WO2009016485A2 - Verfahren und system zur erstellung eines produktionsplans für eine produktionsanlage - Google Patents

Verfahren und system zur erstellung eines produktionsplans für eine produktionsanlage Download PDF

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WO2009016485A2
WO2009016485A2 PCT/IB2008/002001 IB2008002001W WO2009016485A2 WO 2009016485 A2 WO2009016485 A2 WO 2009016485A2 IB 2008002001 W IB2008002001 W IB 2008002001W WO 2009016485 A2 WO2009016485 A2 WO 2009016485A2
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production
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plan
account
products
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PCT/IB2008/002001
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Iiro Harjunkoski
Alexander Horch
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Abb Ag
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling

Definitions

  • the invention relates to a method and a corresponding system for creating a production plan for a production plant, which has at least two production components.
  • production plants also comprise a plurality of different production components with which one or more predetermined production steps can be carried out or executed on the product to be produced.
  • the respective production components are connected to each other via a suitable transport and / or transfer system for semi-products or intermediates.
  • a production plan contains information about which production component or which resource is to perform or execute which partial production or process step on which product, taking into account or considering given boundary conditions.
  • a production plan can be optimized with consideration of given boundary conditions with regard to a predefinable target size, for example with regard to maximizing the number of manufactured products in a certain period of time, with respect to minimizing the energy consumption per product or minimizing the flow / process time per product.
  • the availability of an entire plant ie the ratio of the time within which a production plant actually produces, is assumed to be constant at the time when, if there is no failure of a production component or other disruption, it could produce on schedule.
  • the availability data are mostly based on many years of experience in the relevant or a comparable production plant and summarize the production-related malfunction and / or downtime over a longer period of time.
  • At least information about the production target, the products to be produced in each case, the production plants and production components as well as operational and / or procedural boundary conditions must be provided for the production of a production plan.
  • the production target includes planning data, such as the type of products to be produced and their quantity and / or quality. Of further importance in this context may be the period within which the respective product must be produced in order to be able to deliver it on time to the customer. Also, a priority order of the individual product types, which may result, for example, from the sales or profit to be realized with the product, may be significant.
  • the production target is always based on given boundary conditions, so that the demanded quantity does not exceed the theoretical maximum total capacity of the production facilities, taking into account holiday periods or unavoidable, long-term rebuilding or maintenance activities.
  • Information about the products to be produced are also important for the preparation of a production plan, for example, the indication of which individual production steps must be completed before a product has been completely manufactured or finished and / or finished a workpiece has been edited.
  • a production plan for example, the indication of which individual production steps must be completed before a product has been completely manufactured or finished and / or finished a workpiece has been edited.
  • the time interval between the passage through various production steps can be designed rather flexibly in other branches of industry, for example in the production of mechanical components or the assembly of individual mechanical components, and also with each other.
  • a production plant usually has several production components. Depending on the required production process, these production components can be sequentially interconnected, for example in the form of a production line, that is, the production components are successively processed according to the necessary production steps of the product being manufactured and / or processed, the end product of the preceding production step being the starting product of the production step subsequent production step forms and wherein no alternative production path is possible.
  • the production components can also be arranged in a conveyor technology parallel structure to each other, that is, there are several possible production paths for the production of the same product.
  • the conveying technology removal of a defective semi-finished product from the production process for rework and reintegration of the revised semi-finished product in the production process is a practicable for some products approach, as well as the use of intermediate or sorting storage, which are arranged conveyor technology between the production components.
  • Such memories are common, for example, in the painting of automobile bodies.
  • the order of the bodies is changed by the production plant in a color sorting memory such that a column of bodies, which in the same color to be painted, is formed to reduce the number of required color changes during the subsequent run through the paint shop in the form of a column.
  • the higher the parallel proportion of the conveying arrangement of the individual production components in a production plant the more flexible it can be used in the production process and the more potential for optimization exists in the preparation of the production plan.
  • the production components carry out the respective production steps on the product to be produced.
  • a production component may be fixed to or provided for a specific production step for a particular product, such as cutting a thread for a particular type of screw.
  • the production component is a robot
  • a much higher degree of flexibility can be achieved so that, for example, by automatically changing a tool, one and the same robot can perform both gluing and drilling operations on different types of products in a short time.
  • a production component can also have a degree of flexibility, which can be used in the production plan for its optimization.
  • Production components are subject to signs of wear and aging.
  • the quality of the production steps performed of a production component may depend on and / or be influenced by the degree of wear and the age of the production component. Similarly, the risk of short-term total loss of a production component increases with age or degree of wear.
  • Onskomponente A supplied via a suitable buffer production component B with semi-products which in turn provides a suitable buffer production component C with semi-products
  • production component A fills the buffer before production component B and production component C empties the buffer to production component B.
  • the capacities of the buffers are exhausted, production components A and C also have to stop production, causally because a single production component has failed.
  • buffer stores are usually kept as small as possible or are not present at all.
  • a short-term failure of one or more production components can thus lead to a disruption of production, production loss, quality reduction and thus also to increased expenses, especially in terms of time, material, costs.
  • maintenance work on the various production components are usually carried out in certain periods of time. In a simple case, this may include, for example, a cleaning of selected production-relevant components, also several times a day, and / or in a fixed time interval.
  • maintenance can also involve the replacement of particularly stressed components relevant to production, such as the replacement of a tool at the weekend. Due to the frequent implementation of such minor or low-quality maintenance, the necessary cycles within which such maintenance should be performed, usually well known within the company.
  • a maintenance plan in addition to the minor and / or low-quality maintenance work, in particular also extensive maintenance work, such as straightening a gripper tool for a robot or checking the robot of a robot transmission, usually at longer time intervals, such as weeks or years to perform. These time intervals are usually fixed by the manufacturer of the corresponding production component or the production plant. Due to the high consequential damages As a result of subsequent outages, which may be associated with a failure of a production component, the maintenance intervals for more extensive maintenance work are usually conservative, ie short. That is, even under unfavorable conditions regarding the nature and duration of the use of the production component, the probability of their failure should always be below an accepted limit, which is achieved by sufficiently short maintenance intervals.
  • Measured variables from which the state of a production component can be derived can be, for example, an electrical or mechanical power, a temperature and / or a flow rate.
  • characteristic data which can be used for condition evaluation of the production component. These may be, for example: average energy consumption, maximum energy consumption, number of production cycles, operating time since first commissioning, operating time since last maintenance or flow volume of a liquid medium since last maintenance. Based on these characteristic data, it is then possible to make statements about the state of the component which are evaluated by means of suitable condition evaluation methods, which indicate, for example, a probability of failure of the respective production component or the expected quality of the production step to be carried out by this component. These quantified state data are fed to the production planning method according to the invention as further input variables.
  • the boundary conditions described above and / or input variables for the preparation of a production plan reveal a flexibility or an optimization potential, that is, there are various possibilities for achieving a predetermined production target. Which of the various possibilities is the most suitable considering the given objectives can be specified by suitable objective functions. These may indicate, for example, that the entire system should produce as many products as possible in a given period of time and / or that the energy consumption in the production of products should be kept as low as possible and / or that maintenance must be kept to a minimum and / or that products in the produced to the highest possible quality.
