MRP-Systeme: Effiziente Materialbedarfsplanung & Bestandsführung

Die traditionellen Methoden der Bestandsführung sind ausreichend, wenn die Nachfrage nach Waren unabhängig ist, d.h. von den Marktbedingungen abhängt und sich nicht auf andere Elemente bezieht. Sie sind jedoch in anderen Zusammenhängen nicht ausreichend, nämlich dann, wenn die Nachfrage nach Produkten abhängig ist, d.h. nicht direkt von den Marktbedingungen, sondern auch von anderen Elementen, die einen höheren Grad an Komplexität aufweisen, in Zusammenhang steht.

Wenn darüber hinaus die Nachfrage diskret und diskontinuierlich ist, sind klassische Techniken, die mit kontinuierlichen Werten arbeiten, weitgehend wirkungslos. Dies führt oft sowohl zu Engpässen als auch zur Aufrechterhaltung unnötig hoher durchschnittlicher Lagerbestände.

Was ist MRP (Material Requirements Planning)?

Das MRP (Material Requirements Planning) entstand aus der Notwendigkeit, die Probleme der unregelmäßigen und diskreten Nachfrage zuverlässig zu lösen. MRP basiert auf der Annahme, dass die Nachfrage für jedes Element – mit Ausnahme derjenigen mit externer Nachfrage – unabhängig ist. Die Bedarfe der einzelnen Artikel und der Zeitpunkt ihrer Bereitstellung können auf Basis unabhängiger Anforderungen, der Produktstruktur sowie zusätzlicher Informationen zu Bearbeitungs- und Beschaffungsfristen berechnet werden.

Obwohl das MRP-System Funktionen des Bestandsmanagements entwickelt hat, ist es viel mehr als eine reine Bestandsmanagement-Technik. Es umfasst unter anderem Funktionen der Produktionsplanung, um Planung und Prioritäten zu entwickeln und Informationen für andere Bereiche der Produktion bereitzustellen. Das primäre Ziel ist es, die notwendigen Bestände nur dann bereitzustellen, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Der Fokus liegt nicht nur darauf, die Lagerbestände wie in der klassischen Verwaltung zu überwachen, sondern deren Verfügbarkeit in der gewünschten Menge, zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zu gewährleisten.

Die Entwicklung von MRP

Erst mit dem Aufkommen von Computern in den sechziger Jahren öffneten sich die Türen für MRP (Material Requirements Planning). Diese einfache, praxisnahe Technik wurde dank der Computer funktionsfähig und machte traditionelle Techniken zur Behandlung von Produkten mit abhängiger Nachfrage hinfällig. MRP-Systeme folgen einem hierarchischen Ansatz und werden als EDV-gestützte Bestandsführungs- und Fertigungsplanungssysteme betrachtet, die in der Lage sind, den Materialplan aus einem Hauptproduktionsplan (Master Production Schedule, MPS) abzuleiten.

Grundlagen der Materialbedarfsermittlung

Das System basiert auf der Materialbedarfsermittlung (Explosion der materiellen Anforderungen). Dieser Prozess ist die konkrete Umsetzung von Bestellungen und der Produktion für die einzelnen Erzeugnisse, die im Herstellungsprozess von externen Anforderungen für Endprodukte betroffen sind:

Grundlegendes MRP-Schema

Das grundlegende Schema der Bedarfsplanung umfasst folgende Elemente:

• Liste der Materialien (Stücklisten)
• Hauptproduktionsplan (Master Production Schedule)
• Lagerbestandsdatei
• MRP-System
• Materialplan
• Zusätzliche Berichte
• Bestandsbewegungsdaten

Eingaben des MRP-Systems

Die Eingaben des Systems sind:

