Vernachlässigen traditionelle PPS-Systeme die Ressourcen?

Professor Dr. Bernhard Fleischmann von der Universität Augsburg erläutert im folgenden Gespräch mit Friedrich Koopmann den Unterschied zwischen dem MRP-Ansatz und neuen Tools für Supply Chain Management. Ist Supply Chain Management (SCM) mehr als ein neuer Modebegriff, der andere wie „Just-in-time“ ablöst, nachdem bisher propagierte Konzepte der Logistik-/Produktionsplanung in der Praxis nicht den gewünschten Erfolg gebracht haben?

Die verschiedenen Schlagworte enthalten im Kern zumeist doch Wahrheiten. Auch wenn – vor allem von Beratern – gern versucht wird, neue gegen alte Konzepte aus-zuspielen. Zum Verhältnis der beiden genannten Begriffe ist zu sagen, daß sie ein-ander keineswegs widersprechen: Just-in-time ist eine besondere Methode für das Management von Wertschöpfungsketten, die sich in speziellen Fällen bei bestimm-ten Produkten anwenden läßt. Die Situation ist aber niemals so, daß man alle Er-zeugnisse in den Produktionsprozessen eines Unternehmens mit einer Just-in-time-Philosophie steuern kann; nur die A-Produkte, an denen der höchste und regelmäßigste Bedarf besteht, kommen dafür in Frage.

Fr. Koopmann: Business Process Reengineering wird oft als umfassender Lösungsansatz für das Management der Wertschöpfungskette gesehen: In welcher Beziehung steht BPR zu SCM?

Prof. Fleischmann: Business Process Reengineering liefert eine andere Sicht. Dabei ist der Fokus auf die Organisation der Prozesse, insbesondere auf die benötigten Informationen, aber nicht auf die Planung gerichtet. Unter Planung verstehe ich, daß man Entscheidungen zwischen Alternativen trifft; Entscheidungen darüber, wie die Prozeßkette gestaltet wird und wie die einzelnen Prozesse auszuführen sind.

Die Ideen des BPR haben damit zu tun, wie Informationen in einer dynamischen Welt zu managen sind, aber sie bedürfen der Ergänzung durch Planungsmethoden, die von diesen Informationen Gebrauch machen.

Fr. Koopmann: Warum reichen die klassischen Systeme für Produktionsplanung und -steuerung (MRP- oder MRP II) nicht mehr aus?

Prof. Fleischmann: Das MRP-Konzept liefert keine Unterstützung für Planungsentscheidungen. Wenn Sie eine bestimmte Anzahl von Endprodukten verkaufen wollen und die Stückliste dafür haben und dann ausrechnen, wieviele Teile Sie benötigen, dann ist das keine Planung, das ist nur Verwaltung von Informationen.

Auch im MRPII-Konzept sind keine Planungsentscheidungen berücksichtigt; es zeigt nur die Auswirkungen, die der kalkulierte Bedarf auf die Kapazitäten hat, aber es liefert keine Planungsmethoden, um begrenzte Kapazitäten optimal zu nutzen. MRP-Systeme starten mit einem Master Production Schedule, das als Input zu liefern ist. Dann leiten sie aus den Stücklisten die Materialanforderungen ab und generieren Produktionsaufträge. Unter Rückgriff auf veranschlagte Durchlaufzeiten wird dann ein Zeitschema für die Produktionsaufträge entworfen. In diesem Zeitplan sind die verfügbaren Kapazitäten überhaupt nicht berücksichtigt.

Erst im letzten Schritt werden die Profile verfügbarer und benötigter Kapazitäten verglichen. Bei knappen Kapazitäten ist es Zufall, wenn die Profile zusammenpas-sen, da die tatsächlichen Kapazitäten in den vorhergehenden Planungschritten überhaupt nicht berücksichtigt wurden. Mir scheint also das Wort Planung, das in MRP (Material Resource Planning) oder ERP (Enterprise Resource Planning) enthalten ist, nicht angebracht, da die Systeme diese Fähigkeit nicht bieten.