  • the objective functions can contradict each other or contradict each other, for example the highest possible quality and / or minimal maintenance and / or minimum time expenditure, either only one objective function or several mutually prioritized objective functions can be specified.
  • the information for the objective function results from the requirements that are placed on the respective manufacturing company out of its environment. These can also change if the environment changes or changes, for example if low energy consumption gains in importance for reasons of image and / or ecological considerations.
  • the production plan drawn up with regard to the stated objective functions may contain information as to which production components are used in each case for the production of the respective products and / or in which time period. the respective products are to be produced and / or the period in which the respective products are to be produced.
  • the loss of production during a possible unscheduled maintenance can be further minimized by making use of the required production period for the various products during the maintenance period, only those products are manufactured for the production of the maintenance component in production is not needed. So it may be possible that even an unscheduled maintenance measure does not result in a loss of production.
  • a further advantageous embodiment variant of the method according to the invention includes incorporation or consideration of the quality which can be produced or achievable with the respective production component as a result of the state of production in production plan production or production planning and / or the respective production plan. This can vary and in particular decrease with increasing time interval from the last maintenance and depending on its use.
  • the method it is possible, in particular, for products which have low quality requirements for the respective production step to be produced as far as possible from those production components, which, due to signs of wear and tear, can no longer be expected to have the highest quality but a quality which lies within the product specifications.
  • high-quality or higher-quality product types are preferably produced by the production components which have the least risk of failure or can be expected to have the highest quality.
  • the possibility can be provided to modify the maintenance plan for the respective production components in accordance with the production requirements while maintaining the given boundary conditions when creating the production plan.
  • a condition evaluation procedure for the individual production components does not create a direct maintenance request, which is entered in the maintenance plan, provided that the boundary conditions are met, but instead provides data about the type and period of the maintenance requirement as an input to the production planning process.
  • the maintenance request in this case is carried out according to the method already in the preparation of the respective production plan, taking into account and / or incorporation of optimal / optimized production planning and the respective state of the production components and their individual default risk. If the requested maintenance period is within the given boundary conditions, the requested date is noted in the maintenance plan and the transmission of this data to the condition assessment procedure takes place. Based on this, this again determines the need for maintenance.
  • the object is achieved by a corresponding system for carrying out the aforementioned method for creating a production plan for a production plant with at least two production components.
  • the system comprises at least one data processing device with one or more means, with which in cooperation with at least one data and / or information source at least one input variable, which includes information on the nature and quantity of at least one product to be produced and / or nature and condition of the respective production plant and / or at least one of its production components, as well as at least one quantified state of one or more production components detectable and processable and As a result, a conditionally optimized production plan can be created.
  • the data sources may be data processing devices arranged in a distributed network and / or database and / or memory and / or management and / or MES systems.
  • the quantified state of a respective production component is the age of the production component and / or an imputed value of the production component and / or the previous period of use of the production component and / or its duration and / or the failures that have occurred so far or errors that have occurred so far Production component and their frequency considered and / or includes or includes.
  • At least one means is provided which utilizes additional information about the production plan and / or takes into account, which production components can be used and / or used for the production of respective products.
  • At least one means is provided which utilizes information on the production plan and / or takes into account the chronological sequence in which respective products can be produced with production components provided for this purpose.
  • At least one means can be provided which utilizes additional information about the production plan and / or takes into account the period during which the respective product can be produced with production components provided for this purpose.
  • at least one means which utilizes and / or takes into account when the production plan is drawn up when a particular production component is available for production or is available.
  • the state-related optimized production plan can include information and / or information about the chronological order at which the respective products are to be produced with which production components and / or the period in which the respective product is to be produced with the production components provided for it and / or in which quantity and / or or quality to produce a particular product is ..
  • At least one means can be provided, which utilizes and / or takes into account when producing the production plan, that according to specifications and / or requirements identical products of one and the same product type can also be produced in a non-identical time sequence and / or with not the same production components.
  • a further development of the system provides at least one means which utilizes and / or takes into account when producing the production plan in that high-quality products are manufactured and / or processed with production components which have a low risk of failure and / or which one, in particular according to specification and / or According to the requirements, high quality of the respective partial production step can be expected and / or guaranteed.
  • At least one means can be provided which utilizes and / or takes into account when producing the production plan that products with low quality requirements are produced with those production components which, taking into account the predetermined quality parameters of the product to be produced, have a low expected quality of the respective partial production step.
  • system may comprise at least one means which, when the production plan is drawn up, determines or causes at a low expected utilization of the production facilities. agreed production components in production planning for a certain period of time are not taken into account and / or excluded.
  • Fig. 1 an exemplary trained system for carrying out the method according to the invention including the respective information flows in a modular implementation
  • an exemplary trained system for carrying out the method according to the invention including the respective information flows is shown in a modular implementation, according to the method for creating a production plan for a production plant, which has at least two production components, at least one input, which information about type and quantity producing products and / or nature and condition of the respective production plant and / or at least one of its production components, and at least one quantified state of one or more production components detected and processed and resulting in a condition-related optimized production plan is created.
  • the execution of the method is carried out on an exemplary trained system for creating a production plan for a production plant with at least two production components, which has a modular structure and at least one higher-level data processing device and means comprises, which at least one input variable, which information about type and quantity product to be produced and / or nature and condition of the respective production plant and / or at least one of its production components, as well as to capture and process at least one quantified state of one or more production components and as a result create a state-optimized production plan.
  • the individual modules can be different data and / or information sources, such as databases, state evaluation system, data storage, MES (Manufacturing Execution System), monitoring system and the like and / or the associated computer program products, each module, In particular, in a distributed network, for example, each associated with a data processing system and / or can be run on this. Several modules can also be assigned to the same data processing system and / or be executed on this. All system modules involved are appropriately linked with one another in order to be able to carry out a data and / or information exchange with one another. If several data processing systems or equipment are involved, these are also interconnected in a form suitable for data exchange.
  • MES Manufacturing Execution System
  • a first module 11 contains, in particular, data about the production target which, in cooperation with the other modules, are made available to a higher-level processing module 15 with the higher-level data processing device for process execution and / or conversion, as input variables, resulting in the creation of a state-optimized production plan
  • Another second module 12 provides the parent module 15, for example, data and / or information of the respective product specification as further input variables, a third module 17, the nominal data of the production plant and a fourth module 18 one or more target functions, based on which the strategy of the inventive method is determined for production planning.
  • a fifth module 13 contains, from a condition evaluation, evaluated data on the status of one or more production components, a sixth module 19 contains data / information about scheduling constraints of the production facility.
  • Both modules, the fifth and the sixth module, 13, 19 provide the respective data / information both a seventh module 16, which contains data / information on the maintenance plan, as well as the parent module 15.
  • the higher-level module 15 provides, as a result of the method, both the seventh module 16 maintenance data / information and an eighth module 14 data about the production for a future period.
  • the current production as described above, based on a production plan, which was previously created by the parent processing module 15, taking into account the defined in the first to third, in the fifth and sixth module 11 -13,17 and 19 boundary conditions. Disruptions to the system are not available.
  • the optimization criterion defined in the fourth module 18 previously by the scheduler of the plant is the preferred use of the highest efficiency production components.
