Die Produktionsplanung und -steuerung (PPS) ist ein Teilgebiet der Produktionswirtschaft, das der Produktionstechnik und der Wirtschaftsinformatik besonders nahesteht. Die PPS beschäftigt sich mit der operativen, zeitlichen, mengenmäßigen und wenn nötig auch räumlichen Planung, Steuerung und Kontrolle, damit zusammenhängend auch der Verwaltung aller Vorgänge, die bei der Produktion von Waren und Gütern notwendig sind. Technische Rahmenbedingungen werden in der Arbeitsvorbereitung geplant. Diese unterteilt sich in die beiden Gebiete Arbeitsplanung oder Fertigungsplanung sowie die Arbeitssteuerung, welche mit der Produktionsplanung und -steuerung identisch ist.
Überblick Die Produktionsplanung und -steuerung bildet heute nach wie vor den Kern eines jeden Industrieunternehmens. Im Vordergrund steht die Optimierung des gesamten Produktionssystems. Produktionssysteme beschreiben die ganzheitliche Produktionsorganisation und beinhalten die Darstellung aller Konzepte, Methoden und Werkzeuge, die in ihrem Zusammenwirken die Effektivität und Effizienz des gesamten Produktionsablaufes ausmachen.
Die PPS teilt sich auf in die Produktionsplanung, die die Vorgänge mittel- bis kurzfristig vorplant, und die Produktionssteuerung, die anhand dieser Planung die Aufträge freigibt und steuert. Beide Bereiche greifen ineinander und sind insbesondere in kleinen bis mittelgroßen Betrieben meist auch in einem Verantwortungsbereich zusammengefasst.
In der Literatur herrscht keine Einigkeit über eine einheitliche Benennung und Aufteilung der einzelnen Schritte der PPS. Diese werden oftmals in unterschiedlicher Detaillierung aufgeführt und wurden von einem Autorenteam tabellarisch erfasst, systematisiert und gegenübergestellt.
Teile der PPS sind die Produktionsprogrammplanung, die Materialbedarfsplanung, die Termin- und Kapazitätsplanung, die Auftragsfreigabe und die Auftragsüberwachung.H.-P. Wiendahl: Betriebsorganisation für Ingenieure. 7. Auflage. Hanser Verlag, München 2010, S. 249 ff., insb. S. 257.
Eine Übersicht über die Aufgaben der PPS liefert das Aachener PPS-Modell. Hier findet eine Gliederung in Kern-, Netzwerk- und Querschnittsaufgaben statt. Während die Kernaufgaben wie z. B. die Produktionsprogramm- und Produktionsbedarfsplanung die Abwicklung eines Auftrags vorantreiben sollen, dienen die Querschnittsaufgaben (z. B. Controlling, Auftragsmanagement) der bereichsübergreifenden Integration und Optimierung der PPS. Vor dem Hintergrund der Organisationsstruktur von Produktionsnetzwerken mit verteilten, lokalen Unternehmenseinheiten ist eine strategische Gestaltungsebene als Grundlage der strategisch/taktischen Planung notwendig. Diese Planungselemente werden unter den Netzwerkaufgaben zusammengefasst.
Ein weiteres Modell zur PPS ist das Hannoveraner Lieferkettenmodell.
Die Prozesse der PPS werden durch softwaregestützte PPS-Systeme durchgeführt, häufig sind diese integrativer Bestandteil eines Enterprise-Resource-Planning Systems. Erste Ansätze integrierter Systeme wurden Anfang der 70er Jahre unter anderem von IBM mit COPICS entwickelt.
Traditionelle PPS-Systeme basieren auf einem sukzessiven Planungskonzept. Die Aufgaben der Produktionsplanung und -steuerung werden in Teilprobleme zerlegt, die hintereinander gelöst werden. Jedoch sind die Übergänge zwischen den einzelnen Punkten oftmals fließend.
Die massenhafte Verbreitung technisch komplexer Produkte und stetige Verkürzung der Produktlebenszyklen führen seit einigen Jahren zu einem ständig steigenden Entsorgungsbedarf, dieser führt zu steigender Relevanz der Demontageplanung und -steuerung (DPS). Die DPS ist weitestgehend analog zur PPS konzipiert.