Fr. Koopmann: Worin bestehen die Anforderungen an echte Planungssoftware?

Prof. Fleischmann: Sie soll Entscheidungen beim Design der Wertschöpfungskette und der Steuerung der Prozesse optimieren. Zu berücksichtigen ist die gesamte Prozeßkette; wobei zum einen die Erzeugnisse betrachtet werden, die zumindest aus zwei Prozessen (einem ein- und einem ausgehenden) resultieren, durch die einzelnen Prozeßelemente untereinander verknüpft sind. Zum anderen werden die begrenzten Kapazitäten in Betracht gezogen. Die Software soll die erforderlichen Algorithmen zur Optimierung von Entscheidungen bereitstellen und darüber hinaus Funktionen liefern, um Informationen zu administrieren und den Benutzerzugriff zu regeln.

Fr. Koopmann: Wie ist Software für Supply Chain Management aufgebaut?

Prof. Fleischmann: Es kann sich nur um ein hierarchisches Planungssystem handeln. Denn in einem komplexen industriellen Umfeld lassen sich nicht alle Vorgänge, die zu einem Produktionsziel gehören, als eine große Aufgabe gleichzeitig planen. Die umfassende Planning Task wird in Sub-Tasks zerlegt. Und es werden verschiedene Planungsebenen unterschieden. Auf dem höchsten Level wird eine grobe Gesamtplanung für eine lange Zeitspanne gemacht.

Auf den unteren Ebenen wird die Planung detaillierter und auf enger begrenzte Be-reiche fokussiert. Die hierarchische Architektur erlaubt es, auf den unteren Ebenen unterschiedliche Planungsmodule einzusetzen, die auf den höheren Ebenen gelinkt sind.

Fr. Koopmann: Für die Planung auf der unteren, der operativen Ebene gibt es doch Leitstandsysteme?

Prof. Fleischmann: Diese wurden eingeführt, um die Defizite der PPS-Systeme zu kompensieren, lassen sich aber nur in bestimmten Industriebereichen einsetzen. Denn Leitstandsysteme sind für die Stückfertigung konzipiert. Sie stellen Zeitpläne für freigegebene Aufträge auf, die sich aus den Kundenaufträgen herleiten.

In einer Umgebung mit kontinuierlicher Produktion, wo nicht nach Kundenauftrag, sondern auf Vorrat produziert wird, und Entscheidungen über die Losgrößen zu treffen sind, macht es keinen Sinn, zunächst die Auftragsgröße festzulegen und dann die Aufträge an ein Scheduling-System zu übergeben.

Da bei kontinuierlicher Produktion beides nicht vorgegeben ist, sollten die Festle-gung der Auftragsgrößen und die Einplanung der Produktionsaufträge in einem Schritt erfolgen. Mit Software nach dem Konzept des Supply Chain Management kann man auf diese Art planen. In der Produktpalette von Numetrix gibt es dafür Schedulex, ein System für die operative Ebene, das man als eine Art Leitstand für kontinuierliche Produktion verstehen kann.

Fr. Koopmann: Welche Möglichkeiten bestehen auf den höheren Planungsebenen?

Prof. Fleischmann: Auf dem mittleren Level sind Entscheidungen über die Mengen zu treffen, die in der Supply Chain fließen sollen. Numetrix bietet dafür das Tool Linx, mit dem man für typischerweise einen Monat oder auch für längere Zeiträume entscheidet, welche Mengen von welcher Produktionslinie in welcher Fabrik hergestellt werden und welche Mengen von einer Produktionsstätte zu einer anderen transportiert werden etc. Das sind grobe Entscheidungen, wie die Produktion auf die verfügbaren Kapazitäten verteilt werden kann.

Für komplexe Berechnungen, die für diese Planung nötig sind, steht der sehr mächtige mathematische Algorithmus der linearen Programmierung zur Verfügung. Dabei handelt es sich um Methoden, die ursprünglich in den 60er Jahren für die Petrochemische Industrie entwickelt wurden, um die Nutzung ihrer Kapazitäten zu opti-mieren. Inzwischen sind die Techniken so verfeinert und ausgereift, daß man auf ei-nem PC Modelle mit Tausenden von Variablen in wenigen Minuten berechnen kann. Das angesprochene System Linx nutzt CPLEX, einen der mächtigsten Standard-LP-Solver.