  • the fifth module 13 which performs the condition evaluation of the individual production components, shows a sudden drop in the efficiency of a production component A from 99% to 65%. This rating remains almost constant over a period of time, for example 30 minutes.
  • the higher-level processing module 15 creates after this period on the basis of the changed boundary conditions an updated production plan, which is used from this moment for production. In this, the production component A is no longer preferably used. Furthermore, a maintenance requirement for production component A is determined and transferred to the seventh module 16 in terms of data.
  • the period within which an updated production plan can be created and used can be as short as a few minutes; for a multi-day efficiency drop, for example, the period can be 48 hours.
  • the current production is also based on a production plan, which was previously created by the parent processing module 15, taking into account the defined in the first to third, in the fifth and sixth module 11 - 13,17 and 19 boundary conditions. It is provided according to the filed in the seventh module 16 maintenance plan preventive and non-critical maintenance of a production component B, which is therefore scheduled in the production schedule in the scheduled maintenance period not for production. Due to an unexpected new order to be realized at short notice, the quantity of the products to be produced increases, as data-technically deposited in the first module 11.
  • the higher-level processing module 15 determines a new production plan and a new maintenance plan, which is characterized in particular by the fact that the necessary but not time-critical maintenance of the affected production component B is postponed by a certain period, for example 4 weeks.
  • the resulting unscheduled production capacity will be used to produce the products for the new order in a timely manner.
  • Another additional order may not be considered promptly when creating another production plan by the higher-level processing module 15 because the maintenance measure on production component B can no longer be postponed without justifiable risk.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wobei wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten aufweist, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet werden und resultierend ein zustands-bezogen optimierter Produktionsplan erstellt wird.

Description

Verfahren und System zur Erstellung eines Produktionsplans für eine
Produktionsanlaqe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein entsprechendes System zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist.
Produktionsanlagen umfassen in aller Regel mehrere auch unterschiedliche Produktionskomponenten, mit welchen jeweils ein oder mehrere vorbestimmte Produktionsschritte an dem herzustellenden Produkt durch- beziehungsweise ausführbar sind. Die jeweiligen Produktionskomponenten sind dabei über ein geeignetes Transport- und/oder Übergabesystem für Halbprodukte beziehungsweise Zwischenprodukte miteinander verbunden.
Ein Produktionsplan beinhaltet insbesondere Informationen darüber, welche Produktionskomponente beziehungsweise welches Betriebsmittel unter Berücksichtigung beziehungsweise Beachtung gegebener Randbedingungen wann welchen Teilproduktions- oder Prozessschritt an welchem Produkt durch- oder ausführen soll. Ein Produktionsplan kann dabei unter Berücksichtigung/Beachtung gegebener Randbedingungen im Hinblick auf eine vorgebbare Zielgröße optimiert werden, beispielsweise bezüglich Maximierung der Anzahl an hergestellten Produkten in einem bestimmten Zeitraum, bezüglich Minimierung des Energieverbrauchs je Produkt oder bezüglich Minimierung der Durchlauf-/Prozesszeit je Produkt.
Von besonderem Nachteil erweist sich bei herkömmlichen Vorgehensweisen bei der Erstellung eines Produktionsplanes dabei insbesondere, dass bei der jeweiligen Produktionsplanung weder der Zustand noch das individuelle Ausfallrisiko einer Produktionskomponente berücksichtigt werden, was zu einer gewissen Planungsun- schärfe beziehungsweise Unsicherheit und im schlimmsten Fall zu erhöhten Ausfallzeiten beziehungsweise zu einem erhöhtem Wartungsaufwand führen kann.
Üblicherweise wird die Verfügbarkeit einer Gesamtanlage, also das Verhältnis der Zeit, innerhalb derer eine Produktionsanlage tatsächlich produziert, zu der Zeit, wo sie - falls kein Ausfall einer Produktionskomponente oder eine sonstige Störung vorliegt - planmäßig produzieren könnte, als konstant angenommen. Die Verfügbarkeitsdaten basieren zumeist auf den langjährigen Erfahrungen in der betreffenden oder einer vergleichbaren Produktionsanlage und berücksichtigen summarisch die produktionshindemden Stör- und/oder Ausfallzeiten über einen längeren Zeitraum.
Um den unvermeidlichen Ausfällen bei der Produktionsplanung Rechnung zu tragen, wird üblicherweise eine konstante Verfügbarkeit der gesamten Anlage von beispielsweise 95% zugrunde gelegt, anhand derer die Produktionsplanung durchgeführt und die zu produzierende Stückzahl festgelegt wird. Eine wirklichkeitsnahe und damit effiziente Prozess- und/oder Produktionsplanung ist unter dieser Voraussetzung in aller Regel jedoch nicht möglich, da gänzlich unberücksichtigt bleibt, dass abhängig von dem jeweiligen Wartungszustand der Anlagenkomponenten die Gesamtverfügbarkeit an den meisten Tagen üblicherweise höher als die getroffene Annahme, an anderen Tagen aufgrund beispielsweise einer ausfallsbedingten Großstörung dafür jedoch auch deutlich geringer als der konstant angenommene Wert ausfallen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit für eine verbesserte, effizientere Produktionsplanung anzugeben, bei welcher die jeweilige Gesamtverfügbarkeit der Produktionsanlage Berücksichtigung findet.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs genannte Verfahren zur Erstellung eines Produktionsplans für eine Produktionsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie ein entsprechendes System zu dessen Durchführung sind in weiteren Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wird wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten aufweist, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellt.
Durch Einbeziehung von Zustandbetrachtungen zur Verfügung stehender Produktionskomponenten in die Produktionsplanung beziehungsweise Produktionsplanerstellung wird eine realitätsnähere und damit effizientere Produktionsplanung ermöglicht.
Verfahrensgemäß sind für die Erstellung eines Produktionsplanes zumindest Informationen über das Produktionsziel, die jeweils herzustellenden Produkte, die Produktionsanlagen und Produktionskomponenten sowie betriebliche und/oder prozesstechnische Randbedingungen bereitzustellen.
Das Produktionsziel beinhaltet dabei insbesondere Planungsdaten, wie Art der herzustellenden Produkte sowie deren Quantität und/oder Qualität. Weiterhin von Bedeutung kann in diesem Zusammenhang der Zeitraum sein, innerhalb dessen das jeweilige Produkt hergestellt werden muss, um es termingerecht an den Kunden ausliefern zu können. Auch eine Prioritätenreihenfolge der einzelnen Produktarten, welche sich beispielsweise aus dem mit dem Produkt zu realisierenden Umsatz oder Gewinn ergeben kann, kann von Bedeutung sein. Das Produktionsziel orientiert sich dabei immer an gegebenen Randbedingungen, so dass die eingeforderte Stückzahl nicht die theoretisch maximale Gesamtkapazität der Produktionsanlagen unter Berücksichtigung von Urlaubszeiten oder unvermeidbaren, langfristigen Umbau- beziehungsweise Wartungsaktivitäten übersteigt.
