaben und Ziele · Digitale Lösungen
Produktionssteuerung
Die Produktionssteuerung setzt die Vorgaben aus der Produktionsplanung operativ um. Sie soll sicherstellen, dass Produktionsaufträge möglichst effizient, störungsfrei und termingerecht abgearbeitet werden.
Die Produktionssteuerung ist ein Teilbereich des Produktionsmanagements, der die operative Durchführung von Produktionsaufträgen koordiniert und die Ergebnisse der Produktionsplanung in die Praxis umsetzt.
Die Produktionssteuerung soll sicherstellen, dass geplante Aufträge termingetreu und möglichst effizient abgearbeitet werden – zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Reihenfolge und an den richtigen Maschinen.
Zu ihren Kernaufgaben zählen die Auftragsfreigabe, die Ablaufplanung und Feinterminierung sowie die Kontrolle des Produktionsfortschritts und der Produktqualität. Bei Abweichungen greift die Produktionssteuerung korrigierend ein und nimmt kurzfristige Anpassungen an der Planung vor.
Wissenswertes
Die Produktionssteuerung wird häufig als ein „geschlossener Regelkreis“ bezeichnet. Das bedeutet, dass sie einen regelmäßigen Abgleich der Soll-Daten mit den tatsächlichen Ist-Daten aus der Fertigung vornimmt und darauf basierend Korrekturmaßnahmen ergreift.
Die Aufgaben der Produktionssteuerung schließen typischerweise direkt an die Aufgaben der Produktionsplanung an. Beide Bereiche werden daher häufig unter dem Begriff „Produktionsplanung und -steuerung“ zusammengefasst.
Video: Produktionssteuerung in 2 Minuten
Aufgaben
Kernaufgaben der Produktionssteuerung
Die Produktionssteuerung baut auf den Ergebnissen der Produktionsplanung auf. Sie gleicht die grob geplanten Produktionsaufträge mit den aktuell vorhandenen Kapazitäten ab, verteilt sie möglichst optimal auf die vorhandenen Bearbeitungsstationen und sorgt dafür, dass alle benötigten Ressourcen rechtzeitig bereitstehen.
Anschließend überwacht sie den Produktionsfortschritt, löst Planungskonflikte und reagiert auf Störungen und andere unvorhergesehene Ereignisse.
Abgrenzung der Produktionssteuerung von der Produktionsplanung
Auftragsfreigabe
Im Rahmen der Auftragsfreigabe werden Aufträge auf ihre Machbarkeit geprüft und von der Planung in die Fertigung weitergegeben. Die Reihenfolge der Aufträge richtet sich nach der Priorität und geplanten Start-/Endterminen.
Die Auftragsfreigabe beinhaltet in der Regel eine finale Material- und Kapazitätsprüfung (Verfügbarkeitsprüfung). Anschließend werden die benötigten Materialien für den Auftrag reserviert und Fertigungsunterlagen (digital) bereitgestellt.
Viele Prüfungen laufen in der Praxis automatisiert ab, unterstützt durch das ERP-System oder Planungssoftware wie APS-Systeme. Das System prüft, ob alle benötigten Komponenten vorhanden und genügend Maschinenkapazität und Personal verfügbar sind. Die Freigabe selbst kann sowohl manuell als auch mithilfe automatischer Regeln erfolgen.
Einfache manubes-Beispielapplikation zur mobilen Auftragsfreigabe mit Workflow-Automatisierung und ERP-Integration im Hintergrund
Anschließend wird der Auftrag als freigegeben markiert und an die Fertigung (Manufacturing Execution System) übermittelt. Gleichzeitig reserviert das ERP-System die benötigten Materialien und veranlasst die Bereitstellung am Arbeitsplatz.
Die Machbarkeitsprüfung im Rahmen der Auftragsfreigabe kann sowohl den aktuellen Stand (statisch, z.B. für NC-Programme) als auch zukünftige Kapazitätserwartungen (dynamisch, z.B. für Personal) miteinbeziehen.
