APS Qguar System
moderne Produktionsplanung
Automatische Produktionsterminierung unter Berücksichtigung der verfügbaren Ressourcen, der festgelegten Prioritäten und Ziele
- Nachrichten
- Anzeigen
Das APS (Advanced Planning and Scheduling) System ist eine Software zur Produktionsoptimierung und -terminierung in Echtzeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen ERP-Systemen berücksichtigt APS dynamisch die Ressourcenbeschränkungen (Maschinen, Materialien, Bediener) und ermöglicht so eine schnelle Reaktion auf Ausfälle und Auftragsänderungen.
Produktionsplanung und Terminierung von Produktionsaufträgen sind komplexe Prozesse. Sie erfordern ein hohes Maß an Erfahrung und Wissen, insbesondere im Bereich der Prozessoptimierung und des Managements kritischer Pfade.
Was ist das APS Qguar System?
Das APS (Advanced Planning & Scheduling) System von Quantum Qguar ist ein System zur automatischen und umfassenden Produktionsplanung und -terminierung. Das System ist mit zahlreichen ERP-Systemen kompatibel und ermöglicht die lang-, mittel- und kurzfristige Planung. Dies ermöglicht einen höheren Durchsatz, kürzere Durchlaufzeiten, eine optimierte Bestandsverwaltung und eine verbesserte Lieferleistung.
SYSTEM APS QGUAR – Beispielschirme
Produktionsplanung und -terminierung: Zeitrahmen
Produktionsplanung
Die Produktionsplanung (Grobplanung) im Rahmen des APS Qguar Systems ist die Phase vor der Produktionsterminierung, die darauf abzielt, die Machbarkeit des Plans mit begrenzten Ressourcen zu prüfen, ohne sich in Details zu verlieren. Der Zeithorizont für die Produktionsplanung wird in der Regel in Monaten, Quartalen und Jahren angegeben.
Wichtige Aspekte der Grobplanung:
- Schnelle Machbarkeitsstudie: Ermöglicht die schnelle Feststellung, ob die gesetzten Produktionsziele zu einem bestimmten Zeitpunkt mit den verfügbaren Ressourcen erreichbar sind.
- Vorläufige Ressourcenauslastung: Grobe Abschätzung der Maschinen- und Personalauslastung(Capacity Planning) ohne genaue Reihenfolge der Arbeitsgänge.
- Horizontale Optimierung: Erleichtert die frühzeitige Identifizierung von Engpässen (bottlenecks).
- Bildet die Grundlage für die detaillierte Terminierung (Detailed Scheduling) und ermöglicht die Aussortierung nicht durchführbarer Pläne vor der Maschinenauslastung.
Produktionsterminplan
Der Produktionsterminplan ist eine wesentlich detailliertere Zusammenfassung als ein Produktionsplan. Er stellt die Ebene dar, auf der man vom Allgemeinen zum Detaillierten übergeht. Dabei werden der Fertigungsplan und der Produktbaum in Produktions- und Prozessvorgänge unterteilt. Der Terminplan für jeden Vorgang weist die benötigten Ressourcen wie Arbeitsplätze, Maschinen, Rohstoffe und Arbeitskräfte zu. Der Zeithorizont ist viel kürzer als in einem Produktionsplan und umfasst Sekunden, Minuten, Stunden, Schichten und Tage. Zur Visualisierung des Produktionsterminplans wird in der Regel ein Gantt-Diagramm verwendet.
Das APS Qguar System automatisiert die Planungs- und Terminierungsprozesse unter Berücksichtigung von Prioritäten, Materialverfügbarkeit und anderen Ressourcen.
Welche Anwendungsbereiche bietet das APS Qguar System?
Wenn Ihr Unternehmen mit Excel-Tabellen zu kämpfen hat, die bei jeder Planänderung Probleme bereiten, ist APS die Lösung. Hier sind die Branchen, in denen diese Systeme am erfolgreichsten sind:
Automobilindustrie (Automotive)
Gilt als Wiege der fortschrittlichen Planung. Aufgrund der Vielzahl an Bauteilen und des Just-in-Time-Modells (JIT) kann schon eine 15-minütige Verzögerung eine Montagelinie zum Stillstand bringen.
- Herausforderung: Synchronisierung der Lieferungen von Hunderten von Subunternehmern mit einem dynamischen Montageplan.