Informationen über die herzustellenden Produkte sind ebenfalls für die Erstellung eines Produktionsplanes von Bedeutung, beispielsweise die Angabe, welche einzelnen Produktionsschritte durchlaufen werden müssen, bevor ein Produkt komplett hergestellt beziehungsweise fertig gestellt worden ist und/oder ein Werkstück fertig bearbeitet worden ist. Je nach Produkt kann das Durchlaufen von verschiedenen Produktionsschritten in einer fest vorgegebenen Reihenfolge und in einem fest vorgegebenen zeitlichen Abstand erforderlich sein, was insbesondere in der chemischen und/oder pharmazeutischen Industrie der Fall ist. Insbesondere der zeitliche Abstand zwischen dem Durchlaufen verschiedener Produktionsschritte kann in anderen Industriezweigen, beispielsweise bei der Herstellung von mechanischen Komponenten oder der Montage von einzelnen mechanischen Komponenten, auch miteinander, eher flexibel gestaltet werden beziehungsweise sein.
Insbesondere hinsichtlich einer möglichen Variation der zeitlichen Abfolge, innerhalb derer Produkte beziehungsweise Produktarten unter Beachtung des jeweiligen Produktionszieles hergestellt werden, besteht bei der Erstellung eines Produktionsplanes ein Optimierungspotential.
Eine Produktionsanlage weist in aller Regel mehrere Produktionskomponenten auf. Je nach benötigtem Produktionsprozess können diese Produktionskomponenten beispielsweise in Form einer Produktionslinie fördertechnisch sequentiell miteinander verbunden sein, das heißt, die Produktionskomponenten werden nacheinander entsprechend den notwendigen Produktionsschritten von dem in Herstellung und/oder Bearbeitung befindlichen Produkt durchlaufen, wobei das Endprodukt des vorangehenden Produktionsschrittes das Ausgangsprodukt des nachfolgenden Produktionsschrittes bildet und wobei kein alternativer Produktionspfad möglich ist. Die Produktionskomponenten können aber auch in einer fördertechnisch parallelen Struktur zueinander angeordnet sein, dass heißt, es bestehen mehrere mögliche Produktionspfade zur Herstellung ein und desselben Produktes.
Auch die fördertechnische Ausschleusung eines fehlerhaften Halbproduktes aus dem Produktionsprozess zur Nacharbeit und die Wiedereingliederung des überarbeiteten Halbproduktes in den Produktionsprozess ist eine für manche Produkte praktikable Vorgehensweise, ebenso wie das Nutzen von Zwischen- oder Sortierspeichern, welche fördertechnisch zwischen den Produktionskomponenten angeordnet sind. Solche Speicher sind beispielsweise bei der Lackierung von Automobilkarosserien üblich. Dort wird die Reihenfolge der Karosserien durch die Produktionsanlage in einem Farbsortierspeicher derart geändert, dass eine Kolonnen von Karosserien, welche in der selben Farbe lackiert werden sollen, gebildet wird, um beim nachfolgenden Durchlauf durch die Lackieranlage in Form einer Kolonne die Anzahl der benötigten Farbwechsel zu reduzieren. Je höher der parallele Anteil der fördertechnischen Anordnung der einzelnen Produktionskomponenten in einer Produktionsanlage ist, desto flexibler lässt sich diese auch im Produktionsprozess einsetzen und umso mehr Optimierungspotential besteht bei der Erstellung des Produktionsplanes.
Die Produktionskomponenten führen die jeweiligen Produktionsschritte an dem herzustellenden Produkt durch. Eine Produktionskomponente kann auf einen speziellen Produktionsschritt für ein spezielles Produkt fixiert sein beziehungsweise für diesen vorgesehen sein, wie beispielsweise das Schneiden eines Gewindes für einen bestimmten Schraubentyp. Wenn die Produktionskomponente beispielsweise ein Roboter ist, kann ein deutlich höheres Maß an Flexibilität erreicht werden, so dass beispielsweise durch automatisches Wechseln eines Werkzeugs ein und derselbe Roboter innerhalb kurzer Zeit sowohl Klebevorgänge als auch Bohrvorgänge an verschiedenen Produktarten durchführen kann. Somit kann auch eine Produktionskomponente über ein Maß an Flexibilität verfügen, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes für dessen Optimierung genutzt werden kann.
Produktionskomponenten unterliegen Abnutzungs- und Alterungserscheinungen. Die Qualität der durchgeführten Produktionsschritte einer Produktionskomponente kann von dem Abnutzungsgrad und dem Alter der Produktionskomponente abhängen und/oder von diesem beeinflusst sein. Ebenso steigt das Risiko des kurzfristigen Totalausfalls einer Produktionskomponente mit steigendem Alter beziehungsweise Abnutzungsgrad derselben.
Insbesondere in Anlagen beziehungsweise Anlagenverbünden von mehreren Produktionsanlagen, in denen die Halbprodukte eine Vielzahl von Produktionsschritten durchlaufen müssen, ist ein längerer Ausfall einer Produktionsanlage beziehungsweise der Ausfall einer Einzelkomponente in einer Produktionsanlage mit sehr hohen Folgekosten verbunden. Einzelne Produktionskomponenten können, wie oben beschrieben, mit einem Zwischenspeicher fördertechnisch miteinander verbunden sein, so dass geringfügige Ausfallzeiten einer einzelnen Produktionskomponente abgepuffert beziehungsweise ausgeglichen werden können. Wenn beispielsweise Produkti- onskomponente A über einen geeigneten Zwischenspeicher Produktionskomponente B mit Halbprodukten versorgt, welche ihrerseits über einen geeigneten Zwischenspeicher Produktionskomponente C mit Halbprodukten versorgt, so kann bei Ausfall der Produktionskomponente B die Produktion für einen - der Größe der Zwischenpuffers entsprechenden - Zeitraum aufrecht erhalten werden, indem Produktionskomponente A den Zwischenspeicher vor Produktionskomponente B füllt und Produktionskomponente C den Zwischenspeicher nach Produktionskomponente B leert. Wenn die Kapazitäten der Zwischenspeicher erschöpft sind, müssen auch Produktionskomponente A und C mit der Produktion stoppen, ursächlich, weil eine einzige Produktionskomponente ausgefallen ist. In Produktionsanlagen werden Zwischenspeicher allerdings üblicherweise möglichst klein gehalten, beziehungsweise sind gar nicht vorhanden.
Ein kurzfristiger Ausfall einer oder mehrerer Produktionskomponenten kann somit zu einer Behinderung der Produktion, Produktionsausfall, Qualitätsabsenkung und damit auch zu erhöhten Aufwendungen, insbesondere hinsichtlich Zeit, Material, Kosten, führen. Aus diesem Grunde werden üblicherweise in bestimmten Zeiträumen Wartungsarbeiten an den verschiedenen Produktionskomponenten durchgeführt. Dies kann in einem einfachen Fall beispielsweise eine Reinigung ausgewählter produktionsrelevanter Bauteile, auch mehrmals am Tag, und/oder in einem festen Zeitintervall beinhalten. Eine Wartung kann aber auch den Austausch besonders beanspruchter produktionsrelevanter Bauteile beinhalten, wie zum Beispiel den Austausch eines Werkzeuges jeweils am Wochenende. Aufgrund der häufigen Durchführung solcher geringfügiger beziehungsweise geringwertiger Wartungsarbeiten sind die notwendigen Zyklen, innerhalb derer solche Wartungsarbeiten durchgeführt werden sollten, zumeist innerbetrieblich gut bekannt.