Eine Variante der Auftragsfreigabe ist die belastungsorientierte Auftragsfreigabe. Hier wird zunächst die verfügbare Gesamtkapazität berechnet. Anschließend wird nur die Menge an Aufträgen freigegeben, die innerhalb der zuvor berechneten Kapazitätsgrenzen für den betrachteten Zeitraum liegen, wobei die Aufträge nach Dringlichkeit geordnet werden.
Ablaufplanung
Bei der Ablaufplanung werden die freigegebenen, bisher nur grob terminierten Produktionsaufträge auf die verfügbaren Arbeitsplätze verteilt und genaue Start- und Endtermine festgelegt. Dabei müssen neben den Kapazitäten der Maschinen auch Faktoren wie Rüstzeiten, Materialverfügbarkeit, Personalressourcen und technologische Abhängigkeiten der Arbeitsgänge berücksichtigt werden.
Ziel ist die Einhaltung der Termintreue bei möglichst hoher Kapazitätsauslastung und möglichst kurzen Durchlaufzeiten. Da letztere zwei Ziele miteinander konkurrieren (maximale Auslastung führt zu Wartezeiten), wird in der Praxis häufig ein Kompromiss gefunden.
In modernen Industriebetrieben wird die Ablaufplanung in der Regel durch spezialisierte Software bzw. Softwaremodule unterstützt. ERP-Systeme stellen die Produktionsaufträge bereit und bieten Plantafeln und andere Funktionen zur Unterstützung der Ablaufplanung. Advanced Planning and Scheduling-Systeme (APS) übernehmen insbesondere in komplexen Szenarien (z.B. mit vielen Produktvarianten) die Feinplanung. Dazu berechnen sie auf Basis aktueller Daten detaillierte Belegungspläne für Maschinen und Arbeitsplätze und berücksichtigen dabei Kapazitätsgrenzen, Engpässe und Prioritäten.
Manufacturing Execution Systems (MES) erfassen anschließend die tatsächlichen Produktionsdaten und ermöglichen eine laufende Anpassung der Planung bei Störungen oder Änderungen im Produktionsablauf.
Auftragsüberwachung
Im Anschluss an die Freigabe und Feinterminierung der Produktionsaufträge überwacht die Produktionssteuerung den Auftragsfortschritt anhand von Kennzahlen wie Durchlaufzeit und OEE (siehe auch Produktionsüberwachung).
Wenn es zu Planabweichungen kommt (z.B. durch Maschinenstörungen, Materialmangel oder kurzfristige Aufträge mit hoher Dringlichkeit), werden kurzfristige Anpassungen durchgeführt. Das können Änderungen an den zuvor festgelegten Maschinenzuweisungen sein, aber auch Terminverschiebungen oder erhöhter Personaleinsatz.
Darüber hinaus gehört auch die proaktive Diagnose und Behebung von Problemen wie Maschinenausfällen, Materialengpässen oder Qualitätsabweichungen zu den Aufgaben der Produktionssteuerung.
Die Auftragsüberwachung erfordert eine Erfassung und Bereitstellung aller relevanten Betriebsdaten mit minimalen Verzögerungen (siehe auch Maschinendatenerfassung).
Aufgabenbereiche der Produktionssteuerung
Ziele
Ziele der Produktionssteuerung
Die Produktionssteuerung soll dafür sorgen, dass Produktionsaufträge planmäßig, effizient und in der geforderten Qualität abgewickelt werden.
Zu den wichtigsten Zielen der Produktionssteuerung zählen die folgenden:
- Optimale Nutzung der vorhandenen Kapazitäten (z.B. Maschinen, Personal, Zeit)
- Einhaltung von Lieferterminen (Termintreue)
- Vermeidung von Verzögerungen im Produktionsablauf (z.B. durch verspätete Materialbereitstellung)
- Reduzierung von Störungs- und Ausfallzeiten
- Einhaltung von Qualitätsstandards bzw. Vermeidung von Ausschuss
- Reduzierung von Kapitalbindung und Lagerkosten
- Bereichsübergreifende Transparenz über aktuelle Fortschritte und Kennzahlen
Viele dieser Ziele tragen dazu bei, die Produktionskosten zu reduzieren – z.B. durch weniger Ausschuss und effizienteren Personaleinsatz.