- Rolle des APS Systems: Präzise Sequenzierung an den Linien unter Berücksichtigung von Umrüstungen und der Verfügbarkeit spezifischer Teile.
Lebensmittel- und FMCG-Produktion
Die wichtigsten Kriterien sind hier die Zeit und das Verfallsdatum.
- Herausforderung: Kurze Haltbarkeit der Rohstoffe, die Notwendigkeit, die Maschinen häufig zu reinigen (Allergene, wechselnde Geschmacksrichtungen) und starke Saisonabhängigkeit.
- Rolle des APS Systems: Optimierung der Produktionswarteschlange zur Minimierung von Reinigungsstillstandszeiten (z. B. Planung von hellen zu dunklen Produkten) und Vermeidung von Rohstoffverschwendung aufgrund von Verfallsdaten.
Elektronik- und High-Tech-Industrie
In der Elektronikbranche kann der Produktlebenszyklus kürzer sein als die Haltbarkeit eines Joghurts und die Anzahl der kleinen Bauteile (SMDs) auf einer einzigen Platine geht in die Tausende.
- Herausforderung: Häufige Konstruktionsänderungen (engineering changes) und hohe Volatilität der Nachfrage.
- Rolle des APS Systems: Verwaltung riesiger Materialstrukturen (BOMs) und schnelle Neuberechnung des Plans bei plötzlichen Halbleiter-Lieferengpässen.
Chemische und pharmazeutische Industrie
Es handelt sich um eine Welt der Prozess- und Chargenproduktion, in der es ein strenges technologisches Regime gibt.
- Herausforderung: Verwaltung der Produktquarantäne, strenge Chargenverfolgung und Kapazitätsbeschränkungen von Tanks/Reaktoren.
- Rolle des APS Systems: Aufnahme der Reife-/Kühlzeiten der Produkte als starre Randbedingung in den Terminplan.
Möbel- und Fensterherstellung
Eine Branche, die sich von der Handwerkskunst zur Massenindividualisierung (Mass Customisation) entwickelt hat.
- Herausforderung: Jeder Auftrag kann unterschiedlich sein (Profile, Abmessungen, Farben, Beschläge), was die manuelle Planung zu einem logistischen Albtraum macht.
- Rolle des APS Systems: Gruppierung von Aufträgen mit ähnlichen Parametern (z. B. gleiche Laminat-/Furnierfarbe) zur drastischen Reduzierung von Maschinenumstellungen.
Schwerindustrie und Maschinenbau
Einzel- oder Kleinserienfertigung mit sehr langen Zykluszeiten (z. B. Bergbaumaschinen, Schiffbau).
- Herausforderung: Sehr lange Betriebszeiten und gemeinsame Nutzung einzigartiger Ressourcen (z. B. große Brückenkräne oder spezialisierte Schweißer).
- Rolle des APS Systems: Terminierung unter Berücksichtigung der Verfügbarkeit nicht nur von Maschinen, sondern auch von Menschen mit bestimmten Fähigkeiten, basierend auf einer Kompetenzmatrix.
Wie funktioniert das APS Qguar System?
Das APS System ist mit Algorithmen ausgestattet, die die Erstellung eines Produktionsterminplans ermöglichen, der branchenunabhängig den Produktionsbedarf deckt. Die APS-Software ermöglicht die Terminplanung nach festgelegten Kriterien, wie z. B. die Abwicklung von Aufträgen in kürzester Zeit, die maximale Auslastung des Maschinenparks oder die Minimierung von Umrüstzeiten und -anzahl.
Mit dem System ist es möglich, nicht nur die Terminierung von Produktionsaufträgen auf den Maschinen zu planen, sondern auch die verfügbaren Produktionsressourcen wie Rohstoffe, Werkzeuge oder die Verfügbarkeit von Arbeitskräften zu überprüfen. Die Funktionen zur Priorisierung und Gewichtung einzelner Optimierungsparameter bieten Planern die Möglichkeit, den Planungsprozess präzise zu modellieren.
Das APS System unterstützt Vorwärts- und Rückwärtsplanungsmodelle. Die Terminierung unter Berücksichtigung von Engpässen ist ebenfalls möglich, um den Terminplan entsprechend zu optimieren. Um dem Benutzer die Arbeit zu erleichtern, ermöglicht das System die Terminierung und/oder Anzeige nur ausgewählter Planungsbereiche.
