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Fertigungsplanung im ERP: Was PPS leistet und was nicht

Aktualisiert:

Gilt für: Systemunabhängig: ERP-, PPS- und MES-Ebene in Deutschland, Österreich und der Schweiz; keine Aussage über einzelne Produkte.

Kurz gesagt

PPS ist eine Aufgabe, kein Systemtyp: Grobplanung, Bedarfsplanung, Feinplanung und Steuerung können im ERP, in einem eigenen PPS oder in einem MES liegen. VDI 5600 Blatt 1 ordnet dem ERP mittel- und längerfristige Planung mit geringem Detaillierungsgrad zu und dem MES die zeitnahe Feinplanung und Feinsteuerung.

Das Wichtigste

  • PPS bezeichnet in diesem Artikel vier Planungsaufgaben, nicht eine Produktgruppe.
  • Nach VDI 5600 Blatt 1 plant ein ERP mittel- und längerfristig mit geringem Detaillierungsgrad.
  • Feinplanung und Feinsteuerung führt VDI 5600 Blatt 1 als MES-Aufgabe.
  • Die Bedarfsplanung stellt den Bruttobedarf dem Bestand gegenüber; die Differenz ist der Nettobedarf.
  • VDI-Richtlinien gelten zunächst freiwillig; ausdrücklich genannte Festlegungen werden durch Vorschrift oder Vertrag verbindlich, und ein Gericht kann sich an der Richtlinie als anerkannter Regel der Technik orientieren.
  • Die Grenze in Ihrem Haus hängt an Datenauflösung und Rückmeldetakt, nicht am Modulnamen.

Die Frage nach einem eigenen PPS zielt auf die Grenze zwischen der Planung im ERP und einem System, das die Werkstatt im kurzen Takt begleitet. Diese Grenze hängt nicht am Kürzel auf dem Angebot, sondern an der zeitlichen Reichweite einer Aufgabe und an der Auflösung, in der ihre Daten vorliegen. Der folgende Abschnitt ordnet vier Planungsaufgaben je einer Systemebene zu und nennt die Prüfung, die in Ihrem System darüber entscheidet.

Wie Planung und Steuerung zusammenhängen

Ein PPS (Produktionsplanung und -steuerung) ist nach der Begriffsbestimmung des Gabler Wirtschaftslexikons ein Softwaresystem für die operative Planung und Steuerung des Produktionsgeschehens in einem Industriebetrieb. Sein Planungskonzept ist die stufenweise Sukzessivplanung mit zunehmendem zeitlichem Detaillierungsgrad: Das Ergebnis einer Stufe ist die Vorgabe der nächsten, und eine Rückkopplung von späteren zu früheren Stufen ist nicht oder nur schwach vorgesehen (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort PPS-System).

Auf der anderen Seite steht das ERP, das nach derselben Quelle die Geschäftsprozesse funktionsbereichsübergreifend unterstützt und dafür Module unter anderem für die Produktion führt (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Enterprise-Resource-Planning-System).

Die Produktionsplanung umfasst danach die Produktionsprogrammplanung auf Basis von Prognosen oder Kundenaufträgen, die Materialwirtschaft und die Zeitwirtschaft mit Kapazitätsterminierung und -abgleich. An sie schließt die Produktionssteuerung an; das Bindeglied ist die Auftragsfreigabe (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Produktionsplanung). Die Produktionssteuerung bildet die letzte Ebene des PPS und besteht aus Auftragsfreigabe, Maschinenbelegung mit Feinterminierung und Betriebsdatenerfassung (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Produktionssteuerung).

Die Zweiteilung von Planung und Steuerung ist älter als das ERP; die REFA-Methodenlehre der Planung und Steuerung führt sie in eigenen Teilen: Teil 2 trägt den Titel Planung, Teil 3 den Titel Steuerung (Deutsche Nationalbibliothek, Titelaufnahmen des Werks, Carl Hanser Verlag).

Die vier Planungsaufgaben und ihre Systemebene

Für die Abgrenzung von ERP und Fertigungsleitsystem zieht VDI 5600 Blatt 1 in der Ausgabe Oktober 2016 Zeit und Detaillierungsgrad heran: ERP-Systeme arbeiten danach mittel- und längerfristig und mit einem zu geringen Detaillierungsgrad für die Fertigungsoptimierung, und ein MES (Manufacturing Execution System, Fertigungsleitsystem) ergänzt sie, um Fertigungsprozesse zeitnah zu planen und zu steuern (VDI 5600 Blatt 1, Einleitung). Die Tabelle ordnet vier Aufgaben nach Reichweite, Daten und Systemebene; Reichweite, Daten und Systemebene sind das Modell dieses Artikels, die Belege stehen in der letzten Spalte.

