Produzieren, wenn das Lager leer ist – von verstaubten Planungsmethoden und modernen Algorithmen

Nehmen wir einmal folgende Situation an: Sie fertigen ein Produkt mit lediglich einer Fertigungsstufe, zum Beispiel schrauben Sie einen Tischfuß an eine Holzplatte. Für diesen Produktionsschritt steht Ihnen eine Maschine rund um die Uhr zur Verfügung, Sie haben immer genügend Tischfüße, Holzplatten und Schrauben zur Hand sowie ausreichend Personal. Außerdem kaufen Ihre Kunden den Tisch in aller Regelmäßigkeit. Um es mit Frank Capras Worten zu sagen: Ist das Leben nicht schön?

Nach dieser Hypothese funktioniert der Wagner-Within-Algorithmus zur Bestimmung der optimalen Losgröße aus dem Jahr 1958. Unter Berücksichtigung aller gerade genannten Annahmen berechnet dieser Algorithmus das Optimum für die Produktion. Was die Funktionalität bzw. den Nutzen des Algorithmus allerdings ebenfalls voraussetzt, ist die so genannte „Zero-Inventory-Property“, welche besagt, dass nur dann produziert wird, wenn das Lager leer ist. Für eine Produktionsperiode wird also benötigtes Material direkt nach Bedarf beschafft oder vollständig aus dem Lager entnommen und sofort verarbeitet, um Kapitalbindungskosten zu vermeiden. Was erst einmal sinnig klingen mag, ist in Wahrheit weder umsetzbar, noch effizient.

Realitätsfremd?

Die Vernachlässigung von Restriktionen (wie eine begrenzte Maschinen- und Ressourcenkapazität) in dem Verfahren nach Wagner-Within macht es in der Praxis als alleinigen Planungsansatz kaum anwendbar. Engpässe, unvorhergesehene Aufträge und eine pseudogenaue Planung sind für produzierende Unternehmen an der Tagesordnung und versetzen Produktionsverantwortliche regelmäßig ins Schwitzen, denn die Kunden haben in der Regel kein Verständnis für Verspätungen und ihr Konkurrent liegt schon auf der Lauer.

Ein kostenoptimales Produktionsprogramm zu erstellen, ist bereits eine enorme Herausforderung. Dieses Programm jedoch tatsächlich einzuhalten: kaum möglich. Denn Produktionen sind in den wenigsten Fällen einstufig, sie bestehen aus einer variierenden Tiefe, je nach Komplexität des Produkts und Unternehmensorganisation. Kapazitätsengpässe und die Ungewissheit über Materialverfügbarkeit beherrschen die Planung in der Produktion und der Absatz ist schwankend. Lange Wiederbeschaffungszeiten und unvermeidbare Verzögerungen seitens der Lieferanten verhindern eine kostenoptimale „Just-in-Time“ Beschaffung. In Folge rückt der Liefertermin immer weiter in die Zukunft und Ihre Wettbewerbsfähigkeit in weite Ferne.

Heute erstellt der Planer sein Produktionsprogramm meist mithilfe des MRP-Konzeptes (Material Requirements Planning), welches zwar die kapazitive Einschränkung in der Produktion bereits berücksichtigt, allerdings alle Planungsschritte von der Material­bedarfs- und Losgrößenplanung bis hin zur Durchlaufzeitenterminierung nur Schritt für Schritt vornimmt und sich daraus ein zunehmend eingeschränkter Lösungsraum ergibt. Die aktuelle Materialverfügbarkeit und Maschinenkapazität bleibt undurchsichtig und Stresssituationen aufgrund manueller Umplanungen bleiben auch mit diesem Planungsansatz keinesfalls aus.

Produktionsverantwortliche stehen folglich immer wieder vor einer schwierigen Entscheidung: die Produktion vorverlegen, was Konsequenzen für das ganze Produktionsprogramm hat (oder häufig auch praktisch nicht möglich ist), oder den Liefertermin nach hinten schieben – ein „No-Go“ gegenüber dem Kunden. In beiden Fällen bleibt der Planer mit einer ganzen Reihe von Problemen zurück und kurzfristige Umplanungen widersprechen jedem wirtschaftlichen Ziel.

