WHITE BOX APS: Kombination von Optimierung und Erfahrungswissen

APS-Systeme tragen seit Jahren dazu bei, beträchtliche Erfolge bei der Reduzierung von Lagerbeständen und der Erhöhung der Liefertreue zu erreichen. Trotz ihrer Leistungskraft sind sie meist nicht in der Lage, praxistauglich Optimierungsalgorithmen mit dem Erfahrungswissen des Planers zu kombinieren. Als „Black Box“ errechnen diese traditionellen Systeme ein Ergebnis, das dem Planer nicht transparent ist und nicht oder nur marginal geändert werden kann. Der WHITE BOX APS-Ansatz zeigt auf, wie die Vorteile einer Optimierung genutzt werden können und dem Planer zugleich Transparenz und flexible Eingriffsmöglichkeiten eröffnet werden.
Advanced Planning and Scheduling (APS)-Systeme unterstützen eine vorausschauende Planung über mehrere Wertschöpfungsstufen vom Lieferanten bis zum Kunden – oder auch darüber hinaus. Dazu ermitteln sie Abhängigkeiten zwischen Prozessen und deren Auswirkung auf Terminierung und Kapazitätsbedarf. Die Planung und Terminierung der Prozesse wird unterstützt durch Visualisierungen, Regeln und Optimierungsverfahren.

Wassermann gehörte in den 1980er Jahren zu den ersten Anbietern von APSSystemen, wobei damals der Fokus auf der Visualisierung und der interaktiven Planung lag. Zu jenem Zeitpunkt wurde einzig das Prinzip der minimalen Verschwendung verfolgt und eine konsequente Rückwärtsterminierung ohne Berücksichtigung kapazitiver Grenzen ausgeführt. Diesem Ansatz liegt die Annahme zu Grunde, dass sich die Organisation der Auftragslage anpassen kann.

Existieren jedoch mehrere Engpässe, die bereits rund um die Uhr ausgelastet sind und nicht substituierbar sind, wird Kapazität zur harten Randbedingung. Ist gleichzeitig das Auftragsvolumen sehr hoch oder die Produktionsstruktur sehr komplex – z. B. wenn mehrere Vorgänge eines Auftrages am selben Engpass bearbeitet werden – erweist sich eine Optimierung oder Automatisierung als willkommene Unterstützung.

Die meisten APS-Systeme legen den Schwerpunkt auf eben diese Optimierung und überspringen dabei die Grundlagen zur interaktiven Planung ganz oder teilweise.

Wie optimal ist eine Optimierung?

Mathematisch gesehen liefert eine Optimierung stets das beste Ergebnis, allerdings nur entsprechend der definierten Zielsetzungen und Randbedingungen. Für die Kernaufgaben der APS-Systeme – Produktionsplanung und Terminierung – ist es aufgrund der kombinatorischen Möglichkeiten der Reihenfolgebildung jedoch nicht möglich, eine mathematische Optimierung durchzuführen. Stattdessen werden mathematische Heuristiken verwendet, die in absehbarer Zeit eine möglichst gute Lösung finden. Diese Heuristiken werden meist ebenfalls als Optimierung bezeichnet. Diesem Sprachgebrauch schließen wir uns an.