OPT

Hintergrund und Entstehung

Im Vordergrund der Optimized Production Technology (OPT) steht die Optimierung des gesamten Fertigungsablaufs. Insbesondere liegt das Augenmerk auf der Reduzierung von Beständen, einer verbesserten Termineinhaltung und der Kostensenkung [Nebl 2011, S. 763].
OPT wurde Anfang der 1980er Jahre von E.M. Goldratt vorgestellt und von der Firma Creative Output als Software-System umgesetzt. Das Software-System wird zwischenzeitlich nicht mehr angeboten, doch die Planungsphilosophie hat weiterhin grundlegenden Charakter [Corsten 2016, S. 590].

Grundidee ist die Erkenntnis, dass bei der Auftragsplanung die Engpassmaschinen von entscheidender Bedeutung sind, da diese den Materialfluss in der Produktion kapazitativ limitieren. Folglich sind Engpassmaschinen bestmöglich zu nutzen, um einen maximalen Materialfluss durch das Produktionssystem zu erreichen. Nicht-Engpassmaschinen sind dagegen weniger entscheidend [Adam 1998, S. 637-638]. Die Planung hat sich an den Engpassmaschinen zu orientieren. OPT folgt damit den Prinzipien des von Gutenberg formulierten „Ausgleichsgesetzes der Planung“ für Sukzessivplanungsansätze, bei dem die Engpassmaschinen den Minimumsektor darstellen [Corsten 2016, S. 592].

Theory of Constraints

Die Prinzipien des OPT-Ansatzes wurden von Goldratt als allgemeine Managementphilosophie zur „Theory of Constraints“ weiterentwickelt [Goldratt 1986]. Die Theorie fasst das Vorgehen in fünf grundsätzlichen Schritten zusammen:

1. Identifikation von Systembeschränkungen (Constraints), z. B. Engpassmaschinen,
2. Entscheidung über effiziente Nutzung der systembeschränkenden Ressourcen,
3. Unterordnung der übrigen Prozesse,
4. Beseitigen der Systembeschränkungen, z. B. durch Kapazitätserhöhung,
5. Rückkehr zu Schritt 1, da durch die Beseitigung der identifizierten Systembeschränkungen neue Systembeschränkungen entstanden sein können

Das OPT-Software-System

Das OPT-Software-System bestand aus mehreren, aufeinander aufbauenden Modulen. Das Modul BUILDNET erzeugt, basierend auf den von vorgelagerten Informationssystemen übernommenen Daten (Stücklisten, Arbeitspläne, Maschinen, Aufträge, Bedarfsmengen und Lagerbestände) ein Netz (vgl. Abbildung 1), das den Materialfluss der Aufträge als Graphen abbildet. Die Knoten des Graphen bilden die den Maschinen zugeordneten Arbeitsgänge.

Anschließend wird im Modul SPLIT das Netz in einen „engpass-kritischen“ Teil und einen „engpass-unkritischen“ Teil aufgeteilt. Der kritische Teil des Netzes umfasst alle Knoten, die auf Engpassmaschinen durchgeführt werden sowie alle Knoten, die im Materialfluss nachfolgen. Der unkritische Teil umfasst alle vorgelagerten Knoten. Hierzu wird auf Basis der Bedarfsmengen die Kapazitätsnachfrage der einzelnen Maschinen im Rahmen einer Rückwärtsterminierung ausgehend von den geplanten Endtermine der Aufträgen ermittelt, sodass die Engpassmaschinen identifiziert werden können [Corsten 2016, S. 594].

Abb. 1: Beispiel für ein OPT-Produktionsnetz [Adam 1998, S. 639]

Das Modul OPT-BRAIN plant den kritischen Teil des Netzes. Dabei werden in einem Simultanmodell die Bearbeitungs- und Transportlose bestimmt, die Pufferlager an den Engpassmaschinen gebildet und die Bearbeitungstermine festgelegt. Danach werden die Aufträge von den Engpassmaschinen ausgehend vorwärts terminiert [Adam 1998, S. 639]. Im Modul SERVE werden die nicht-kritischen Teile des Graphen mittels Rückwärtsterminierung geplant [Corsten 2016, S. 595].
Die einzelnen Verfahrensschritte der Module wurden gegebenenfalls iterativ mehrmals durchlaufen, bspw. wenn mehrere Engpass-Stellen im Netz identifiziert wurden [Adam 1998, S. 639].
Das genaue Verfahren, insbesondere die verwendeten Algorithmen des Moduls OPT-BRAIN, wurden nicht veröffentlicht [Adam 1998, S. 639, Scheer 1998, S. 257].

Anwendung des OPT-Verfahrens

Da durch das OPT-Verfahren sowohl Bearbeitungslosgrößen, Transportlosgrößen als auch Bearbeitungstermine berechnet werden, werden Aufgaben der Zeitwirtschaft und der Materialwirtschaft des MRP2-Konzeptes abgebildet. Im Gegensatz zum Stufenplanungsverfahren des MRP2-Konzeptes wendet das OPT-Verfahren jedoch den Simultanplanungsansatz innerhalb des OPT-BRAIN-Moduls an. Die sequenzielle Verarbeitung durch das Aufteilen des Netzes in kritische und unkritische Teile folgt dagegen dem Prinzip des Stufenplanungsverfahrens.

Da die Ermittlung der Engpässe der Ausgangspunkt der OPT-Planung ist und eine derartige Planung typischerweise nur periodisch erfolgen kann (z. B. wöchentlich), ist das Verfahren bei dynamisch wechselnden Engpässen nur schwer handhabbar [Adam 1998, S. 640]. Es ist folglich auf Anwendungsszenarien mit wenigen Änderungen im Produktionsprogramm und stabiler Belastungssituation der Maschinen, z. B. bei Serienproduktion, eingeschränkt.

Literatur

Adam, Dietrich: Produktionsmanagement. 9. überarb. Auflage, Wiesbaden : Gabler, 1998 (Nachdruck 2001).

Corsten, Hans; Gössinger, Ralf: Produktionswirtschaft. 14. Auflage, München : Oldenbourg, 2016.

Goldratt, Eliyahu M.: The goal: a process of ongoing improvement. Great Barrington : North River Press, 1986.

Goldratt, Eliyahu M.: Computerized Shop Floor Scheduling. In: International Journal of Production Research 26 (1987) 3, S. 443-455. 

Nebl, Theodor: Produktionswirtschaft. 7. Auflage, München : Oldenbourg, 2011.

Scheer, August-Wilhelm: Wirtschaftsinformatik : Referenzmodelle für industrielle Geschäftsprozesse. 2. Auflage, Berlin et al. : Springer, 1998.

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