Man kann Linx auch als strategisches Tool der höchsten Planungsebene nutzen, da es einen Überblick über das gesamte Unternehmen liefert. Bei einem Unternehmen mit vielen Standorten lassen sich Entscheidungsszenarien durchspielen: Was pas-siert, wenn ich eine bestimmte Fabrik schließe? Oder: welche Wirkung haben neue Werke auf die anderen Produktionsstätten und auf den Transport?

Fr. Koopmann: Wie lange braucht man, um mit einem solchen Planungswerkzeug arbeiten zu können?

Prof. Fleischmann: Wer mit den Grundlagen von Produktionsplanung und Logistik vertraut ist, braucht nur ein paar Tage, um mit der Planung auf der mittel- und langfristigen Ebene beginnen zu können. Bei fortgeschrittenen Studenten mache ich diese Erfahrung. Komplizierter wird es auf der operativen Ebene, wo die Planungssituation mehr Details beinhaltet.

Fr. Koopmann: Welchen Nutzen können Anwender von Numetrix-Lösungen erwarten? Sinken die Lagerbestände, steigt der Nutzungsgrad der Kapazitäten, reduzieren sich die Durchlaufzeiten?

Prof. Fleischmann: Natürlich werden die Lagerbestände beeinflußt. Dabei ist zu unterscheiden, um welche Art von Beständen es sich handelt. Es gibt, speziell in der Konsumgüterindustrie, saisonale Bestände, die zu Beginn der Saison aufgebaut und auf dem Höhepunkt verbraucht werden. Ein solches saisonales Lager wird mit einem mittelfristigen Planungstool wie Linx optimiert.

Bestände, die von den Losgrößen herrühren, die entsprechend der Abfolge im Produktionsplan anfallen, kann man mit einem operativen Tool wie Schedulex steuern. Eine dritte Kategorie bilden Sicherheitsbestände. Um diese zu reduzieren, wird ein gutes Vorhersagesystem benötigt.

Aber die Reduktion der Lagerbestände ist nicht der einzige Effekt. Auch die Kosten für Produktion und Transport sinken. So lassen sich etwa durch mittelfristige Pla-nung die Kosten reduzieren, indem man bei der Auswahl zwischen verschiedenen Produktionsmethoden die optimale findet und die Produktion richtig auf die einzelnen Standorte verteilt.

Die Kapazitäten werden besser genutzt, indem Übereinstimmung zwischen den Pro-duktionsanforderungen und den verfügbaren Kapazitäten hergestellt wird. Auf der Ebene der Produktionssteuerung werden die Kosten für Rüstvorgänge bei Produktwechsel zusammen mit den Lagerkosten optimiert.

Auch eine Verkürzung der Durchlaufzeiten ist möglich. Aber bisher werden hierar-chische Planungssysteme vor allem von Unternehmen eingesetzt, die auf Vorrat produzieren. Für sie sind nicht die Durchlaufzeiten, sondern der Service-Level ent-scheidend, sprich der Anteil der Aufträge, die direkt aus dem Lager bedient werden können. Die Planungsinstrumente helfen ihnen, nahe an hundert Prozent heranzu-kommen.

Fr. Koopmann:Bisher finden sich Anwender hauptsächlich in der Prozeßindustrie. Ist der Einsatz von SCM-Tools auch in der diskreten Fertigung sinnvoll?

Prof. Fleischmann:Die Aspekte, die MRP vernachlässigt, Kapazitätsbegrenzung, Entscheidung über Losgrößen, sind für die Prozeßindustrie von besonderer Bedeutung. Hierarchische Planungs-Tools sind aber grundsätzlich für jede Branche interessant. Vor allem, wenn es darum geht, Produktionsmengen optimal auf verschiedene Standorte, Werke und Maschinen zu verteilen.

Fr. Koopmann: Hat die Einführung von SCM-Software organisatorische Auswirkungen auf das Unternehmen?

