Wirtschaftlicher Einsatz moderner Identifikationstechnologien zur adaptiven, dezentralen Produktionssteuerung (PRoFID)

Aufgrund der Dynamik des Spannungsfelds zwischen externen Treibern, bspw. komplexe Kundenwünsche sowie zunehmender Wettbewerb, und unternehmensinternen Zielen kommt einer schnellen Reaktionsfähigkeit eine besondere Bedeutung zu. Die kontinuierlichen Anpassungen an diese sich wandelnden Rahmenbedingungen führen u.a. zu einem steigenden Anpassungsbedarf bei der Produktionsplanung- und -steuerung insb. auch noch bereits während der Produktion. Die Zielkonflikte zwischen den produktions-logistischen Zielgrößen Bestand, Durchlaufzeit, Termintreue und Auslastung sowie der Ressourcenkonflikt (Zuordnung von Aufträgen zu begrenzten Ressourcen) verstärken diesen Effekt. Die Umsetzung dezentraler (Fein-) Steuerungsmöglichkeiten gewinnt daher zunehmend an Gewicht. Eine Lösungsmöglichkeit kann hierbei im Übergang von zentralen Produktionssteuerungskonzepten hin zu mehr flexiblen, dezentralen Steuerungskonzepten bestehen. Ein dezentrales Produktionssteuerungskonzept benötigt im Vergleich zu zentralen Lösungen jedoch ein höheres Angebot an Prozessinformationen (bspw. den aktuellen Standort der Aufträge oder den Zustand von benötigten Arbeitssystemen). Hierfür eignet sich der Einsatz von RFID-Technologie, da damit Informationen sehr effizient, d.h. ohne manuelle Identifikationsvorgänge und ohne Sichtkontakt, generiert werden können. Die RFID-Technologie ist in Wissenschaft und Praxis eine viel diskutierte Ergänzung zu bestehenden Systemen, wie dem Barcode. Bei der Anwendung der Technologie besteht dennoch häufig Zurückhaltung, dies kann in der stetigen technologischen Weiterentwicklung, dem Fehlen von erprobten Standards und in der vorherrschenden Unklarheit über die Vorteile und über die Wirtschaftlichkeit von RIFD-Lösungen liegen.

Ziel des Forschungsprojekts war es ausgehend von der spezifischen Ausgangssituation ein adaptives und dezentrales Produktionssteuerungskonzept sowie ein Instrument zur Bewertung der Wirtschaftlichkeit von RFID-Lösungen zu entwickeln. Das Produktionssteuerungskonzept sollte auf einem Modul-Konzept erfolgen, bei dem ein betrachteter Produktionsprozess in beliebig viele Abschnitte zerlegt werden kann, so dass für diese Module durch die Dezentralisierung von Entscheidungen eigenständige optimale Entscheidungen getroffen werden können. Die Entwicklung und Erprobung sollte am Beispiel der Maschinenbaubranche unter Einsatz moderner Identifikationstechnologien wie der Radiofrequenz Identifikation (RFID) erfolgen. Darüber hinaus sollte der Einsatz von RFID zur Produktionssteuerung unter Kosten-, Nutzen- und Risikoaspekten untersucht und ganzheitlich bewertet werden. Hierzu sollte auf Basis moderner betriebswirtschaftlicher Methoden ein Kosten-Nutzen-Risikobewertungsmodell entwickelt werden. Fokus der Entwicklung lag auf der Erweiterung von traditionellen Bewertungsverfahren um eine geeignete Berücksichtigung von bei RFID-Lösungen häufig auftretenden nichtmonetären und indirekten Nutzenpotenzialen (bspw. Erhöhung der Produktionsflexibilität, Erhöhung der Prozesstransparenz und Imageeffekte etc.). Weiterhin war es Ziel, die risikobehaftete Situation, in der die Planung einer RFID-Lösung stattfindet, durch geeignete Instrumente zu integrieren.

Entsprechend der Zielsetzung teilen sich die Forschungsergebnisse in zwei Bereiche. Ergebnisse des Forschungsprojekts sind zum einen das dezentrale Produktionssteuerungskonzept und zum anderen ein Instrument zur ganzheitlichen Analyse der Kosten, Nutzen und Risiken von RFID-Anwendungen. Im Gegensatz zu zentralen Produktionssteuerungsverfahren bietet das dezentrale Verfahren dabei grundsätzliche Vorteile, wie positive Beeinflussung produktionslogistischer Zielgrößen sowie die flexible Anpassbarkeit eines bestehenden Auftragsprogramms an geänderte Rahmenbedingungen auch noch während des Produktionsprozesses. Der modulare Aufbau sorgt neben einer dezentralen Steuerung für die Möglichkeit, Veränderungen schnell und zielgerichtet vorzunehmen. In Folge der bei dezentralen Produktionssteuerungsverfahren notwendigen hohen Datenqualität und Transparenz bzgl. der Aufträge und Ressourcen ist eine Genauigkeit der Steuerung erreichbar, die zentrale Steuerungssysteme zumeist bewältigen können. Diese Rückmeldedaten können einmalig an das übergeordnete zentrale (ERP-)System übergeben werden, um dessen Belastung zu minimieren. In Abhängigkeit von der Aggregationsebene besteht durch die modulare Struktur des neuen Produktionssteuerungskonzepts die Möglichkeit, beliebig viele Feinsteuerungspunkte in den Produktionsprozess und damit das neue Produktionssteuerungskonzept in vorhandene Produktionsstrukturen zu integrieren. Die Produktionsprozesse können so schnell und einfach in eine transparente „Prozessmodul-Landkarte“ überführt werden. Des Weiteren werden unterschiedliche Steuerungsmöglichkeiten in einzelnen Prozessmodulen oder ganzen Prozessabschnitten, die aus mehreren Prozessmodulen bestehen, ermöglicht. Auf diese Weise erhält der verantwortliche Mitarbeiter z. B. die Möglichkeit der Auftragsbeschleunigung/-verzögerung und die Möglichkeit der zusätzlichen Auslastung von Engpassressourcen. Mit dem entwickelten Konzept einer erweiterten Wirtschaftlichkeitsanalyse wurde ein Instrument entwickelt, dass es Unternehmen ermöglicht den Einsatz von RFID ganzheitlich zu bewerten. Hierzu werden in einem ersten Schritt die sich aus der Lösung ergebenden Potenziale ganzheitlich identifiziert und deren Zusammenhänge in Form einer Evaluation Map aufgezeigt. Zur Messung der Veränderungen werden für jedes Potenzial Kennzahlen definiert und auf Basis der Ausgangswerte für die Potenziale am Anfang einer Ursache-Wirkungskette Sollwerte bestimmt. Durch die Annahme von Effektstärken der Ursache-Wirkungsketten können die Veränderungen der nichtmonetären Effekte bis auf die monetären Effekte berechnet werden. Um die Risiken zu integrieren können für alle zu treffenden Annahmen Verteilungsfunktionen anstelle von fixen Werten angenommen werden. Dies erleichtert die Bewertung und erhöht die Objektivität der Annahmen. Durch den Einsatz von Simulationssoftware kann letztlich nicht nur ein fester Wert als Ergebnis der Wirtschaftlichkeitsanalyse sondern Aussagen über die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Investition wirtschaftlich ist generiert werden. Weiterführende Analysen (bspw. Sensitivitätsanalysen) weisen die kritischen Erfolgsfaktoren der Investition aus.