Welche Anforderungen leiten sich aus zunehmender Volatilität und den Visionen von Industrie 4.0 für die Planungs- und Steuerungssysteme des Gesamtunternehmens ab?

Das sogenannte Internet der Dinge gilt als Enabler der vierten industriellen Revolution.
Dabei geht es um autonome eingebettete Systeme, die drahtlos untereinander und mit dem
Internet vernetzt sind. Im Rahmen der vom Internet getriebenen 4. Industrielle Revolution  werden autonome, selbststeuernde, wissensbasierte und sensorgestützte Produktionssysteme entwickelt.
In der Produktion entstehen dabei sogenannte Cyber-Physical Production Systems (CPPS) mit intelligenten Maschinen, Lagersystemen und Betriebsmitteln, die eigenständig Informationen austauschen, Aktionen auslösen und sich gegenseitig selbstständig steuern. In der Smart Factory herrscht eine völlig neue Produktionslogik: Die Produkte sind eindeutig identifizierbar, jederzeit lokalisierbar und kennen ihre Historie, den aktuellen Zustand sowie alternative Wege zum Zielzustand. Die eingebetteten Produktionssysteme sind vertikal mit betriebswirtschaftlichen
Prozessen in Fabriken und Unternehmen vernetzt.

Die vertikale Vernetzung eingebetteter Systeme mit betriebswirtschaftlichen Prozessen in Fabriken und Unternehmen und deren horizontale Vernetzung
zu verteilten, in Echtzeit steuerbaren Wertschöpfungsnetzwerken führen wie oben ausgeführt nun zur vierten Stufe der Industrialisierung – der „Industrie 4.0“.  -> Quelle: Umsetzungsempfehlungen Industrie 4.0

Die traditionellen PPS-Systeme orientieren sich in erster Linie an technischen Zielen. Aus diesem Grund erlauben Sie es nicht, die ökonomischen Wirkungen bestimmter Steuerungen
zu verdeutlichen. In künftigen Steuerungskonzepten muß eine Orientierung an den ökonomischen Wirkungen erfolgen, d.h., derartige Systeme müßen die Möglichkeit eröffnen, den Einfluß einer Steuerung auf die Kosten und Erlöse und die Kapitalbindung zu analysieren. Erst diese ökonomische Bewertung schafft die Voraussetzungen, um die Fertigungssteuerung mit den Unternehmenszielen rückzukoppeln. Gesucht ist dann nicht mehr eine Steuerung mit hoher Termintreue und kurzen Durchlaufzeiten; es wird vielmehr ein Steuerungsergebnis angestrebt, bei dem die Termintreue mit geringen Kosten zu realisieren ist. Durchlaufzeit- und Kostenkalküle sind keinesfalls stets identisch, da eine veränderte Durchlaufzeit durchaus zu steigenden, aber auch sinkenden Kosten führen kann. Quelle: Adam, Produktionsmanagement    

Netzbasierte Dienste, Digitale Produktgedächtnisse, Sensornetzwerke und intelligente eingebettete Systeme eröffnen einen Blick in die aktuellen Zustände von Produkten und Ressourcen in Echtzeit.
Die heute vielfach beobachtbare Kluft zwischen dem Zustand der realen Welt und ihrem digitalen Abbild in Planungs- und Buchhaltungssystemen wird durch die direkte Beobachtbarkeit von technischen Prozessen und Warenströmen kleiner. Damit wird die Vision der betriebsparallelen und prädiktiven Simulation von kritischen technologischen Prozessen oder von Logistikszenarien Realität.
Für die Anwenderbranchen von ITK ist die Systemgrenzen-überschreitende Vernetzung über die verschiedenen Handlungsebenen von der Maschinen- und Fertigungssteuerung zur Planung der Unternehmensressourcen eine besondere Herausforderung. Quelle: (Scheer)
 