Planungsaufgabe Reichweite und Auflösung Daten, die die Aufgabe braucht Systemebene im Modell Beleg
Grobplanung (Produktionsprogrammplanung) Monate bis Quartale; ein Erzeugnis oder eine Erzeugnisgruppe je Planperiode Art und Menge der Erzeugnisse je Periode, Absatzprognose oder Kundenauftragsbestand, verfügbare Kapazität je Periode ERP VDI 5600 Blatt 1, Einleitung (mittel- und längerfristig, geringer Detaillierungsgrad); Gabler, Stichwort Produktionsprogrammplanung
Bedarfsplanung (Materialbedarfsplanung) Wochen bis Perioden; je Teil und je Stücklistenebene Primärbedarf, Stücklisten, Bestand und Reservierungen, Beschaffungs- und Fertigungszeiten; Ergebnis sind Fertigungsaufträge und Bestellaufträge ERP mit Fertigungs- und Dispositionsmodul; die Rechnung kann auch in einem eigenen PPS oder einer Planungskomponente liegen Gabler, Stichwort PPS-System (Bedarfsplanung, Sekundärbedarf); Gabler, Stichwort Materialbedarfsplanung (Bruttobedarf, Nettobedarf); Gabler, Stichwort Advanced Enterprise Planning (Leistungswirtschaft als Domäne der ERP- und PPS-Systeme)
Feinplanung Tage bis Schichten; je Arbeitsgang und je Kapazitätsträger Arbeitspläne mit Rüst- und Stückzeiten, Kapazitätsangebot je Maschine oder Arbeitsplatz, Reihenfolgen, Werkzeuge und Vorrichtungen MES VDI 5600 Blatt 1, Inhalt Nr. 5.2 (MES-Aufgabe Feinplanung und Feinsteuerung); Gabler, Stichwort Kapazitätsbelegungsplanung (dort als Teilbereich der Produktionssteuerung geführt)
Steuerung laufender Tag, Ereignisse im kurzen Takt; je Ereignis und je Rückmeldung Vorgaben aus der Freigabe, Rückmeldungen zu Gutmenge, Ausschuss und Istzeiten, Status und Qualitätsdaten MES mit Datenerfassung; darunter die Maschinen- und Anlagensteuerung über logische Schnittstellen VDI 5600 Blatt 1, Einleitung (Ereignisse, für die ERP-Systeme keine passenden Datencontainer und Verarbeitungsmechanismen bieten) und Inhalt Nr. 5.6 bis 5.8; VDI 5600 Blatt 3, Ausgabe Juli 2013 (Titel, über die Richtlinienliste des VDI belegt)

Zu jeder Zeile gehört eine Prüfung in Ihrem System: Führt es die genannten Daten in dieser Auflösung, und kann es sie ändern, ohne die nächstgrößere Ebene neu zu rechnen? Die Auftragsfreigabe bleibt das Bindeglied zwischen Planung und Steuerung (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Produktionsplanung); in welchem System sie liegt, ist eine Festlegung Ihres Betriebs.

Wann die Auflösung kippt: ein Rechenbeispiel

Alle Zahlen dieses Abschnitts sind erfunden und dienen als Beispielrechnung. Ein Betrieb fertigt 36.000 Stück im Jahr, der Arbeitsplan sieht 5 Arbeitsgänge mit je 2 Minuten Stückzeit vor, gerechnet wird mit 50 Arbeitswochen zu 5 Arbeitstagen. Zwei Anlagen stehen zur Verfügung, jede mit 2 Schichten zu 7,5 Stunden je Arbeitstag.

Schritt Rechnung Ergebnis
Stück je Woche 36.000 Stück ÷ 50 Wochen 720 Stück je Woche
Arbeitsgänge je Woche 720 Stück × 5 Arbeitsgänge 3.600 Arbeitsgänge je Woche
Kapazitätsbedarf je Woche 720 Stück × 10 Minuten = 7.200 Minuten 120 Stunden je Woche
Kapazitätsangebot je Woche 2 Anlagen × 2 Schichten × 7,5 Stunden × 5 Tage 150 Stunden je Woche
Auslastung 120 Stunden ÷ 150 Stunden 80 Prozent
Schichten je Woche 2 Anlagen × 2 Schichten × 5 Tage 20 Schichten je Woche
Arbeitsgänge je Schicht 3.600 Arbeitsgänge ÷ 20 Schichten 180 Arbeitsgänge je Schicht