Gemäß eines Wartungsplanes sind neben den geringfügigen und/oder geringwertigen Wartungsarbeiten insbesondere auch umfangreichere Wartungsarbeiten, wie beispielsweise das Richten eines Greiferwerkzeuges für einen Roboter oder die LJ- berprüfung eines Robotergetriebes, üblicherweise in längeren Zeitintervallen, beispielsweise Wochen oder Jahren, durchzuführen. Diese Zeitintervalle sind zumeist vom Hersteller der entsprechenden Produktionskomponente beziehungsweise der Produktionsanlage fest vorgegeben. Aufgrund der hohen Folgeschäden bezie- hungsweise Folgekosten, welche mit einem Ausfall einer Produktionskomponente verbunden sein können, werden die Wartungsintervalle für umfangreichere Wartungsarbeiten zumeist konservativ, also kurz, bemessen. Das heißt, auch unter ungünstigen Randbedingungen bezüglich Art und Dauer der Benutzung der Produktionskomponente soll die Ausfallwahrscheinlichkeit derselben stets unterhalb eines akzeptierten Grenzwertes befindlich sein, was durch genügend kurze Wartungsintervalle erreicht wird.
Um den Wartungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es üblich, den Zustand der einzelnen Produktionskomponenten messtechnisch anhand geeigneter Messgrößen zu erfassen und daraus mittels eines geeigneten Verfahrens zur Zu- standsbewertung die Notwendigkeit für eine Wartung abzuleiten, wenn der jeweilige Zustand der Produktionskomponente dies erfordert. Analog ist es Aufgabe eines solchen Verfahrens, die Durchführung einer turnusmäßigen Wartung zu verhindern, wenn der Zustand der jeweiligen Produktionskomponente keine Wartung erfordert. Eine Angabe für eine eventuelle Wartung umfasst neben der Angabe der durchzuführenden Wartungstätigkeit auch den Zeitraum, innerhalb dessen diese Wartung durchgeführt werden sollte.
Messgrößen, aus denen der Zustand einer Produktionskomponente ableitbar ist, können beispielsweise eine elektrische oder mechanische Leistung, eine Temperatur und/oder eine Durchflussmenge sein. Insbesondere die integrale Betrachtung solcher Messgrößen über einen bestimmten Zeitraum führt zu Kenndaten, welche zur Zustandsbewertung der Produktionskomponente herangezogen werden können. Dies können beispielsweise sein: durchschnittlicher Energieverbrauch, maximaler Energieverbrauch, Anzahl von Produktionszyklen, Betriebsdauer seit Erstinbetriebnahme, Betriebsdauer seit letzter Wartung oder Durchflussvolumen eines flüssigen Mediums seit letzter Wartung. Aus diesen Kenndaten können dann mit geeigneten Verfahren zur Zustandsbewertung bewertete Aussagen über den Zustand der Komponente gemacht werden, die beispielsweise eine Ausfallwahrscheinlichkeit der jeweiligen Produktionskomponente oder die zu erwartende Qualität des von dieser Komponente durchzuführenden Produktionsschrittes angeben. Diese quantifizierten Zustandsangaben werden dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Produktionsplanung als weitere Eingangsgrößen zugeführt.
Die vorstehend beschriebenen Randbedingungen und/oder Eingangsgrößen für die Erstellung eines Produktionsplanes offenbaren eine Flexibilität beziehungsweise ein Optimierungspotential, das heißt, es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Erreichung eines vorbestimmten Produktionszieles. Welche der verschiedenen Möglichkeiten unter Berücksichtigung der gegebenen Zielvorstellungen die geeignetste ist, kann durch geeignete Zielfunktionen spezifiziert werden. Diese können beispielsweise angeben, dass die Gesamtanlage in einem vorgegebenen Zeitraum möglichst viele Produkte herstellen soll und/oder dass der Energieverbrauch bei der Herstellung von Produkten möglichst gering zu halten ist und/oder dass der Wartungsaufwand minimal zu halten ist und/oder dass Produkte in der höchstmöglichen Qualität hergestellt werden.
Da sich die Zielfunktionen einander auch widersprechen beziehungsweise entgegenstehen können, beispielsweise höchstmögliche Qualität und/oder minimaler Wartungsaufwand und/oder minimaler Zeitaufwand, kann entweder nur eine Zielfunktion oder mehrere untereinander priorisierte Zielfunktionen angegeben werden. Die Angaben für die Zielfunktion resultieren aus den Anforderungen, die an den jeweiligen herstellenden Betrieb aus seinem Umfeld heraus gestellt werden. Diese können sich bei verändertem beziehungsweise sich ändernden Umfeld ebenfalls ändern, beispielsweise wenn aus Imagegründen und/oder ökologischen Betrachtungen heraus ein niedriger Energieverbrauch an Bedeutung gewinnt.
Als Variationsspielraum bei der Erstellung des Produktionsplanes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind unter anderem die zuvor erwähnten Flexibilitäten bei den Produktzielen, den Produkten sowie den Produktionsanlagen beziehungsweise Produktionskomponenten sowie beim individuellen Wartungsbedarf anzusehen.
Demgemäß kann der bezüglich der angegebenen Zielfunktionen erstellte Produktionsplan Informationen enthalten, welche Produktionskomponenten im Einzelfall für die Herstellung der jeweiligen Produkte benutzt werden und/oder in welcher zeitli- chen Abfolge die jeweiligen Produkte herzustellen sind und/oder in welchem Zeitraum die jeweiligen Produkte hergestellt werden sollen.
So kann es sinnvoll sein, bei Vorhandensein mehrerer Produktionspfade für ein und dasselbe Produkt den Produktionspfad mit dem geringsten Ausfallrisiko der beteiligten Komponente mögfichst hoch auszulasten und einen parallelen Produktionspfad mit höherem Ausfallrisiko nur minimal auszulasten, so dass ein eventueller Ausfall einer Produktionskomponente möglichst geringen Einfluss auf die gesamte produzierte Stückzahl hat. Hierbei wird ausgenutzt, dass es möglich sein kann, von den Spezifikationen her identische Produkte ein und derselben Produktart in einer nichtidentischen zeitlichen Reihenfolge und/oder mit nicht denselben Produktionskomponenten zu produzieren.
