Produktionsfeinplanung mit künstlicher Intelligenz

Künstliche Intelligenz ermöglicht Dallmer, das Optimum aus der Produktionsfeinplanung herauszuholen
Künstliche Intelligenz ermöglicht Dallmer, das Optimum aus der Produktionsfeinplanung herauszuholen – Bild: Anatoly-Stojko / Dreamstime

Seit rund drei Jahren setzt Dallmer, ein Spezialist für Entwässerungstechnik, auf ein Optimierungstool als Erweiterung der ERP-Funktionalitäten im Bereich Planung und Disposition ein. Zudem wurde jüngst auch ein KI-gestütztes PPDS (Production Planning und Detailed Scheduling) für die Produktions- und Reihenfolgeplanung implementiert. Ziel dabei war es, das in die Jahre gekommene Feinplanungstool zu ersetzen und damit sowohl die Planungsqualität als auch den Automatisierungsgrad zu erhöhen.

Aufgabe des neuen PPDS-Systems ist es, eine integrierte Betrachtung von Mengen, Kapazitäten und benötigten Ressourcen zu ermöglichen und dabei ein optimales Planungsergebnis zu erzielen. Aufgrund der hohen Komplexität mit einem unüberschaubaren Lösungsraum sind konventionell entwickelte PPDS-Systeme diesen Anforderungen nicht gewachsen. Daher trifft man im betrieblichen Alltag eher auf solche Systeme, die zur Visualisierung des aktuellen Produktionsplans dienen, der auf Basis vergleichsweise weniger standardisierter Parametern erstellt wurde. In ihm sind leider niemals wirklich alle bestehenden Restriktionen berücksichtigt. Für die Berechnung mit konventionellen mathematischen Methoden fehlt die Rechenleistung. Infolgedessen weicht die reale Produktion fast immer vom Soll ab und Disponenten müssen sich deshalb oft auf die Expertise Fertigungsleitung verlassen, um die Lieferbereitschaftsziele dennoch sicherstellen.

PPDS mit KI

Dallmer verfolgt jedoch das Ziel, wöchentlich einen wirklich umsetzbaren Produktionsplan zu erzeugen, der bereits alle bekannten bestehenden Restriktionen in der Produktion sowie die Verfügbarkeit der benötigten Ressourcen wie Maschine, Material oder Personal berücksichtigt und der bei neuen Ereignissen auch noch kurzfristig auf den tagesaktuellen Stand optimiert werden kann. Hier sollte künstliche Intelligenz helfen. Deren Einsatz war jedoch mit einigen Anforderungen verbunden:

  • Scorefunktionen zur Bewertung der Lösungsszenarien und zur Abbildung der unternehmensspezifischen Zielgrößen wie Termineinhaltung, Produktivität und Durchsatz
  • Ein Arbeitsplanmodell zur genauen und flexiblen Abbildung der Produktionsabläufe
  • Eine übersichtliche Darstellung des Planungsergebnisses in Form eines interaktiven Ganttcharts

Aufgrund der Empfehlungen der Unternehmensberatung Abels & Kemmner, die auch die Einführung begleitet hat, entschied sich Dallmer für das KI-basierte PPDS-System der SCT Supply Chain Technologies, das die oben genannten Funktionen abdeckt. Die KI-Algorithmen erkennen während der Optimierung, welche Veränderungen, sogenannte Moves, zu einer Verbesserung führen und welche nicht. Dabei werden alle Änderungen am Produktionsplan durch die Scorefunktionen bewertet und geprüft, ob sich eine Verbesserung eingestellt hat. Ist dies der Fall, wird die Vorgängerlösung verworfen und ab da die aktuelle Lösung als Optimum behalten, bis eine noch bessere Lösung gefunden wird. Die KI erkennt, in welche Richtung die nächsten Moves zu tätigen sind und welche Bereiche ausgelassen werden können. So müssen nicht alle möglichen Szenarien durchgerechnet werden, sondern lediglich die erfolgsversprechenden.