Die Grobplanung vergleicht 120 Stunden Bedarf mit 150 Stunden Angebot je Woche und klärt, ob die Jahreskapazität trägt. Die Feinplanung muss dieselben 3.600 Arbeitsgänge auf 20 Schichten und zwei Anlagen verteilen, also 180 Arbeitsgänge je Schicht, und dabei Rüstzeiten, Werkzeuge und Reihenfolgen berücksichtigen. Genau diese Daten stehen im Arbeitsplan und nicht in der Jahresplanung; wie Sie sie aufbauen, steht in Arbeitsplan erstellen: Rüstzeit und Stückzeit, die Mengenrechnung in Materialbedarfsplanung (MRP) mit Rechenbeispiel und der Vergleich von Bedarf und Angebot in Kapazitätsplanung: Auslastung und Engpass berechnen.

Was eine Systemebene nicht ersetzt

VDI 5600 Blatt 1 beschreibt die Richtlinie als Leitfaden und als aufgabenorientierte Beschreibung des MES; sie hält zugleich fest, dass es keine allgemein akzeptierte Definition darüber gibt, welche funktionalen oder aufgabenorientierten Bestandteile ein MES umfassen muss (VDI 5600 Blatt 1, Einleitung und Anwendungsbereich). Aus einem Modul- oder Produktnamen folgt deshalb keine Planungstiefe; das ist die erste Grenze.

Die zweite Grenze liegt in den Stammdaten. Gabler beschreibt die Grunddatenverwaltung mit Teile-, Erzeugnisstruktur-, Arbeitsplan- und Betriebsmitteldaten als zentralen Kern eines PPS-Systems (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort PPS-System). Fehlen Rüstzeiten, Schichtkalender oder Verfügbarkeiten, plant auch ein feineres System mit den falschen Zahlen.

Die dritte Grenze ist der Rückmeldetakt. Weil die Sukzessivplanung eine Rückkopplung von späteren zu früheren Stufen nicht vorsieht, bleibt ein Plan so aktuell wie die Meldungen, die in ihn zurückfließen. Wer die Steuerung feiner plant, muss die Rückmeldungen entsprechend schnell erfassen; was dabei zu erheben ist, steht in Betriebsdatenerfassung: Welche Daten Sie wirklich erfassen sollten und in BDE (Betriebsdatenerfassung).

Typische Fehler

  • Nach dem Modulnamen entscheiden. Ein Menüpunkt „PPS“ oder „Fertigung“ sagt nichts über die Auflösung. Prüfen Sie stattdessen, ob das System Rüst- und Stückzeiten je Arbeitsgang, Termine je Schicht und eine Reihenfolge innerhalb des Tages führt.
  • Feinplanung ohne passenden Rückmeldetakt einführen. Kommen die Istzeiten und Mengen erst am Wochenende ins System, arbeitet der Feinplan mit dem Stand von gestern; die Werkstatt plant dann am System vorbei.
  • Zwei Pläne ohne führendes System betreiben. Plant das MES feiner als das ERP und schreibt niemand fest, welches System ein Datum führend führt, entstehen zwei Stände. Die Festlegung je Datenobjekt beschreibt Führendes System für Stammdaten festlegen.
  • Ein System beschaffen, bevor die Prozesse aufgeschrieben sind. VDI 5600 Blatt 1 nennt als Voraussetzung einer MES-Konzeption die Kenntnis der tatsächlichen Prozesse und der Fähigkeiten und Grenzen der verfügbaren IT-Systeme (VDI 5600 Blatt 1, Einleitung).
  • Die Bedarfsplanung als Detailplanung missverstehen. Sie rechnet Mengen je Teil und Stücklistenebene aus Bruttobedarf und Bestand zum Nettobedarf (Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Materialbedarfsplanung); Termine je Schicht und Reihenfolge entstehen daraus nicht.