Algorithmen für die Produktionsplanung
Die wichtigsten Algorithmen, nach denen Qguar APS plant, sind:
- Fertigstellungstermin und Auftragspriorität;
- Position der Vorgänge in Aufträgen mit Attributhierarchie;
- die längste Vorlaufzeit;
- die kürzeste Vorlaufzeit.
Mit den entsprechenden Terminierungseinstellungen ist sowohl eine parallele Terminierung – Auftrag für Auftrag – als auch eine sequentielle Terminierung – Stufe für Stufe – möglich.
Intelligente Entscheidungsfindung in einem riesigen Raum möglicher Lösungen (Search Based AI).
Qguar APS verwendet Methoden aus den Bereichen Heuristik, Metaheuristik, Constraint Solving und suchbasierte KI. Es verwendet insbesondere Algorithmen wie: Tabu Search, Simulated Annealing, Late Acceptance, Hill Climbing. Diese Algorithmen stellen einen der grundlegenden Ansätze der künstlichen Intelligenz dar, um sehr große Räume möglicher Lösungen zu durchsuchen und diese iterativ zu verbessern. Auf diese Weise kann das System Millionen von Terminplanvarianten unter Berücksichtigung von technologischen Beschränkungen, Ressourcenverfügbarkeit, Lagerbeständen und Abhängigkeiten zwischen Vorgängen effizient analysieren und dann Lösungen auswählen, die die bestmögliche Effizienz im Produktionsprozess bieten.
Lösung von Ressourcen- und Lagerverfügbarkeitsbeschränkungen (KI-Optimierung).
Die Terminierung von Produktionsabläufen gehört zu den NP-vollständigen Problemen, d. h. zu den Problemen, bei denen die Anzahl der möglichen Lösungen exponentiell wächst. In einer typischen Fabrik übersteigt die Anzahl der Produktionsaufträge und Ressourcen die Rechenkapazität der größten Computer in einer endlichen, akzeptablen Zeitspanne. Diese hohe Rechenkomplexität bedeutet, dass weder ein Mensch noch ein einfacher Algorithmus eine gute Lösung finden kann.
Qguar APS gehört zur Kategorie der Constraint-Optimierung im Bereich der KI-Optimierung. Es bietet nicht die eine perfekte Lösung. Es generiert Millionen von Plänen, verbessert sie iterativ und findet den besten Plan in wenigen Sekunden.
Optimierung der Betriebskosten (Solver AI)
Qguar APS lernt nicht aus den Daten, sondern durchsucht den Lösungsraum nach den vom Menschen festgelegten Bedingungen und Optimierungszielen. Optimiert Entscheidungen, löst Planungsprobleme. Erzielt eine größere finanzielle Wirkung als ML-Modelle, da es die Betriebskosten direkt optimiert. Halluziniert nicht, zählt genau.
Produktionsplanung mit APS – welche Vorteile bietet sie?
Qguar APS ermöglicht eine grafische Visualisierung des Produktionsplans, um den Prozessablauf und seine zeitliche Positionierung in jeder Phase einfacher zu verwalten. Der Terminplan wird als Gantt-Diagramm dargestellt, in dem die Positionierung der Produktionsvorgänge an den Maschinen im Zeitverlauf dargestellt wird. Die grafische Benutzeroberfläche unseres APS Systems zeichnet sich durch Einfachheit aus, die eine schnelle Einarbeitung und intuitive Bedienung ermöglicht.
Das APS System unterstützt die Produktionslogistik effektiv, indem es die entsprechenden Analysewerkzeuge bereitstellt, sodass der Benutzer die gewünschten Daten leicht erhalten kann. Das Qguar APS Produktionsplanungssystem ist auf die Bedürfnisse vieler verschiedener Fertigungsmodelle zugeschnitten. Es eignet sich für:
- Einzelfertigung,
- Prozessfertigung,
- Großserienfertigung,
- Einzelteilfertigung.
Das APS System ermöglicht die manuelle Bearbeitung des vorgeschlagenen Plans durch eine Drag&Drop-Funktion.
APS und MES - Zusammenarbeit und Datenaustausch
Die optionale Integration des APS mit einer Software der MES-Klasse ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Abteilungen Planung und Produktion. Auf diese Weise können Planer plötzliche Ereignisse, die den Terminplan beeinflussen, wie z. B. Störungen, Ausfälle oder Verzögerungen bei der Ausführung, verfolgen und darauf rechtzeitig reagieren.