• Hauptproduktionsplan (Master Production Schedule, MPS): Dieser Plan legt fest, welche Mengen des Endprodukts zu welchen Terminen geliefert werden müssen. Er muss validiert werden, um die Machbarkeit der Produktion zu gewährleisten.
• Stückliste (Bill of Materials, BOM): Beschreibt die Struktur der Produktion und Montage der betreffenden Artikel. Sie ermöglicht den Aufbau eines Baumes für jedes Element, das im Hauptproduktionsplan erscheint. Die Stückliste zeigt an, welche Komponenten jede Einheit bilden und berechnet die notwendigen Komponenten für jeden Teil.
• Lagerbestandsdatei: Speichert Informationen und Daten über die verschiedenen Elemente (z.B. Lieferzeiten, verfügbare Bestände im Lager, geplante Zugänge und Bestände), die für die Produktion notwendig sind.

Ausgaben des MRP-Systems

Die Ausgaben des Systems sind:

• Materialplan: Enthält die Mengen der einzelnen Elemente, die vom Unternehmen für jeden Planungszeitraum hergestellt oder gekauft werden müssen. Der Plan umfasst sowohl den Produktions- als auch den Beschaffungsplan.

MRP kann als Planungssystem für die Herstellung von Komponenten definiert werden, das durch eine Reihe von logisch zusammenhängenden Verfahren einen Produktionsplan in reale Bedarfe der Komponenten, einschließlich Datum und Menge, umwandelt.

Eigenschaften des MRP-Systems

Die Eigenschaften des Systems lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Produktorientierung: Das System plant die notwendigen Komponenten basierend auf den Bedarfen der Endprodukte.
• Prospektives System: Die Planung basiert auf dem zukünftigen Bedarf der Produkte.
• Zeitliche Verschiebung: Berücksichtigt die Durchlaufzeiten der Produkte, um die Termine für die Freigabe und Lieferung von Bestellungen zu bestimmen. Dabei ist zu beachten, dass das MRP-System die Lieferzeiten (TS) als festen Bezugspunkt nimmt, weshalb es wichtig ist, diese vor der Akzeptanz zu minimieren.
• Keine Kapazitätsberücksichtigung: Das ursprüngliche MRP berücksichtigt nicht den Kapazitätsbedarf, wodurch der Plan möglicherweise nicht realisierbar ist.
• Integrierte Datenbank: Nutzt eine integrierte Datenbank, die von verschiedenen Unternehmensbereichen genutzt werden kann.

Herausforderungen des ursprünglichen MRP

Die Bedarfsplanung in ihrer ursprünglichen Form war nicht ohne Probleme. Erstens führte die Bedeutung der Genauigkeit des Hauptproduktionsplans (MPS) für korrekte MRP-Ergebnisse zur Aufnahme eines Master-Produktionsplanungsmoduls in die Softwarepakete. Darüber hinaus erfolgte die Planung ohne Prüfung möglicher Kapazitätsengpässe und Schwierigkeiten bei der Umsetzung der Materialpläne in den Werkstätten. Daher begann man, parallel Kapazitätsplanungstechniken auf verschiedenen Ebenen (z.B. Ressourcenrechnungen und Kapazitätsplanungsprofile) zu verwenden. Dies führte zu besseren Ergebnissen, es fehlte jedoch eine echte Integration und die Nutzung einer gemeinsamen Datenbank. Ebenso wurden Managementfähigkeiten für Werkstätten (Shop Floor Control) entwickelt, um die Reihenfolge und Prioritäten der verschiedenen Arbeitsplätze in den Produktionseinheiten zu steuern.

Closed-Loop MRP

Nach 15 Jahren Erfahrung in der Bedarfsplanung (ca. 1975) war die Integration der MRP-Systeme mit Techniken zur Kapazitätsplanung und zum Werkstattmanagement der Ursprung der Closed-Loop-MRP-Systeme. Diese Systeme führen die genannten Tätigkeiten integriert und koordiniert durch, sodass auch Rückmeldungen von der Ausführungsebene in die Planung einfließen können.