Ein halbes Jahrhundert später

Theoretische Planungsansätze sind wichtig für ein Grundverständnis der Problematik in Industrieunternehmen und bilden die Grundlage für die Entwicklung agiler Planungssysteme. Doch heute, 58 Jahre nach der Entwicklung des Wagner-Within-Algorithmus und ca. 56 Jahre nach der Definition des MRP-Ansatzes, in Zeiten der Digitalisierung und Individualisierung, müssen die klassisch angewandten Methoden modernisiert werden. Das ist natürlich nichts Neues und der technologische Fortschritt zum aktuellen Zeitpunkt ist auch bereits deutlich erkennbar: Berechnungen, die früher zwei Jahre Laufzeit benötigt hätten, können heute dank verbesserter Hardware/Computertechnik und moderner Algorithmen in einer Sekunde Rechenzeit gelöst werden. Das eröffnet auch der Produktionsplanung ganz neue Möglichkeiten. So wird es möglich, klassische Planungsansätze mit inhärenten Unzulänglichkeiten, wie das MRP-Konzept mit seiner rigiden Planung in eine Richtung, durch agile und flexible Planungsmethoden zu ersetzen. Diese können tagesaktuell alle sich dynamisch verändernden Planungsbedingungen immer wieder berücksichtigen und die Planung damit näher an der Realität bringen als je zuvor. Schnelligkeit ist der Schlüssel zum Erfolg – jedoch nicht um jeden Preis: Auch Kostenfaktoren fließen in ganzheitliche Planungsmethoden ein und ermöglichen die Einhaltung umfassender  Unternehmensziele, die nicht an letzter Stelle die Gewinnerzielung auflisten.

Denn morgen ist heute schon gestern

Eine Produktion nur unter dem Gesichtspunkt eines „Lean Managements“ zu planen, ist mit Hinblick auf digitale Umwandlungen und die Revolution Industrie 4.0  nicht mehr ausreichend. Es gilt nicht mehr nur, Lagerhaltungskosten zu eliminieren, indem Material erst aus einem konkreten Produktionsbedarf heraus beschafft wird oder Produktionsvorgänge von Robotern erledigen zu lassen. Vielmehr müssen moderne Unternehmen alle Teilbereiche intelligent vernetzen und integrieren, um aus maximaler Transparenz die notwendige agile Handlungskompetenz erlangen zu können. Konkret bedeutet das: die Produktion für „unvorhergesehene“ Ereignisse, wie beispielsweise den Ausfall einer Maschine oder einen kurzfristigen Großauftrag, ausrüsten, um das Produktionsprogramm trotzdem im vorgegebenen Zeitrahmen pünktlich realisieren zu können. Entscheidungsintelligenz auf einer übergeordneten Ebene setzt genau an dieser Stelle an und kann Unternehmen zukunftsfähig machen. Denn so geht Flexibilität und Machbarkeit nicht mehr im Laufe eines Planungsprozesses verloren, sondern bleibt in einem stets ausreichend großen Lösungsraum erhalten.

Fazit

Auch für die Optimierung einer Produktion lernen wir aus der Geschichte und stützen uns auf theoretische Ansätze, die zum Beispiel Herr Wagner und Herr Within einst entwickelten. Sich mit klassischen Handlungsmethoden zufrieden zu geben und lediglich sukzessive Planungsansätze zu verwenden, kostet Unternehmen jedoch auf lange Sicht die Wettbewerbsfähigkeit. Die Lösung besteht in der intelligenten Optimierung der gesamten Lieferkette und Produktionsplanung mithilfe moderner und schneller Algorithmen. So müssen Sie Ihr Lager nicht leerräumen, um effizient zu produzieren, sondern optimieren Ihre Bestände wirtschaftlich, produzieren pünktlich und stellen Ihre Kunden zufrieden.