Vor dem Hintergrund zunehmend volatilerer Absatz- und Beschaffungsmärkte sowie der oben beschriebenen Entwicklungen stellt sich die Frage, wie die betriebswirtschaftlichen Planungs- und Steuerungskonzepte der Unternehmen diese Entwicklung zielführend begleiten können.
Es zeigt sich auch heute schon (ohne Industrie 4.0), dass die traditionellen Planungsprozesse und Systeme der zunehmen Komplexität und Volatilität nicht mehr gewachsen sind.
Es ist heute für die meisten Unternehmen nicht mehr hinnehmbar, dass Planungsprozesse jährlich in einem Zeitraum von 3-6 Monaten mit großem Ressourceneinsatz betrieben werden und am Ende dieses Prozesses dann eine sog. „Punktplanung“ d.h. ein auf bestimmten Annahmen und Prämissen beruhende Planungsversion herauskommt.
Den gängigen Planungssystemen und Modellen liegen oft restriktive Annahmen zugrunde, die sich in der Regel durch Mittelwertbildungen oder Punktschätzungen der Eingabevariablen (Absatzmengen, Rohstoffpreise, Verkaufspreise etc.) ergeben.
Werden die Annahmen und Schätzungen der Eingabevariablen für die Unternehmensplanung nicht in der notwendigen Angemessenheit in Frage gestellt, so wird dem Planungsrisiko nur unzureichend Rechnung getragen. Die ermittelten Werte der Unternehmensplanung reagieren fast immer sehr empfindlich gegenüber geringfügigen Änderungen der Eingabevariablen. Fortschrittliche Planungs- und Simulationssysteme müssen daher in der Lage sein, Alternativen und Bandbreiten (bspw. veränderte Preis-Situationen auf den Märkten wie Rohstoffpreise, Energiepreise, Verkaufspreise etc. und/oder signifikante Mengenänderungen) vollständig und konsistent auf allen Detailstufen und in allen Dimensionen abzubilden. Im Hinblick auf Planung, Simulation und Steuerung benötigen wir in der Zukunft Lösungen die in der Lage sind, in einem Ein-Schritt-Rechenmodell "InMemory" sekundenschnell über alle betrieblichen Funktionsbereiche hinweg Echtzeitsimulationen durchzuführen. Alle Artikel, Kunden, Stücklisten, Arbeitspläne, Arbeitsplätze, Kostenstellen, Maschinen, Kostenträgerkalkulationen etc. müssen in allen Ausprägungen und Dimensionen sekundenschnell durchgerechnet und bspw. zu GuV, MER, Bilanz, Cash-Flow-Statement, Kapazitätsübersicht etc. aggregiert werden können. Die „Durchrechnung“ voll integrierter Planungsszenarien sollte nicht mehr Tage oder Wochen, sondern lediglich wenige Sekunden dauern.
Damit wäre es auch möglich, die jährlichen Planungs-Rituale komplett abzuschaffen und durch rollierende Prognosen und Forecasts (auch bei sehr großen Datenmengen) zu ersetzen. Hieraus resultiert zum einen eine enorme Prozesskosten- und Zeitersparnis. Zum anderen kann flexibel und in Echtzeit auf Markveränderungen und/oder veränderte Situationen in der Produktion reagiert werden. Zudem können alle signifikanten Zustandsänderungen in der Produktion in Echtzeit im Hinblick auf die Auswirkungen auf Kosten, Ergebnis, Deckungsbeiträge, GuV, Liquidität etc. sichtbar gemacht werden.

Prof. Dr. Heinrich Müller, einer der Pioniere der Plaut – Gruppe, hat schon Anfang der neunziger Jahre die Forderung aufgestellt, dass integrierte Unternehmensplanungssysteme zukünftig in der Lage sein müssten komplexe Datenmodelle von Industrieunternehmen in allen Detailstufen abzubilden und die Auswirkungen von Veränderungen unabhängiger Parameter ohne Zeitverzug und auf allen Darstellungsebenen sichtbar zu machen:

„Geschlossene Simulationsmodelle, die die bestehenden Kapazitäten eines Unternehmens etwa in Form eines komplexen Gleichungssystems beschreiben, und die die Auswirkungen von Veränderungen unabhängiger Parameter ohne Zeitverzug und auf allen Darstellungsebenen sichtbar machen, sind für den großtechnischen Einsatz bisher noch nicht verfügbar. Derartige Unternehmensmodelle könnten im Zuge der Ermittlung der Plan-Bezugsgrößenmengen aufgrund des Absatz-Wunschprogramms selbsttätig und in vernachlässigbarer Zeit Engpässe aufdecken. Die Maßnahmen zur Vermeidung des zunächst nur rechnerisch ermittelten Engpasses, beispielsweise durch „Verdopplung“ der installierten Engpasskapazität (durch Überlegung bezüglich eines Übergangs von Einschicht- zu Zweischichtbetrieb) sowie die Rückwirkungen auf das Absatzprogramm sollten sofort sichtbar gemacht werden können. Integrierte Planungs- und Simulationssysteme für die Datenstruktur von Groß-Unternehmen fehlen heute noch vollständig. Es bleibt daher zu wünschen, dass fortschrittliche Softwarehäuser nicht nur integrierte Abrechnungssysteme, sondern in Zukunft auch integrierte Planungssysteme anbieten, die die heute in größeren Industriebetrieben
immer noch sehr zeitaufwendigen, teils EDV-maschinellen, teils manuellen Planungsaktivitäten –  bis zwei Monate intensiver Arbeit sind die Regel – auf einen wesentlich kürzeren Zeitumfang reduzieren. Dann würde den Planungsfachleiten auch weit mehr Zeit als heute für kreative Überlegungen zur Verfügung stehen, insbesondere bezüglich aller Vorschläge zur Beseitigung von Engpässen.“