Zielüberwachung: Die wichtigsten Kennzahlen in der Produktionssteuerung
Eine Grundvoraussetzung für eine effektive Produktionssteuerung ist Transparenz über den aktuellen Stand der Produktion. Wenn jederzeit sichtbar ist, welche Aufträge sich in welchem Bearbeitungsschritt befinden und welche Ressourcen ausgelastet sind, können Planabweichungen schneller erkannt und Gegenmaßnahmen schneller eingeleitet werden.
Zur Anzeige und Bewertung von Produktionsleistung, Qualität und co. werden verschiedene Produktionskennzahlen eingesetzt. Zu den wichtigsten Kennzahlen in der Produktionssteuerung zählen OEE und Durchlaufzeit.
Overall Equipment Effectiveness (OEE):
Die Overall Equipment Effectiveness (OEE) zeigt die Produktivität einer Anlage innerhalb eines bestimmten Zeitraums bzw. für einen bestimmten Auftrag an. Sie setzt sich aus drei Faktoren zusammen:
- Verfügbarkeit: Welcher Anteil der geplanten Produktionszeit wird tatsächlich produziert?
- Leistung: Welcher Anteil der idealen Produktionsgeschwindigkeit wird tatsächlich erreicht?
- Qualität: Welcher Anteil der Produktionsmenge ist tatsächlich verwertbar?
Die OEE wird häufig in Echtzeit berechnet und visualisiert (teilweise mit vorläufigen Qualitätsdaten) und stellt sowohl ein Werkzeug für die Auftragsüberwachung als auch eine Vergleichsbasis für längerfristige Produktionsoptimierungen dar.
Anhand der OEE können Steuerungsteams erkennen, an welchen Stellen Effizienzverluste auftreten, beispielsweise durch häufige Mikrostopps einer Anlage.
Beispiel für eine OEE-Visualisierung mit manubes
Durchlaufzeit:
Die Durchlaufzeit misst die Zeitspanne vom ersten Arbeitsgang (bzw. Start des Rüstprozesses, abhängig von der konkreten Definition des Unternehmens) bis zur Fertigstellung des Produkts. Neben den eigentlichen Arbeitsschritten beinhaltet sie Rüstzeiten, Wartezeiten, Transportzeiten sowie sämtliche Zeiteinbußen durch Störungen oder Verzögerungen.
Kurze Durchlaufzeiten sind eines der Hauptziele der Produktionssteuerung. Sie ermöglichen eine schnellere Auftragsabwicklung, erhöhen die Reaktionsfähigkeit gegenüber Kundenaufträgen und reduzieren die Kapitalbindung durch geringere Bestände an halbfertigen Produkten. Gleichzeitig führen kurze Durchlaufzeiten häufig zu einer höheren Termintreue, da weniger Zeit für ungeplante Verzögerungen verloren geht.
In der Praxis wird die Durchlaufzeit daher regelmäßig überwacht und analysiert. Auffällig lange Warte- oder Transportzeiten können auf Engpässe, unausgeglichene Kapazitäten oder organisatorische Probleme im Produktionsablauf hinweisen und dienen als Ansatzpunkte für Verbesserungsmaßnahmen.
Software
Software in der Produktionssteuerung
Heutzutage werden nahezu alle Schritte der Produktionssteuerung durch spezialisierte Softwaresysteme unterstützt oder automatisiert:
- ERP-Systeme verwalten Aufträge, Ressourcen und Stammdaten und führen z.B. Verfügbarkeitsprüfungen durch.
- Manufacturing Exection Systems (MES) bilden die operative Ebene ab und überwachen den aktuellen Fertigungsfortschritt.