Produktionsplanung
Die Produktionsplanung lässt sich nach Erich Gutenberg unterteilen in
Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung (MRP I; auch Bereitstellungsplanung als Teil innerbetrieblicher Logistik) und Produktionsprozessplanung (auch Ablauf- bzw. Produktionsdurchführungsplanung)
Produktionsprogrammplanung Im Rahmen der Produktionsprogrammplanung beschäftigt man sich mit der lang-, mittel- und kurzfristigen Planung, wobei Parameter wie Kapitalbindung, Fristigkeit und Korrigierbarkeit der Fehler entscheidend sind, ob sie einen strategischen oder operativen Charakter tragen. Bei langfristiger Planung (ab 3 Jahren) ist die Frage über Marktsegmente und entsprechende Produkte zu klären, die den Schwerpunkt unternehmerischer Aktivitäten bilden sollen. Mittelfristig (Quartals-, Jahresplanung) werden Produktgruppen geplant, so dass kurzfristig (unterjährig) lediglich über die Menge herzustellender Produkte zu entscheiden ist.
Die Erstellung eines Produktionsprogramms ist bei variantenreichen und komplexen Erzeugnissen ein iterativer Planungsprozess, der sich über einen langen Zeitraum erstreckt. Daraus haben sich spezifische Methoden und Verfahren der Planung von Produktionsprogrammen entwickelt, wie dies bspw. im Automobilbau der Fall ist. Hier wird zunächst der langfristige Absatz je Land oder Absatzmarkt geschätzt, wobei unterschiedliche stochastische Prognoseverfahren eingesetzt werden. Aus dem prognostizierten Absatz wird der absatzorientierte Vertriebsplan erstellt, aus dem der fertigungsorientierte Produktionsplan abgeleitet wird. Vertriebs- und Produktionspläne enthalten noch keine konkreten Produkte, sondern nur aggregierte Produktionsmengen für die verschiedenen Produktarten (z. B. PKW, LKW, Omnibus) und deren Produktklassen bzw. Produktfamilien (z. B. VW Golf, VW Passat, VW Polo usw.). Erst relativ spät werden die Produktionsprogramme erstellt, in denen die echten Fahrzeugbestellungen der Kunden oder Händler stehen.W. Herlyn: PPS im Automobilbau. Hanser Verlag, München 2012, S. 121 ff.
Der Vertriebsplan ist marktbezogen, während der Produktionsplan werksbezogen ist und zugleich die Produktionskapazitäten beschreibt. Erst im Kurzfristzeitraum werden die Vertriebs- und Produktionsprogramme erstellt. Zuerst wird auf Basis der tatsächlichen Kundenaufträgen das marktorientierte Vertriebsprogramm erstellt, aus dem das Produktionsprogramm abgeleitet wird. Wegen der Variantenvielfalt und aufgrund von Restriktionen (z. B. Produktions- oder Lieferkapazitäten) wird dabei das Produktionsprogramm geglättet, wobei das Ziel der Produktion ist, alle Kundenbestellungen so rechtzeitig fertigzustellen, dass sie dem Vertrieb bzw. dem Kunden vereinbarungsgemäß übergeben werden können. Die meisten Unternehmen streben inzwischen an, möglichst nur noch Produkte nach Kundenauftrag (Build-to-Order) herzustellen und damit dem mass-customization nahezukommen.W. Herlyn: PPS im Automobilbau. 2012, S. 57 ff. Auf Basis des verbindlichen Produktionsprogramms für Enderzeugnisse (Produkt) können Fertigungsprogramme (Fertigungsauftrag) für die benötigten Herstellteile und die Lieferprogramme (Lieferabruf) für erforderlichen Kaufteile abgeleitet werden. Dazu müssen die Produktionsprogramme über Stücklisten in ihre Komponenten (Teile und Baugruppen) aufgelöst werden.
Materialbedarfsplanung Ausgehend vom Primärbedarf (verkaufsfähige und nachgefragte Enderzeugnisse) wird in der Materialbedarfsplanung ermittelt, welche Mengen an Rohstoff oder Rohteilen, Zwischenprodukten, Einzelteilen und Baugruppen (= Sekundärbedarf) zur Deckung des Primärbedarfs benötigt werden. Hierzu müssen die Komponenten, aus denen sich das Erzeugnis zusammensetzt, in Stücklisten oder Arbeitsplänen dokumentiert sein. Für alle Komponenten (Einzelteile und Baugruppen), die in der Stückliste vorkommen, sollte es auch eine technische Zeichnung geben, die den aktuellen Konstruktionsstand beschreibt, um die Konsistenz von kaufmännischen, produktionstechnischen und konstruktiven Daten und Prozessen sicherzustellen. Das Erzeugnis wird mit Hilfe dieser Stücklisten und Arbeitspläne sukzessiv in seine Komponenten zerlegt; dafür gibt es unterschiedliche Verfahren der Stücklistenauflösung, die sich an der Art der Stücklistendarstellung orientieren. Aus der Stücklistenauflösung erhält man zunächst den Bedarf an höheren Baugruppen und Einbauteilen. Mit Hilfe von Dispositionsparametern (z. B. Losgröße, Vorlauf-/Lieferzeit, …) können daraus die Fertigungs- und Lieferprogramme für die Baugruppen abgeleitet werden. Diese werden wiederum mit Hilfe von Stücklisten in kleinere Baugruppen und Einbauteile zerlegt, die wiederum die Grundlage für die nächste Stufe der Materialbedarfsplanung sind usw. usf. Die letzte Stufe der Stückliste sind immer die Einbauteile; diese sind entweder Kaufteile, die von anderen Herstellern beschafft werden müssen, oder Herstellteile, die vom Unternehmen selber hergestellt werden. Für die Fertigung dieser 'Hausteile' müssen die notwendigen Rohteile, Materialien und Rohstoffe eingekauft werden, die in einem Arbeitsplan dokumentiert werden (s. Eigenfertigung oder Fremdbezug).