Termineinhaltung geht vor

Dallmer legt bei der Einstellung der Scorefunktionen das größte Gewicht auf die Termineinhaltung, um die Kundenzufriedenheit sicherzustellen. Zweitwichtigstes Kriterium ist die Produktivität, was sich durch die Vermeidung von Rüstprozessen und Maschinenstillständen äußert. Soll ein Auftrag gegenüber anderen Aufträgen Vorrang erhalten, lässt sich dies über sogenannte externe Prioritäten realisieren, die bei der Scoreberechnung berücksichtigt werden und bei der Bevorzugung solcher Aufträge zu einem besseren Ergebnis führen.

Zur Abbildung der Arbeitsprozesse konnte das klassische Arbeitsplanmodell, wie man es etwa von ERP-Systemen kennt, nicht dienen. Von großer Bedeutung war den Beteiligten etwa die Abbildung der Rüstprozesse im Kunststoffbereich, da hierfür nur speziell geschultes Personal eingesetzt werden kann. Dieses Rüstpersonal ist in der Optimierung als möglicher Engpass besonders zu berücksichtigen. Deshalb kommt im neuen System ein individuell entwickeltes Arbeitsplanmodell zum Einsatz, bei dem Arbeitsgänge in beliebig viele Arbeitsgangabschnitte, sogenannte Tasks, unterteilt werden können. So können beliebige Abläufe dargestellt werden und zu jedem Task beliebige Ressourcen (z.B. Rüstpersonal, Material oder Werkzeuge etc) zugeordnet werden. Sollten alternative Ressourcen vorhanden sein, so lassen sich diese ebenfalls pro Task definieren. Somit ist nun erstmals eine umfängliche Prüfung auf die Verfügbarkeit der erforderlichen Ressourcen möglich und der erstellte Produktionsplan in allen Belangen umsetzbar.

Transparenz durch Ganttchart

Das interaktive Ganttchart gibt einen schnellen Überblick über das Planungsergebnis. Je Arbeitsplatz wird die Abfolge der einzelnen Tasks dargestellt. Die Abhängigkeiten der Tasks untereinander werden auch als grafische oder tabellarische Netzstruktur abgebildet. Diese Netzstrukturen zeigen auch Problemstellen auf, wenn beispielsweise eine zu späte Materialbestellung den pünktlichen Start eines Tasks verhindert. Möchte die Fertigungssteuerung eine Veränderung des Plans manuell vornehmen, erfolgt dies über ein Kontextmenü. Dabei wird neben den möglichen Platzierungen des Tasks nach der Änderung auch die Bewertung der Verschiebung anhand der Scorefunktionen angezeigt. Zudem erhält der Fertigungssteuerer die Liste aller anderen Tasks, die durch seinen Zug verändert wurden. Über die integrierte Undo-Funktion kann er seinen Eingriff schnell und einfach wieder zurücknehmen.

Termintreue erhöht

In der Summe konnte Dallmer bereits binnen weniger Monate postive Ergebnisse in der Feinplanung erzielen und die Termintreue merklich erhöhen. „Das System liefert schneller bessere Ergebnisse trotz gestiegener Komplexität“, erklärt Maik Babucke, Leiter des Auftragszentrums bei Dallmer. In einem nächsten Schritt sollen auch die externen Dienstleister über dieses Tool gesteuert werden.



  • BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

    BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik hat seine bestehende Cyber-Sicherheitswarnung für die Schwachstelle in der Java-Bibliothek Log4j auf Rot hochgestuft.

    mehr lesen: BSI warnt vor Schwachstelle in Java-Bibliothek Log4j

  • Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

    Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

    Zwei von drei Unternehmen stehen Open Source aufgeschlossen gegenüber, so eine Bitkom-Studie. 25 Prozent der Befragten verfolgen beim Einsatz von Open-Source-Software eine Strategie.

    mehr lesen: Open-Source-Einsatz oftmals ohne Strategie

  • Ixon verlegt  Firmensitz

    Ixon verlegt Firmensitz

    Mit der Verlegung des Firmensitzes ins niederländische Boxmeer will sich der IIoT-Spezialist Ixon für weiteres Mitarbeiterwachstum rüsten. Zugleich erhofft sich das Unternehmen durch die Nähe zur deutschen Grenze größeres Potenzial…

    mehr lesen: Ixon verlegt Firmensitz

  • Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

    Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

    Siemens Mobility und RazorSecure haben eine Kooperationsvereinbarung unterzeichnet, um Betreibern von Schienenfahrzeugen weltweit verbesserte Lösungen für die Cybersicherheit im Bahnverkehr anbieten zu können.

    mehr lesen: Siemens Mobility kooperiert mit RazorSecure

  • Neues Mitglied in der Geschäftsführung

    Neues Mitglied in der Geschäftsführung

    Mit der Berufung von Sarah Bäumchen in die Geschäftsleitung baut der ZVEI seine Führungsspitze aus. Bäumchen soll darüber hinaus das Berliner Büro des Verbands leiten.

    mehr lesen: Neues Mitglied in der Geschäftsführung

  • 5 wichtige Faktoren

    5 wichtige Faktoren

    Die fortschreitende Digitalisierung macht Cyber-Angriffe für Unternehmen zunehmend geschäftskritisch. Sicherheitslücken nutzen Cyber-Kriminelle gezielt für ihre mehrstufigen Attacken.

    mehr lesen: 5 wichtige Faktoren

  • Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

    Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

    Rockwell Automation hat neue Investitionen bekannt gegeben, mit denen die Cybersecurity-Angebote für Informationstechnologie (IT) und Betriebstechnologie (OT) erweitert werden.

    mehr lesen: Rockwell Automation gibt neue Initiative bekannt

  • CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

    CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

    Der Netzwerkperimeter hat für die Sicherheit in einer Zeit der verstärkten Nutzung von Cloud-Services und Automatisierungslösungen sowie der Remote-Arbeit an Bedeutung verloren.

    mehr lesen: CyberArk stellt Blueprint für die Umsetzung vor

  • Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

    Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

    Im Projekt ‚Datenfabrik.NRW‘ erarbeiten vier Fraunhofer-Institute (Entwurfstechnik Mechatronik IEM, Materialfluss und Logistik IML, Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB und Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS) Anwendungen für den Einsatz von künstlicher…

    mehr lesen: Lösungen für Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

  • Was Unternehmen beim KI-Einsatz heute anders machen würden

    Was Unternehmen beim KI-Einsatz heute anders machen würden

    Nahezu die Hälfte der für eine Reichelt Elektronik-Studie befragten Unternehmen würde Implementierung von künstlicher Intelligenz nach heutigem Stand anders angehen. Beispielsweise würden sie Mitarbeiter stärker einbeziehen.

    mehr lesen: Was Unternehmen beim KI-Einsatz heute anders machen würden

  • Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

    Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

    Um Produktionssysteme in der Automobilindustrie schneller, flexibler und effizienter zu gestalten soll im Forschungsprojekt ’Software-Defined Manufacturing für die Fahrzeug- und Zulieferindustrie (SDM4FZI)‘ eine neue technologische Grundlage entwickelt werden.

    mehr lesen: Softwarebasis für flexiblere Automobilfertigung

  • Wieder mehr Kurzarbeit im November

    Wieder mehr Kurzarbeit im November

    Erstmals seit Februar ist die Zahl der Kurzarbeitenden in Deutschland wieder gestiegen. Wie das Ifo Institut mitteilt, waren im November 10.000 Beschäftigte mehr in Kurzarbeit als noch im Oktober.

    mehr lesen: Wieder mehr Kurzarbeit im November