Müller, „prozesskonforme Grenzplankostenrechnung“, 1993

Diese Forderung ist vor dem Hintergrund der sich abzeichnenden Industrialisierung 4.0 aktueller denn je. Eine Echtzeitsteuerung sollte sich nicht nur auf die Mengen- und Zeitgerüste in der Produktion beschränken sondern im Rahmen ganzheitlicher integrierter Unternehmensmodelle eine vollständige Integration auf allen Detailebenen und zwischen allen Teilplänen in Echtzeit ermöglichen:

Die AEP AG hat gemeinsam mit ihren Kooperationspartnern Planungs- und Steuerungssysteme entwickelt, die die skizzierten Anforderungen vollumfänglich erfüllen können.

Alle zur Planung erforderlichen Mengen- und Werteflüsse sind in einem einzigen System abgebildet. Die Absatzmengen werden über Arbeitsplan-, Stücklisten-/Rezepturenauflösungen in Verbindung mit der Ziel-Bestandsplanung in Produktionsmengen und Zeitbedarfe überführt. Das gesamte Mengengerüst ist mit den entsprechenden Parametern (Verkaufspreise, Konditionen, Einkaufspreise, Kostentarife etc.) zur Werteplanung verbunden. Änderungen in bestimmten Teilbereichen des Mengenflusses oder der Preisparameter (Absatzplan, Produktionsplan, Bestandsplan) wirken sich ohne Zeitverzug und unmittelbar in der Werteplanung (GuV, MER, Bilanz, Cash-Flow, Kostenstellenplanung etc.) aus. Eine komplette Durchrechnung aller betrieblichen Teilpläne benötigt bei Industrieunternehmen mit komplexen Produktprogrammen in ERP-Systemen zum Teil mehrere Stunden oder gar Tage. Bei Einsatz unserer optionalen Realtime-Simulationslösungen kann der Zeitbedarf auf wenige Sekunden reduziert werden. Ein Serienfertiger mit mehrstufiger Fertigung und über 20.000 Fertigartikeln benötigt bspw. für die komplette Durchrechnung nur noch ca. 1 Sekunde! Das System vermeidet darüber hinaus jegliche Inkonsistenzen. Die aufwändige Abstimmung von Inkonsistenzen zwischen den betrieblichen Teilplänen entfällt vollständig.


Welche Vorteile ergeben sich aus der vollständigen Integration in Verbindung mit der hohen Rechengeschwindigkeit?

- Die jährlichen in einem Zeitraum von mehreren Monaten durchgeführten "Planungsrituale" können nahezu komplett entfallen d.h. es kann ohne nennenswerten Aufwand eine monatlich rollierende Planung realisiert werden

- Die Prozesskosten zur Erstellung der Planung können um mindestens 80% gesenkt werden

- Das Management kann sich auf die wirkliche wichtigen Themen im Rahmen der Planung konzentrieren da ein Großteil der Koordinations- und Abstimm-Meetings komplett entfallen

- Das Controlling kann sich auf seine eigentlichen Aufgaben konzentrieren d.h. Abweichungsanalyse, Alternativensuche, Erstellung von Szenarien, Gegensteuerungsmaßnahmen etc.

- Forecasts, Simulation und Szenarien können permanent mitlaufend "auf Knopfdruck" oder ereignisgesteuert erstellt werden d.h. sofern sich signifikante Änderungen von Rohstoffpreisen, Auftragseingängen, Lieferzeiten, Kapazitätsauslastungen etc. ergeben sind die Auswirkungen auf Ergebnis, Liquidität, Bilanz etc. sofort sichtbar. Hiermit wird erstmals eine wirkliche "Echtzeitsteuerung" des Unternehmens möglich.

- vor dem Hintergrund der Durchrechnung in Echtzeit und der vollständigen Integration wird eine vorausschauende Problemerkennung möglich. Dadurch wird wertvolle Zeit gewonnen, um fundierte Entscheidungen auf Basis verschiedener Lösungsalternativen zu treffen.



- Die Verantwortlichen Mitarbeiter in der Produktion erhalten nur noch wirklich realisierbare Produktionsprogrammplanungen, da innerhalb des Systems schon die Auswirkungen auf Mitarbeiter-/Maschinenkapazitäten, Rüstvorgänge, Durchlaufzeiten etc. kalkuliert und abgestimmt wurden. Aufwändige Abstimmrunden und "Neuaufwürfe" der Absatz-/Produktionsplanungen gehören damit endgültig der Vergangenheit an.

- es gibt keine Datentransfers zwischen ERP-System, Excel und sonstigen Planungsapplikation mehr.

- durch die signifikante Qualitätsverbesserung des gesamten Controlling-Systems kann ein wesentlich besseres Rating bei den finanzierenden Banken erreicht werden.