Durch die Kommunikation zwischen dem APS und dem MES System können auch aktualisierte Arbeitspläne sofort an die Produktionsstationen übermittelt werden. Das APS Programm von Quantum ist mit vordefinierten Berichten ausgestattet, um die Wirksamkeit des Planungsprozesses zu überprüfen. Dadurch kann der Planer schnell die folgenden Elemente ermitteln:
- durchschnittliche Vorlaufzeit oder Verzögerung,
- termingerechte Lieferungen und Ausführung der Arbeiten,
- Leerlauf- und Ausfallzeiten,
- den Grad der Umsetzung der Prioritäten.
Der Benutzer kann auch selbständig Berichte erstellen und konfigurieren, je nach den individuellen Bedürfnissen.
Dank der engen und umfassenden Kontrolle der Produktion ermöglicht das MES System eine Steigerung der Effizienz der Arbeitskräfte (Erfassung der ausgeführten Tätigkeiten) und der Maschinen (schnellere Reaktion auf Störungen und Ausfälle).
Wie lässt sich APS in andere IT-Systeme integrieren?
Um ein System der APS-Klasse in vollem Umfang nutzen zu können, ist es häufig erforderlich, es mit anderen IT-Systemen im Unternehmen zu integrieren (z. B. MES, ERP). Dies erfordert die Einrichtung geeigneter Schnittstellen für den Datenaustausch. Ein wichtiger Schritt bei der Integration von Systemen besteht darin, die Ereignisse zu ermitteln, die eine Meldung von einem System an ein anderes auslösen werden. Die beliebtesten Methoden zur Systemintegration sind:
- Schnittstelle für den Dateiaustausch – Systeme können über Datendateien kommunizieren. Dateien müssen ein standardisiertes Format haben, z. B. EDI – Electronic Data Interchange, XML – eXtensible Markup Language oder die immer beliebter werdende JSON – JavaScript Object Notation. Datendateien können direkt zwischen Anwendungen oder mithilfe von API (Application Programming Interface) ausgetauscht werden. API ist eine Reihe von Prozeduren, Kommunikationsprotokollen und Werkzeugen, die die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Programmen ermöglichen.
- Datenbanken – bei dieser Lösung wird eine zwischengeschaltete Datenbank verwendet, die von beiden Systemen gemeinsam genutzt wird. In diesem Fall aktualisieren integrierte Systeme ständig die Datenbank. In benutzerdefinierten Intervallen überprüfen beide Programme die Datenbank auf neue Informationen, die vom anderen System hinzugefügt wurden. Wenn sie vorhanden sind, aktualisieren die Programme ihre interne Datenbanken.
- Webdienste – Programme können Daten auch über eine Webschnittstelle austauschen. In einer solchen Konfiguration stellen beide Programme eine Kommunikation mit der Datenbank her, die sich in der Computing Cloud befindet. Dies geschieht über das http-Protokoll. Die Cloud-Datenbank überträgt Daten im XML-Format, die in beiden Systemen gespeichert werden.
- Standardschnittstelle – wenn die Systeme von einem Anbieter stammen, haben sie höchstwahrscheinlich bereits ihre eigene Schnittstelle. Eine solche Lösung gewährleistet in kurzer Zeit eine hohe Arbeitsstabilität. Es hilft auch, Situationen zu vermeiden, in denen die Schnittstelle von Grund auf neu erstellt werden muss und die Arbeit mehrere verschiedene Unternehmen umfasst.
Was bringt Ihnen das APS Qguar Programm?
- Kürzere Durchlaufzeiten und höhere Produktivität;
- Verbesserung des OTIF-Indikators (On-Time In-Full);
- Reduzierung der Lagerbestände;
- Begrenzung der Abweichung von Leistungsfristen;
- Minimierung der Umrüstzeiten und -mengen;
- Maximierung der Nutzung von Ressourcen;
- Höhere Qualität des Kundendienstes;
- Intuitive Bedienung;
- Kostensenkung;
- Möglichkeit der Umsetzung eines Produktionsterminplans ohne die Einbindung eines Systems der MES-Klasse.