- APS-Systeme unterstützen komplexe Feinplanungsszenarien und erstellen optimierte Planungsszenarien.
- Spezialisierte Cloud-Plattformen ermöglichen Workflow-Automatisierung und die Entwicklung eigener Steuerungs-Applikationen.
Enterprise Resource Planning (ERP-Systeme)
ERP-Systeme dienen in den meisten produzierenden Unternehmen als zentrales System zur Verwaltung von Produktionsaufträgen, Material, Beschaffungswesen, Personal und Stammdaten wie Stücklisten und Arbeitsplänen.
Durch die Integration der verschiedenen Unternehmensbereiche ist das ERP-System eines der wichtigsten Werkzeug in der Produktionsplanung. Obwohl die Produktionssteuerung zu großen Teilen auf Werksebene stattfindet, ist auch sie an vielen Stellen auf Daten aus dem ERP-System angewiesen.
Im Rahmen der Auftragsfreigabe gleicht das ERP-System beispielsweise den Materialbedarf mit Lagerbeständen, offenen Bestellungen und geplanten Produktionsaufträgen ab.
Die eigentlichen Funktionen für Produktionsplanung und -steuerung sind in vielen ERP-Systemen im PPS-Modul (Produktionsplanung und -steuerung) gebündelt.
Manufacturing Execution Systems (MES)
Manufacturing Execution Systems (MES) unterstützen die operative Steuerung der Produktion auf Werksebene. Sie erfassen laufend Daten aus der Fertigung, etwa zu bearbeiteten Stückzahlen, Maschinenzuständen, Störungen oder abgeschlossenen Arbeitsgängen. Diese Informationen werden in Echtzeit oder in kurzen Intervallen an die Produktionssteuerung zurückgemeldet.
Auf dieser Grundlage können Planabweichungen früh erkannt und kurzfristige Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, z.B. durch das Umpriorisieren von Aufträgen oder Anpassungen der Maschinenbelegung. MES-Systeme bilden die Schnittstelle zwischen der Planungsebene / Unternehmensebene (ERP-System) und dem Shopfloor.
Weitere typische MES-Funktionen sind die Bereitstellung von Arbeitsanweisungen und Auftragsinformationen für Operatoren, Qualitätsmanagement und Prüfdatenerfassung, Rückverfolgung von Materialien und Bauteilen sowie die Unterstützung von Instandhaltungsmaßnahmen.
Advanced Planning and Scheduling (APS-Systeme)
Advanced Planning and Scheduling Systeme (APS) unterstützen die Feinplanung der Produktion. Während ERP-Systeme vor allem eine grobe Termin- und Kapazitätsplanung durchführen, berechnen APS-Systeme die konkrete Belegung von Maschinen und Arbeitsplätzen sowie die genaue Reihenfolge der einzelnen Arbeitsgänge.
Dabei berücksichtigen sie verschiedene Faktoren wie verfügbare Kapazitäten, Arbeitspläne, Rüstzeiten, Materialverfügbarkeit, Auftragsprioritäten und Abhängigkeiten zwischen Arbeitsgängen. Meist können verschiedene Planungsszenarien simuliert werden, etwa bei zusätzlichen Aufträgen oder Kapazitätsengpässen.
Cloud-Plattformen und Workflow-Software
Spezialisierte Cloud-Plattformen wie manubes ermöglichen die zentrale Erfassung und Verwaltung produktionsrelevanter Daten aus verschiedensten Quellen, auch standortübergreifend. Diese Daten bilden einerseits die Basis für Visualisierungen und Analysen, können aber auch in Workflow-Automatisierungen und andere Applikationen einfließen.
Mit No-Code-Designwerkzeugen wie dem Datamodel Designer, Page Designer und Workflow Designer bietet manubes die Möglichkeit, flexible Lösungen für die Produktionssteuerung zu entwickeln – darunter z.B. interaktive Produktions-Dashboards, digitale Schichtbücher und Arbeitsanweisungen oder eigene Shopfloor-Interfaces mit ERP-Datenintegration.