Prof. Fleischmann: Im allgemeinen wahrscheinlich nicht. Denn auch ohne die Unterstützung durch solche Tools wird in den Unternehmen auf den angesprochenen Planungsebenen gearbeitet. Nur geschieht dies mit je eigenen Methoden, durch die Einführung von Planungssoftware wird die Arbeitsweise formalisiert.

Fr. Koopmann: In welchen Zeiträumen amortisieren sich solche Lösungen?

Prof. Fleischmann: Das ist davon abhängig, wie gut bisher geplant wurde. Außerdem spielt eine wichtige Rolle, wie dynamisch der Markt ist, in dem das Unternehmen agiert. Wo ständig Anpassungen vorzunehmen sind, zahlt sich die Software besonders schnell aus. Als einen mittleren Erfahrungswert kann man sechs bis zwölf Monate nennen.

Fr. Koopmann: Kommen als Anwender auch mittelständische Firmen in Frage?

Prof. Fleischmann: Ein Tool, das auf der operativen Planungsebene ansetzt, ist auch für mittelständische Unternehmen interessant. Auf der mittleren Planungsebene steigt der Nutzen mit der Zahl der Alternativen hinsichtlich Standorten, Maschinen, Produktionsmethoden.

Fr. Koopmann: Wie stark ist die Nachfrage nach SCM-Software in Deutschland?

Prof. Fleischmann: Der deutsche Markt ist geprägt durch einen großen ERP-Anbieter, der bei der Planung auf das MRP-Konzept setzt. Doch wenn ich mit Anwendern spreche, klagen sie darüber, daß sie die meiste Planungsarbeit selbst er-ledigen und dem ERP-System als Input liefern müssen. Heute ist die Situation so, daß die bekannten Planungsalgorithmen nicht mehr nur in der Theorie existieren, sondern dem Benutzer durch die Implementation in einsatzfähige Softwarelösungen leicht zugänglich sind. Auch auf dem deutschen Markt hat in den vergangenen Jahren die Verbreitung dieser Lösungen stetig zugenommen.

Fr. Koopmann: Wie schätzen Sie die Ansätze von ERP-Anbietern, wie z.B. SAP ein, das Konzept des Supply Chain Management in ihre Software zu integrieren? Werden dadurch spezielle SCM-Tools bald überflüssig?

Prof. Fleischmann: Die Stärke von SAP und anderen ERP-Anbietern sind unternehmensweite Informationssysteme, die den Produktions- und Planungsteil mit Daten des Finanz- und Rechnungswesens verbinden. Doch der Planungsteil ist spärlich ausgestattet.

Ich kann mir nicht vorstellen, daß spezielle SCM-Tools, die einen erheblichen Ent-wicklungsvorsprung bei intelligenten Planungsmethoden beinhalten, bald durch integrierte ERP-Lösungen ersetzt werden können. Die Entwicklung geht eher in Richtung auf die Integration bestehender SCM-Tools über Schnittstellen in ERP-Systeme. Das halte ich für sinnvoll, da so wechselseitige Stärken kombiniert werden.

Weil Numetrix eine zertifizierte Schnittstelle zu SAP besitzt, kann das Unternehmen eine Plug-and-Play-Lösung zur Verfügung stellen, die eine deutliche Verkürzung von Implementierungszeiten verspricht. Mit der abgeschlossenen Zertifizierung haben Anwender die Gewißheit, mit kombinierten Numetrix-SAP/R3-Lösungen über sofort einsetzbare Werkzeuge zu verfügen. Zum anderen erhalten Fertigungsunternehmen eine Planungslösung, mit deren Hilfe die Durchlaufzeiten verkürzt, der Servicegrad erhöht, Bestände reduziert und knappe Ressourcen genutzt werden können.