Auch kann es sinnvoll sein, eine außerplanmäßige Wartung einer Komponente mit hohem Ausfallrisiko anzufordern, dabei für den Wartungszeitraum zwar einen Produktionsausfall hinzunehmen, aber nach abgeschlossener Wartung die Komponente mit hoher Auslastung und geringem Ausfallrisiko wieder in die Produktion einzube- ziehen. Der Produktionsausfall bei einer möglichen außerplanmäßigen Wartung kann weiterhin dadurch minimiert werden, dass unter Ausnutzung des geforderten Produktionszeitraumes für die verschiedenen Produkte im Wartungszeitraum nur solche Produkte hergestellt werden, für deren Herstellung die in Wartung befindliche Produktionskomponente gar nicht benötigt wird. So kann es möglich sein, dass auch eine außerplanmäßige Wartungsmaßnahme keinen Produktionsausfall nach sich zieht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet eine Einbeziehung beziehungsweise Berücksichtigung der mit der jeweiligen Produktionskomponente zustandsbedingt produzierbaren beziehungsweise erreichbaren Qualität in die Produktionsplanerstellung beziehungsweise die Produktionsplanung und/oder den jeweiligen Produktionsplan. Diese kann variieren und insbesondere mit steigendem zeitlichen Abstand von der letzten Wartung und abhängig von deren Nutzung sinken. So ist es verfahrensgemäß insbesondere möglich, Produkte, welche geringe Qualitätsanforderungen an den jeweiligen Produktionsschritt stellen, möglichst von denjenigen Produktionskomponenten herstellen zu lassen, welche aufgrund von Abnutzungserscheinungen zwar nicht mehr die höchste, aber eine innerhalb der Produktspezifikationen liegende Qualität erwarten lassen.
Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass hochwertige beziehungsweise hochwertigere Produktarten vorzugsweise von den Produktionskomponenten hergestellt werden, welche das geringste Ausfallrisiko aufweisen beziehungsweise die höchste Qualität erwarten lassen.
Weiterhin kann vorteilhaft die Möglichkeit vorgesehen sein, den Wartungsplan für die jeweiligen Produktionskomponenten entsprechend den Produktionsbedürfnissen unter Einhaltung der gegebenen Randbedingungen bei der Erstellung des Produktionsplanes zu modifizieren. So erstellt ein Verfahren zur Zustandsbewertung für die einzelnen Produktionskomponenten keine direkte Wartungsanfrage, welche in den Wartungsplan eingetragen wird, sofern die Randbedingungen eingehalten sind, sondern es stellt vielmehr Daten über Art und Zeitraum des Wartungsbedarfes als Eingangsgröße für das Verfahren zur Produktionsplanung zur Verfügung. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, dass zur Optimierung der Produktionsplanung auch die Ausnutzung des Spielraumes einbezogen wird, der sich aus frühestem und spätestem Termin für anstehende Wartungsarbeiten ergibt.
Demzufolge erfolgt die Wartungsanfrage in diesem Fall verfahrensgemäß bereits bei der Erstellung des jeweiligen Produktionsplanes und zwar unter Berücksichtigung und/oder Einbeziehung einer optimalen/optimierten Produktionsplanung und des jeweiligen Zustandes der Produktionskomponenten sowie deren individuellen Ausfallrisikos. Wenn der angefragte Wartungszeitraum innerhalb der gegebenen Randbedingungen liegt, wird der angefragte Termin im Wartungsplan vermerkt und es erfolgt die Übermittlung dieser Daten an das Verfahren zur Zustandsbewertung. Darauf basierend ermittelt dieses erneut den Wartungsbedarf.
Des Weiteren wird die gestellte Aufgabe durch ein entsprechendes System zur Ausführung des vorgenannten Verfahren zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage mit wenigstens zwei Produktionskomponenten gelöst. Das System umfasst dabei wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem oder mehreren Mitteln, mit welchen im Zusammenwirken mit wenigstens einer Daten- und/oder Informationsquelle wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität wenigstens eines zu produzierenden Produktes und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten umfasst, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfassbar und verarbeitbar und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellbar ist.
Vorteilhaft kann es sich bei den Datenquellen dabei um in einem verteilten Netzwerk angeordnete Datenverarbeitungseinrichtungen und/oder Datenbanken- und/oder - Sspeicher und/oder Management- und/oder MES -Systeme handeln.
Systemgemäß ist vorteilhaft weiterhin vorsehbar, dass der quantifizierte Zustand einer jeweiligen Produktionskomponente das Alter der Produktionskomponente und/oder einen kalkulatorischer Wert der Produktionskomponente und/oder die bisherige Einsatzdauer der Produktionskomponente und/oder deren Laufzeit und/oder die bisher aufgetretenen Ausfälle beziehungsweise bisher aufgetretenen Fehler der Produktionskomponente sowie deren Häufigkeit berücksichtigt und/oder einbezieht beziehungsweise beinhaltet.
Auch ist weiterhin vorsehbar, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt,, welche Produktionskomponenten für die Herstellung jeweiliger Produkte nutzbar und/oder einsetzbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens ein Mittel vorgesehen, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt, in welcher zeitlichen Abfolge jeweilige Produkte mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produzierbar sind.
In Weiterbildung des Systems kann wenigstens ein Mittel vorgesehen sein, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt, in welchem Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produzierbar ist. Darüber hinaus ist ebenfalls vorstellbar wenigstens ein Mittel vorzusehen, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt wann eine jeweilige Produktionskomponente für die Produktion zur Verfügung steht beziehungsweise verfügbar ist.
Dementsprechend kann der zustandbezogen optimierte Produktionsplan Informationen und/oder Angaben darüber umfassen in welcher zeitlichen Abfolge die jeweiligen Produkte mit welchen Produktionskomponenten zu produzieren sind und/oder in welchem Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten zu produzieren ist und/oder in welcher Menge und/oder Qualität ein jeweiliges Produkt zu produzieren ist..
Vorteilhaft ist weiterhin wenigstens ein Mittel vorsehbar, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß identische Produkte ein und derselben Produktart auch in einer nicht-identischen zeitlichen Abfolge und/oder mit nicht denselben Produktionskomponenten produzierbar sind.
Eine Weiterbildung des Systems sieht wenigstens ein Mittel vor, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass hochwertige Produkte mit Produktionskomponenten hergestellt und/oder verarbeitet werden, welche ein geringes Ausfallrisiko aufweisen und/oder welche eine, insbesondere spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß, hohe Qualität des jeweiligen Teilproduktionsschrittes erwarten lassen und/oder gewährleisten.
Auch kann wenigstens ein Mittel vorgesehen sein, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass Produkte mit geringen Qualitätsanforderungen mit denjenigen Produktionskomponenten hergestellt werden, welche unter Berücksichtigung der vorgegebenen Qualitätsparameter des herzustellenden Produktes eine geringe zu erwartende Qualität des jeweiligen Teilproduktionsschrittes aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das System wenigstens ein Mittel umfassen, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes bei einer niedrigen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlagen festlegt beziehungsweise bewirkt, dass be- stimmte Produktionskomponenten in der Produktionsplanung für einen bestimmten Zeitraum nicht berücksichtigt werden und/oder ausgeschlossen werden.
Die weitere Darlegung der Erfindung sowie weiterer vorteilhafter Weiterbildungen und Ausgestaltungen erfolgt nachstehend anhand einer Figur sowie des zugehörigen Ausführungsbeispieles.
Es zeigt:
Fig. 1 : ein beispielhaft ausgebildetes System zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens inklusive der jeweiligen Informationsflüsse in modularer Umsetzung
In der einzigen Figur ist ein beispielhaft ausgebildetes System zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens inklusive der jeweiligen Informationsflüsse in modularer Umsetzung gezeigt, wobei verfahrengemäß zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten aufweist, und wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellt wird.