Schematische Darstellung des Closed-Loop MRP

Das System beginnt mit einem aggregierten Produktionsplan, der außerhalb des Systems entwickelt wird. Dieser dient als Eingabe für das Hauptproduktionsplanungsmodul (MPS), welches wiederum der Ausgangspunkt für die mittelfristige Kapazitätsplanung mittels grober Kapazitätsprüfung (Rough-Cut Capacity Planning) ist. Ist der resultierende Plan durchführbar, dient der Hauptproduktionsplan als Eingabe für das MRP-Modul. Die Bestellpläne des MRP für Lieferanten gehen an das Einkaufsmanagement, während die Werkstattaufträge an die Kapazitätsbedarfsplanung (Capacity Requirements Planning, CRP) gehen. Ist der kurzfristige Plan nach Abzug der CRP-Ergebnisse realisierbar, werden die Aufträge Teil des Werkstattmanagements, das den Systembetrieb und die Programm-Prioritäten überwacht. Die Situation in den Werkstätten und die kurzfristigen Kapazitätspläne dienen der Systemkontrolle, in der Regel durch Input/Output-Analyse.

Merkmale des Closed-Loop MRP

Die Merkmale des Closed-Loop MRP lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Prospektiv.
• Umfasst: Hauptproduktionsplanung (MPS), Materialbedarfsplanung (MRP), kurz- und mittelfristige Kapazitätsplanung sowie Werkstattsteuerung und Kapazitätsmanagement.
• Integriert: Alle Aspekte sind integriert, da die Datenbank und das System unternehmensweit einzigartig sind.
• Echtzeitfähig: Funktioniert in Echtzeit über Online-Terminals, obwohl einige Prozesse im Batch-Modus ablaufen können.
• Simulationsmöglichkeiten: Bietet Simulationsmöglichkeiten, um zu bestimmen, was bei bestimmten Änderungen der Ausgangsbedingungen geschehen würde.
• Top-Down-Ansatz: Arbeitet von oben nach unten, da der Prozess mit dem aggregierten Produktionsplan beginnt.

Die Closed-Loop-MRP-Systeme stellten einen großen Schritt in Richtung Managementintegration dar. Es gab jedoch immer noch eine Lücke zwischen dem Bestandsmanagement der Produktion und anderen Geschäftsbereichen, insbesondere der Buchhaltung und den Finanzen. Auch ein wesentliches Bindeglied zum strategischen Plan fehlte noch.

MRP-Berechnungen: Erläuterung der Variablen

Die folgenden Variablen sind für die Berechnungen im Zeitraum 'i' relevant:

• a) Bruttobedarf (NB): Die benötigten Mengen einer Komponente in den jeweiligen Perioden. Dies umfasst den Primärbedarf aus dem Hauptproduktionsplan (MPS) und den intern generierten Bedarf für übergeordnete Elemente (abhängig von der Anwendung).
• b) Geplante Zugänge (PP): Vorgesehene Materialzugänge aus früheren Planungen oder Bestellungen.
• c) Nettobedarf (NN): Der tatsächliche Bedarf nach Berücksichtigung vorhandener Bestände und geplanter Zugänge. Formel: NN_i = Max(0, NB_i + SS - (PP_i + EX_i-1)), wobei NN > 0.
• d) Geplante Bestellfreigaben (RP): Die Menge, die bestellt oder produziert werden muss, um den Nettobedarf zu decken. RP_i = f(NN_i). Der Bedarf wird je nach Losgröße korrigiert.
• e) Bestellfreigaben (LP): Der Zeitpunkt, zu dem eine Bestellung freigegeben werden muss, damit sie zum benötigten Zeitpunkt eintrifft. LP tritt auf, wenn der Nettobedarf berechnet wird.
• f) Lagerbestand (EX): Der voraussichtliche Lagerbestand am Ende einer Periode. Formel: EX_i = (EX_i-1 + PP_i + RP_i) - NB_i.