So prüfen Sie, ob Ihr ERP reicht

  1. Schreiben Sie die vier Aufgaben mit der Reichweite und der Auflösung auf, die Ihr Betrieb braucht: je Erzeugnisgruppe und Monat, je Teil und Woche, je Arbeitsgang und Schicht.
  2. Lassen Sie sich zeigen, welche dieser Daten Ihr ERP je Aufgabe führt, und ob Sie einen Termin innerhalb eines Tages verschieben können, ohne die Woche neu zu rechnen.
  3. Messen Sie den Rückmeldetakt: die Zeit von der Fertigmeldung in der Werkstatt bis zur Buchung im System.
  4. Fahren Sie einen Testlauf mit echten Rüstzeiten, Schichtkalendern und Verfügbarkeiten und prüfen Sie nach einem Tag, ob der Plan noch trägt.
  5. Legen Sie fest, welches System welche Daten führend führt (Führendes System für Stammdaten festlegen), und schreiben Sie die Übergaben auf.
  6. Vergleichen Sie erst danach Angebote. Für die Frage, wann eine eigene Erfassung nötig wird, hilft BDE im ERP oder MES: Ab wann reicht das ERP nicht mehr?, für die Einordnung der Nachbarsysteme ERP, MES, PLM, SCM, CRM und für die Grenze zwischen ERP und Leitsystem das Stichwort MES (Fertigungsleitsystem).

Ob eine Aufgabe im ERP, in einem eigenen PPS oder in einem MES liegt, entscheiden Auflösung und Takt der Daten. Halten Sie die Zuordnung je Aufgabe mit Datum fest, damit die nächste Prüfung einen Vergleichsstand hat.

Häufige Fragen

Reicht mein ERP, wenn es ein Modul für Fertigung hat?

Der Modulname entscheidet das nicht. VDI 5600 Blatt 1 hält fest, dass es keine allgemein akzeptierte Definition darüber gibt, welche Bestandteile ein MES umfassen muss; für ein Fertigungsmodul gilt dieselbe Unschärfe. Prüfen Sie stattdessen, ob Ihr System Termine je Arbeitstag oder Schicht, Rüst- und Stückzeiten je Arbeitsgang und eine Reihenfolge innerhalb des Tages führt.

Brauche ich ein MES, wenn Rückmeldungen je Schicht genügen?

Nicht allein deswegen. Reicht Ihnen eine Rückmeldung je Auftrag oder je Schicht und fällt kein Ereignis im kurzen Takt an, lässt sich die Steuerung im ERP führen. VDI 5600 Blatt 1 nennt Maschinenstart und -stopp, das Unterbrechen und Wiederanfahren von Arbeitsgängen sowie Qualitätsmeldungen als Ereignisse, für die ERP-Systeme weder passende Datencontainer noch Verarbeitungsmechanismen bieten.

Muss ich VDI 5600 Blatt 1 anwenden?

Nein. Nach der Auskunft des VDI sind technische Regeln wie VDI-Richtlinien zunächst zur freiwilligen Anwendung gemacht. Ist eine Richtlinie in einem Rechtsdokument oder einem Vertrag ausdrücklich genannt, werden ihre Festlegungen Bestandteil dieser Vorschrift beziehungsweise dieses Vertrags. Der VDI ergänzt, dass eine als allgemein anerkannte Regel der Technik angesehene Richtlinie an Verbindlichkeit gewinnt und sich ein Gericht im Streitfall an ihr orientieren kann. Für ein Fertigungsprojekt bedeutet das: Die Richtlinie ist ein Gliederungsvorschlag für die Aufgaben, kein Prüfsiegel.

Quellen

  1. VDI 5600 Blatt 1: Fertigungsmanagementsysteme (Manufacturing Execution Systems – MES), öffentlicher Auszug mit Inhaltsverzeichnis, Einleitung, Anwendungsbereich und Abkürzungen, Ausgabe Oktober 2016 (PDF)Verein Deutscher Ingenieure (VDI) · abgerufen am
  2. Richtlinienreihe VDI 5600, Liste der Blätter mit Ausgabedaten und Status (Suchbegriff 5600)Verein Deutscher Ingenieure (VDI) · abgerufen am
  3. VDI-Richtlinien, Häufige Fragen: Sind VDI-Richtlinien verbindlich anzuwenden?Verein Deutscher Ingenieure (VDI) · abgerufen am
  4. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort PPS-System (Abschnitte Einordnung und Bestandteile/Aufbau)Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  5. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort ProduktionsplanungSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  6. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort ProduktionssteuerungSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  7. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort MaterialbedarfsplanungSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  8. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort ProduktionsprogrammplanungSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  9. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort KapazitätsbelegungsplanungSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  10. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Enterprise-Resource-Planning-SystemSpringer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  11. Gabler Wirtschaftslexikon, Stichwort Advanced Enterprise Planning (AEP)Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH · abgerufen am
  12. Titelaufnahmen "Methodenlehre der Planung und Steuerung" (REFA, Carl Hanser Verlag), Katalogabfrage über den SRU-DienstDeutsche Nationalbibliothek · abgerufen am