Die wichtigsten Merkmale des APS Qguar Systems:
- Terminierung von Produktionsaufträgen mit Prozessschrittgenauigkeit (Vorgang);
- Kontrolle der Verfügbarkeit von Rohstoffen;
- Handhabung von Verfallsdaten von Beständen;
- Kontrolle der Werkzeugverfügbarkeit;
- Quantitative Kontrolle der Verfügbarkeit der Arbeitskräfte;
- Überprüfung der Fähigkeiten der Arbeitskräfte;
- Terminierung nach Bereichen;
- Arbeiten in mehreren Sitzungen;
- Vorwärts- und Rückwärtsterminierung;
- Terminierung von Engpässen;
- Attributunterstützung;
- Abwicklung von Aufträgen im System der MES-Klasse oder direkt im APS,
- „Was-wäre-wenn“-Simulationen und Analysen verschiedener Szenarien.
Wie lange dauert die Implementierung des APS Systems?
Die Implementierung von APS-Software hängt von der Komplexität der Produktionsprozesse und der Menge der Daten ab, mit denen das System arbeiten soll. Die Standardimplementierung dauert mehrere Wochen bis Monate. Dieser Prozess umfasst:
- Voranalyse,
- Software-Konfiguration,
- Abnahmetests,
- Ausbildung der Arbeitskräfte,
- Unterstützung bei der Inbetriebnahme der Produktion.
FAQ – APS
Antworten auf häufig gestellte Fragen zum Qguar APS System
Die Implementierung des Qguar APS Systems sollte in Betracht gezogen werden, wenn Manager und Produktionsplaner Unterstützung bei der erweiterten Terminierung von Aufträgen und Optimierung von Auftragsszenarien benötigen.
Die Optimierungsalgorithmen des Qguar APS Systems ermöglichen es, die Aufträge so einzuplanen, dass ihre Gesamtdurchlaufzeit am kürzesten ist, was wiederum zu einer höheren Produktionseffizienz und einer Senkung der Fertigungsstückkosten führt.
Das APS System ermöglicht die präzise Terminierung von Produktionsaufträgen und die praktische Umsetzung des Just-in-Time-Konzepts durch die Integration mit ERP-Systemen. Durch die vollständige Synchronisierung von Beschaffung und Produktion reduzieren wir die Bestände und optimieren die Beschaffung.
Die Wahl des Qguar APS Systems als funktionale Erweiterung des ERP-Systems bietet völlig neue Möglichkeiten, die Produktions- und Beschaffungskosten zu senken und die Effizienz der eingesetzten Mitarbeiter zu erhöhen. Die Implementierung des APS Systems zusammen mit Systemen der MES- und ERP-Klasse verbessert die Effizienz erheblich und reduziert den Bedarf an Überwachung und Personal für die Abwicklung der Prozesse.
Qguar APS verfügt über einen Algorithmus, der die durchschnittliche Verzögerung von Lieferterminen minimiert. Dieser Algorithmus berücksichtigt die den Aufträgen zugewiesenen Prioritäten und plant die Aufträge mit der höheren Priorität zuerst ein.
Der Produktionsprozess im Qguar APS System wird auf 3 Arten dargestellt:
- ein Gantt-Diagramm zur Darstellung der Ausführung der Produktionsaufgaben an einzelnen Stationen;
- ein Gantt-Diagramm zur Darstellung der Personalbesetzung an den einzelnen Arbeitsplätzen und für die einzelnen Arbeitsschritte;
- ein Diagramm zur Darstellung der Auslastung der Produktionsstationen im Zeitverlauf.
Qguar APS verfügt über eine Funktion, mit der mehrere alternative Versionen des Produktionsplans verglichen werden können. Dies ermöglicht dem Produktionsplaner, Entscheidungen zu treffen, z. B. über die maximale Auslastung der Ressourcen.
Über eine Schnittstelle tauschen Qguar APS und Systeme der MES-Klasse (Manufacturing Executing Systems) oder z. B. ERP-Systeme die für die Visualisierung von Produktionsplänen notwendigen Daten aus. Nach Abschluss des Optimierungsprozesses wird ein ausgewähltes Szenario für die Ausführung von Produktionsaufträgen an das Master-System übermittelt, mit Start- und Endterminen für jeden Vorgang sowie Angaben zu Ressourcen, Fälligkeitsterminen von Rohstoffen, Materialien, Halbfertigprodukten usw.