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Beispiele
Optimierung der Produktionssteuerung mit manubes – Beispielanwendungen
Mit manubes entwickeln Sie maßgeschneiderte Lösungen für die Produktionssteuerung auf No-Code-Basis – vollständig integriert mit Ihren Systemen, Daten und Prozessen.
Stellen Sie interaktive Dashboards und Anwendungsoberflächen für Shopfloor-Operatoren bereit und automatisieren Sie verschiedenste Hintergrundprozesse mithilfe von Workflows.
Mobile GUIs für ERP-Daten: Anzeige und Interaktion mit Auftragsdaten direkt an der Produktionslinie
In vielen produzierenden Unternehmen dient das ERP-System als zentrale Datenquelle für Auftrags- und Materialdaten. Für eine datengesteuerte und verzögerungsfreie Produktion ist es wichtig, dass diese Daten zwischen Produktion (Shopfloor) und Unternehmensebene synchronisiert werden.
Mit manubes können Sie Ihre eigenen GUIs für ERP-Daten erstellen. Diese können auf Mobilgeräten oder Terminals direkt an der Produktionslinie eingesetzt werden.
Durch die Verknüpfung mit SAP oder anderen ERP-Systemen werden aktuelle Aufträge nicht nur in Echtzeit angezeigt, sondern Bediener können auch Rückmeldungen oder Aktualisierungen durchführen.
Materialverifizierung per QR-Code-Scan: Vermeidung kostspieliger Verwechslungen
Materialverwechslungen können extrem kostspielig sein. Indem Sie Rohstoffe, Verpackungen und andere Materialien direkt an der Produktionslinie prüfen, minimieren Sie die Auswirkungen von Fehlern bei der Materialbereitstellung.
Mit manubes integrieren Sie solche Prüfungen mit minimalem Zeitaufwand in Ihre Abläufe. Scannen Sie QR-Codes oder Barcodes an Paletten mit einem Mobilgerät – im Hintergrund sorgt ein automatisierter Workflow für den Abgleich von Material und Auftrag.
Bei Bedarf können QR-Code-Scans mit digitalen Arbeitsanweisungen, Checklisten und anderen Inhalten kombiniert werden, um interaktive Auftrags-Interfaces für Shopfloor-Teams zu schaffen.
Echtzeit-Dashboards für Maschinendaten und Kennzahlen: Die wichtigsten Informationen auf einen Blick
Produktions-Dashboards bieten einen schnellen Überblick über ausgewählte Kennzahlen, Statusinformationen, Fortschritte und Ereignisse. Richtig umgesetzt, erkennen Verantwortliche sofort, wann und wo Handlungsbedarf besteht.
Mit manubes können Sie eigene Dashboards per Drag-and-Drop erstellen. Dabei können Sie zwischen einer Vielzahl an Visualisierungselementen auswählen und diese innerhalb weniger Klicks mit Datenquellen in der Produktion verknüpfen.
Automatisierte Benachrichtigungen und Alarme: Schnelle Reaktionen auf Abweichungen
Wenn einzelne Prozessschritte zeitlich voneinander abhängen, können bereits kleine Abweichungen zu signifikanten Produktivitätsverlusten führen. Problemindikatoren wie ungewöhnliche Anlagentemperaturen und Vibrationsmuster, steigende Energieverbräuche oder zu hohe Luftfeuchtigkeiten müssen daher schnellstmöglich erkannt und behoben werden.
Neben Dashboards, die verschiedene Prozessparameter in Echtzeit visualisieren, nutzen Unternehmen auch Alarmsysteme, um Verantwortliche proaktiv zu informieren.
Mit manubes können Sie Push-Benachrichtigungen für beliebige Endgeräte konfigurieren, die bei Stillständen, Fehlern oder bestimmten Schwellwerten ausgelöst werden. So können Sie auch in komplexen Produktionsumgebungen schnell reagieren.
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