In Industriezweigen mit technisch komplexen und variantenreichen Erzeugnissen, wie bspw. in der Automobilindustrie, ist die Ermittlung des Sekundärsbedarfs besonders aufwendig. Sie erfordert zuerst die Auflösung der Produktdefinition aus der individuellen Kundenbestellung mit Hilfe einer Varianten-Stückliste. Aufgrund der Variantenvielfalt wird das Produkt über Merkmale definiert, wobei ein Produktkonfigurator dem Kunden bei der Auswahl seiner gewünschten Merkmale hilft und ihn auf die zulässigen/unzulässigen Merkmalskombinationen hinweist. Anhand der Produktdefinition, die zwingender Bestandteil des Kundenauftrags ist, kann aus einer Komplex- bzw. Maximal-Stückliste eine auftragsbezogene Stückliste für ein einzelnes Produkt generiert werden, die alle benötigten Baugruppen und Teile enthält.W. Herlyn: Zur Problematik der Abbildung variantenreicher Erzeugnisse in der Automobilindustrie. 1990, S. 75 ff. Die Zusammenfassung aller so ermittelten singulären Sekundärbedarfe stellt den Ausgangspunkt für die Ermittlung des Nettobedarfs sowie der Auftragsbildung für Kauf- und Herstellteile dar. Dabei müssen verschiedene Restriktionen berücksichtigt werden, durch den der ermittelte Sekundärbedarf zeitlich und mengenmäßig an die vorhandenen Produktions- und Transportbedingungen angepasst wird: Produktions- und Transportkapazitäten, Losgrößen, Arbeitszeiten, Transportzeiten etc.H.-P. Wiendahl: Betriebsorganisation für Ingenieure. 2010, S. 315 ff.P. Schönsleben: Integrales Logistikmanagement. 2016, S. 250 ff.
Produktionsprozessplanung Diese umfasst die Losgrößenplanung Termin- und Kapazitätsplanung Reihenfolgeplanung und Feinterminierung
Losgrößenplanung Die Losgrößenplanung bestimmt wie viele Aufträge eines Produktes zu einem Los zusammengefasst werden können, so dass die Summe aus den entstehenden Produktions-, Lagerhaltungs-, Rüst- und Reinigungskosten minimiert wird. Die optimale Losgröße kann auf Grund von mangelnden Kapazitäten nicht immer realisiert werden und muss zu Lasten der Kosten gesplittet werden.
Termin- und Kapazitätsplanung Sobald die zu produzierenden Mengen bekannt sind, wird mit der Terminplanung begonnen. Mittels der Durchlaufterminierung werden früheste und späteste Termine für die Durchführung einzelner Arbeitsschritte geplant. Anschließend muss die Frage geklärt werden, ob die erforderlichen Kapazitäten für das Produktionsprogramm vorhanden sind. Dies wird in der Kapazitätsterminierung grob geplant. Bei Kapazitätsengpässen müssen einzelne Arbeitsschritte in andere Zeiträume verschoben werden. Sobald dies geschehen ist, können grob terminierte Aufträge an die Produktionssteuerung weitergegeben werden.
Reihenfolgeplanung und Feinterminierung Bei der Feinplanung wird festgelegt, welche Maschinen bestimmten Aufträgen zugeordnet werden. Kurzfristige Aufgaben der Produktionssteuerung sind vor allem in Zusammenhang mit kurzfristigen Änderungen in der Auftrags- oder Kapazitätsrealität zu sehen: ungeplanter Ausfall einer Maschine oder Anlage bzw. eines Mitarbeiters unerwartete Kundenaufträge mit hoher Priorität.