Professor Dr. Bernhard Fleischmann konzentrierte sich nach Studium und Promotion in Mathematik auf das Gebiet des Operations Research, sprich den Einsatz quantitativer Methoden in der betriebswirtschaftlichen Planung und Steuerung. Nach siebenjähriger Tätigkeit bei Unilever in Hamburg, Habilitation an der Universität Karlsruhe und Lehrtätigkeit an der Universität Hamburg nahm er 1991 den Ruf an den neu geschaffenen Lehrstuhl für BWL mit Schwerpunkt Produktion und Logistik in Augsburg an. Als zentrale Themen behandelt er dort Produktionsplanung und -steuerung, Materialflußplanung, Lagerhaltung, Distribution und Tourenplanung. Von 1993 bis 1996 war er Vorstandsvorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Operations Research (DGOR).

Numetrix ist einer der ersten komplementären Softwarepartner im Bereich der anspruchsvollen Planungsanwendungen. Im Rahmen dieser Partnerschaft wurde eine Produktions-Optimierungs-Schnittstelle (POI) als Brücke zwischen den Numetrix-Produkten und R/3 von SAP zertifiziert. Hiervon profitiert der Anwender in zweifacher Hinsicht: Zum einen steht nun eine integrierte, Plug-and-Play-Lösung zur Verfügung, die eine deutliche Verkürzung von Implementierungszeiten verspricht. Zum anderen erhalten Fertigungsunternehmen eine Planungslösung, mit deren Hilfe Produkte schneller und gewinnbringender zur Marktreife geführt werden können.

Für die Neuorientierung bei der computerunterstützten Produktionsplanung und -steuerung (PPS) tritt eine Gruppe deutscher Wirtschaftswissenschaftler ein, der neben Professor Dr. Bernhard Fleischmann die Professoren Dr. Andreas Drexl, Kiel, Dr. Hans-Otto Günther, Berlin, Dr. Hartmut Stadtler, Darmstadt und Dr. Horst Tempelmeier, Köln, angehören. Ihr Ziel ist es, Alternativen zum traditionellen MRP-Konzept zu entwickeln. Denn dieses biete, argumentieren die Ökonomen, keine Basis, um Entscheidungen mit intelligenten Algorithmen zu optimieren.

Im Konzept der Wissenschaftler werden im Unterschied zu den herkömmlichen MRP/MRPII-Systemen auf allen Planungsebenen die verfügbaren Kapazitäten berücksichtigt. Die Vernachlässigung des Gesichtspunkts der Ressourcenverfügbarkeit betrachten die Autoren nämlich als Hauptursache für die in der Praxis beklagten Planungsmängel von PPS-Systemen mit den typischen Ergebnissen: Zu hohe Lagerbestände, zu lange Durchlaufzeiten und zu geringe Termintreue.

Die reine Sukzessivplanung nach dem MRPII-Modell, bei der phasenbezogen (Primärbedarfsplanung, Mengenplanung, Terminplanung, Produktionssteuerung) geplant wird, erlaube keine wirkliche Planung im Sinne optimierender Entscheidungsvorbereitung. Vorgeschlagen wird statt dessen ein kapazitätsorientiertes System. Dabei werden die einzelnen Planungsebenen, die sich in aggregierte Gesamtplanung, Planung des Hauptproduktionsprogrammes, detaillierte Planung der Losgrößen und des Ressourceneinsatzes sowie segmentspezifische Feinplanung gliedern, hierarchisch integriert. Die Integration und Koordination der unterschiedli-chen Planungsebenen trägt den Interdependenzen Rechnung, die sich durch die gemeinsame Nutzung von Ressourcen durch mehrere Erzeugnisse ergeben.

Im Rahmen eines Beratungsprojekts für ein deutsches Industrieunternehmen evaluierte Fleischmann unter anderem die Produkte des kanadischen Softwarehauses Numetrix und stellte fest, daß sie „exakt die Umsetzung der Theorie waren, die wir lehren“. Im Anschluß daran wurden in Augsburg als erster deutscher Universität die Numetrix-Produkte installiert. Studenten lernen an ihnen, das hierarchische Planungskonzept auf konkrete Problemstellungen anzuwenden. Die Numetrix-Tools sind auch Gegenstand verschiedener Diplomarbeiten, die im Lehrstuhl für Produktion und Logistik geschrieben wurden.