Die Ausführung des Verfahrens erfolgt dabei auf einem beispielhaft ausgebildeten System zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage mit wenigstens zwei Produktionskomponenten, welches einen modularen Aufbau aufweist und wenigstens eine übergeordnete Datenverarbeitungseinrichtung sowie Mittel um- fasst, welche wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten umfasst, sowie wenigstens einen quantifizierten Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten zu erfassen und verarbeiten und resultierend einen zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellen. Bei den einzelnen Modulen kann es sich dabei um unterschiedliche Daten- und/oder Informationsquellen, wie beispielsweise Datenbanken, System zur Zustandbewertung, Datenspeicher, MES (Manufacturing Execution System), Monitoring System und dergleichen und/oder die zugehörigen Computerprogrammprodukte handeln, wobei jedes Modul, insbesondere in einem verteilten Netzwerk, beispielsweise jeweils einer Datenverarbeitungsanlage zugeordnet ist und/oder auf dieser lauffähig sein kann. Mehrere Module können auch derselben Datenverarbeitungsanlage zugeordnet sein und/oder auf dieser ausgeführt sein. Alle beteiligten systemgemäßen Module sind in geeigneter Weise untereinander verknüpft, um einen Daten- und/oder Informationsaustausch untereinander durchführen zu können. Sofern mehrere Datenverarbeitungsanlagen beziehungsweise -Eeinrichtungen beteiligt sind, sind auch diese in einer für einen Datenaustausch geeigneten Form miteinander verbunden. Hierbei beinhaltet ein erstes Modul 11 insbesondere Daten über das Produktionsziel, welche im Zusammenwirken mit den übrigen Modulen einem übergeordneten Verarbeitungsmodul 15 mit der übergeordneten Datenverarbeitungseinrichtung zur Verfahrensausführung und/oder Umsetzung, als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt sind und resultierend die Erstellung eines zustandsbezogen optimierten Produktionsplans bewirkt ist. Ein weiteres zweites Modul 12 stellt dem übergeordneten Modul 15 beispielsweise Daten und/oder Informationen der jeweiligen Produktspezifikation als weitere Eingangsgrößen zur Verfügung, ein drittes Modul 17 die Nenndaten der Produktionsanlage und ein viertes Modul 18 eine oder mehrere Zielfunktionen, anhand derer die Strategie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Produktionsplanung bestimmt wird. Ein fünftes Modul 13 beinhaltet aus einer Zustandsbewertung resultierte, bewertete Daten über den Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten, ein sechstes Modul 19 beinhaltet Daten/Informationen über terminlich betriebliche Randbedingungen der Produktionsanlage. Beide Module, das fünfte sowie das sechste Modul, 13, 19 stellen die jeweiligen Daten/Informationen sowohl einem siebten Modul 16, welches Daten/Informationen über den Wartungsplan enthält, als auch dem übergeordneten Modul 15 zur Verfügung. Das übergeordnete Modul 15 stellt als verfahrensgemäßes Ergebnis sowohl dem siebten Modul 16 Wartungsdaten/- informationen als auch einem achten Modul 14 Daten über die Produktion für einen zukünftigen Zeitraum zur Verfügung. In einem Szenario erfolgt die laufende Produktion, wie oben beschrieben, anhand eines Produktionsplanes, welcher zuvor durch das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 unter Berücksichtigung der im ersten bis dritten, im fünften und sechsten Modul 11 -13,17 und 19 definierten Randbedingungen erstellt wurde. Störungen der Anlage liegen nicht vor. Das Optimierungskriterium, welches im vierten Modul 18 zuvor durch den Disponenten der Anlage definiert wurde, ist die bevorzugte Benutzung der Produktionskomponenten mit der höchsten Effizienz.
Das fünfte Modul 13, welches die Zustandsbewertung der einzelnen Produktionskomponenten durchführt, zeigt einen sprungartigen Abfall der Effizienz einer Produktionskomponente A von 99% auf 65%. Diese Bewertung bleibt über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise 30 Minuten nahezu konstant. Das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 erstellt nach diesem Zeitraum anhand der geänderten Randbedingungen einen aktualisierten Produktionsplan, welcher ab diesem Moment für die Produktion verwendet wird. In diesem wird die Produktionskomponente A nicht mehr bevorzugt benutzt. Weiterhin wird ein Wartungsbedarf für Produktionskomponente A ermittelt und datentechnisch an das siebte Modul 16 übertragen.
Je gravierender ein Absinken der durch das fünfte Modul 13 ermittelten Effizienz einer Produktionskomponente ist, desto kürzer ist der Zeitraum, innerhalb dessen ein aktualisierter Produktionsplan zu erstellen und zu verwenden ist. Bei einem schlagartigen Abfall auf 0% kann der Zeitraum, innerhalb dessen ein aktualisierter Produktionsplan zu erstellen und zu verwenden ist, auch nur wenige Minuten betragen, bei einem über mehrere Tage andauernden Effizienzabfall kann der Zeitraum beispielsweise 48 Stunden betragen.
In einem anderen Szenario erfolgt die laufende Produktion ebenfalls anhand eines Produktionsplanes, welcher zuvor durch das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 unter Berücksichtigung der im ersten bis dritten, im fünften und sechsten Modul 11 - 13,17 und 19 definierten Randbedingungen erstellt wurde. Es ist gemäß dem im siebten Modul 16 abgelegten Wartungsplan eine präventive und zeitunkritische Wartung einer Produktionskomponente B vorgesehen, welche im Produktionsplan dementsprechend im vorgesehenen Wartungszeitraum nicht für die Produktion eingeplant ist. Durch einen unerwarteten neuen und kurzfristig zu realisierenden Auftrag steigt die Quantität der herzustellenden Produkte, wie datentechnisch im ersten Modul 11 hinterlegt. Basierend auf diesen neuen Randbedingungen ermittelt das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 einen neuen Produktionsplan und einen neuen Wartungsplan, der insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, dass die notwendige, aber nicht zeitkritische Wartung der betroffenen Produktionskomponente B um einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise 4 Wochen, verschoben wird. Die hierdurch entstehende bisher nicht eingeplante Produktionskapazität wird genutzt, um die Produkte für den neuen Auftrag zeitnah herzustellen.
Ein weiterer zusätzlicher Auftrag kann bei der Erstellung eines weiteren Produktionsplanes durch das übergeordnete Verarbeitungsmodul 15 möglicherweise nicht mehr zeitnah berücksichtigt werden, weil die Wartungsmaßnahme an der Produktionskomponente B nicht mehr ohne vertretbares Risiko zu verschieben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wobei wenigstens eine Eingangsgröße, welche Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten aufweist, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfasst und verarbeitet wird und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein quantifizierter Zustand einer Produktionskomponente das Alter der jeweiligen Produktionskomponente berücksichtigt und/oder beinhaltet beziehungsweise umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein quantifizierter Zustand einer Produktionskomponente einen kalkulatorischen Wert der Produktionskomponente berücksichtigt und/oder beinhaltet beziehungsweise umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein quantifizierter Zustand einer Produktionskomponente die bisherige Einsatzdauer der jeweiligen Produktionskomponente berücksichtigt beinhaltet beziehungsweise umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Quantifizierung des Zustandes einer Produktionskomponente die bisher aufgetretenen Ausfälle beziehungsweise bisher aufgetretenen Fehler der Produktionskomponente sowie deren Häufigkeit berücksichtigt und/oder verarbeitet werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Produktionsplan zusätzliche Informationen darüber aufgenommen werden, welche Produktionskomponenten für die Herstellung jeweiliger Produkte benutzt werden beziehungsweise zu benutzen sind.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Produktionsplan zusätzliche Informationen darüber aufgenommen werden, in welcher zeitlichen Abfolge jeweilige Produkte mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produziert werden sollen beziehungsweise zu produzieren sind.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Produktionsplan zusätzliche Informationen darüber aufgenommen werden, in welchem Zeitraum jeweilige Produkte mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produziert werden sollen.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erfasst und/oder verwertet wird, wann eine jeweilige Produktionskomponente für die Produktion zur Verfügung steht.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erfasst und/oder verwertet wird, dass spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß identische Produkte ein und derselben Produktart auch in einer nichtidentischen zeitlichen Abfolge produzierbar sind.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erfasst und/oder verwertet wird, dass spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß identische Produkte ein und derselben Produktart auch mit nicht denselben Produktionskomponenten produzierbar sind.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung .hochwertiger Produkte diejenigen Produktionskomponenten ausgewählt und/oder bestimmt werden, welche ein geringes Ausfallrisiko aufweisen.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von hochwertigen Produkten diejenigen Produktionskomponenten ausgewählt und/oder bestimmt werden, welche eine, insbesondere spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß, hohe Qualität, des jeweiligen Teilproduktionsschrittes erwarten lassen beziehungsweise gewährleisten.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Produkten mit geringen Qualitätsanforderungen diejenigen Produktionskomponenten ausgewählt und/oder bestimmt werden, welche unter Berücksichtigung der vorgegebenen Qualitätsparameter des herzustellenden Produktes eine geringe Qualität des jeweiligen Teilproduktionsschrittes erwarten lassen..
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer niedrigen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlagen bestimmte Produktionskomponenten für einen vorbestimmbaren Zeitraum nicht berücksichtigt und/oder nicht ausgewählt beziehungsweise bestimmt werden.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wartungsplan für die Produktionskomponenten auf Grundlage des Produktionsplanes und mindestens einer zusätzlichen Eingangsgröße erstellt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Eingangsgröße der Zustand der wenigstens einer jeweiligen Produktionskomponente berücksichtigt und/oder verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Eingangsgröße der turnusmäßige Wartungszyklus der Einzelkomponenten berücksichtigt und/oder einbezogen beziehungsweise verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung des Wartungsplans terminliche und/oder betriebliche Randbedingungen wie beispielsweise Pausenzeiten, Werksferien oder Wochenenden berücksichtigt und/oder verwendet beziehungsweise einbezogen werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung des Wartungsplans auch anhand beziehungsweise unter Berücksichtigung der zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlage innerhalb eines möglichen Wartungszeitraumes durchgeführt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung des Wartungsplans im Falle einer hohen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlage die Wartungsarbeiten bevorzugt in die produktionsfreie Zeit gelegt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung des Wartungsplans im Falle einer niedrigen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlage die Wartungsarbeiten bevorzugt in die Produktionszeit gelegt werden.
23. System zur Erstellung eines Produktionsplanes für eine Produktionsanlage, welche wenigstens zwei Produktionskomponenten aufweist, wobei wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, welche ein oder mehrere Mittel aufweist, mit welchen im Zusammenwirken mit wenigstens einer Daten- und/oder Informationsquelle wenigstens eine Eingangsgröße, die Angaben über Art und Quantität zu produzierender Produkte und/oder Art und Beschaffenheit der jeweiligen Produktionsanlage und/oder wenigstens einer ihrer Produktionskomponenten umfasst, sowie wenigstens ein quantifizierter Zustand einer oder mehrerer Produktionskomponenten erfassbar und verarbeitbar und resultierend ein zustandsbezogen optimierter Produktionsplan erstellbar ist..
24. System nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den unterschiedlichen Daten- und/oder Informationsquellen um wenigstens eine Datenbank und/oder ein System zur Zustandbewertung und/oder einen Datenspeicher und/oder ein MES (Manufacturing Execution System) und/oder ein Monitoring System handelt.
25. System nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mo- dularen Aufbau besitzt.
26. System nach einem der vorherigen Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Daten und/oder Informationsquelle als wenigstens ein Modul in einem verteilten Netzwerk eingebunden ist.
27. System nach einem der Ansprüche 25 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Module in Kommunikations- und/oder Wirkverbindung stehen.
28. System nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei der quantifizierte Zustands einer jeweiligen Produktionskomponente das Alter der Produktionskomponente und/oder einen kalkulatorischer Wert der Produktionskomponente und/oder die bisherige Einsatzdauer der Produktionskomponente und/oder deren Laufzeit und/oder die bisher aufgetretenen Ausfälle beziehungsweise bisher aufgetretenen Fehler der Produktionskomponente sowie deren Häufigkeit berücksichtigt und/oder einbezieht beziehungsweise beinhaltet.
29. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt,, welche Produktionskomponenten für die Herstellung jeweiliger Produkte nutzbar und/oder einsetzbar sind.
30. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt,, in welcher zeitlichen Abfolge jeweilige Produkte mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produzierbar sind.
31. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes zusätzliche Informationen darüber verwertet und/oder berücksichtigt, in welchem Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten produzierbar ist..
32. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt wann eine jeweilige Produktionskomponente für die Produktion zur Verfügung steht.
33. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktionsplan Informationen und/oder Angaben darüber aufweist in welcher zeitlichen Abfolge die jeweiligen Produkte mit welchen Produktionskomponenten zu produzieren sind und/oder in welchem Zeitraum das jeweilige Produkt mit dafür vorgesehenen Produktionskomponenten zu produzieren ist und/oder in welcher Menge und/oder Qualität ein jeweiliges Produkt zu produzieren ist..
34. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß identische Produkte ein und derselben Produktart auch in einer nicht-identischen zeitlichen Abfolge und/oder mit nicht denselben Produktionskomponenten produzierbar sind..
35. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass hochwertige Produkte mit Produktionskomponenten hergestellt und/oder verarbeitet werden, welche ein geringes Ausfallrisiko aufweisen und/oder welche eine, insbesondere spezifikationsgemäß und/oder anforderungsgemäß, hohe Qualität des jeweiligen Teilproduktionsschrittes erwarten lassen und/oder gewährleisten.
36. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes verwertet und/oder berücksichtigt, dass Produkte mit geringen Qualitätsanforderungen mit denjenigen Produktionskomponenten hergestellt werden, welche unter Berücksichtigung der vorgegebenen Qualitätsparameter des herzustellenden Produktes eine geringe zu erwartende Qualität des jeweiligen Teilproduktionsschrittes aufweisen.
37. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass dass wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, welches bei der Erstellung des Produktionsplanes bei einer niedrigen zu erwartenden Auslastung der Produktionsanlagen bestimmte Produktionskomponenten in der Produktionsplanung für einen bestimmten Zeitraum nicht berücksichtigt und/oder ausschließt sind.
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