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MRP in einer Abfüllfabrik, Verwaltung der Beschaffung

Was ist Materialbedarfsplanung (MRP)?

Bei ihrer Einführung in den 1960er-Jahren war die Materialbedarfsplanung (Material Requirements Planning, MRP) die „Killerapplikation“, die die breite Einführung von Unternehmenssoftware und der dafür erforderlichen Computer auslöste. Hunderttausende von Unternehmen auf der ganzen Welt, große und kleine, führten MRP im Eiltempo ein. In den Boomjahren nach dem Zweiten Weltkrieg war die Anziehungskraft von Software, die eine Rationalisierung der Produktion unterstütze, enorm, denn Effizienzsteigerungen versprachen oft große Gewinne. Dank der computergestützten Berechnungen der Software konnten die Hersteller ihre Produktionsgeschwindigkeit erhöhen, eine größere Produktvielfalt anbieten und durch eine genauere Schätzung des Materialbedarfs Kosten einsparen.

 

Im heutigen wettbewerbsintensiven Geschäftsumfeld ist die Produktionseffizienz sogar von noch größerer Bedeutung. Moderne Ressourcenplanungssysteme sind viel ausgefeilter als die frühen MRP-basierten Softwaresuiten. Heute sind Unternehmen aller Größen in vielen Branchen auf MRP-basierte Systeme angewiesen, um die Kundennachfrage nach ihren Produkten zu erfüllen, Bestände zu kontrollieren, ganze Lieferketten zu verwalten, Kosten zu senken und auf Marktveränderungen zu reagieren – einschließlich Naturkatastrophen und Unterbrechungen der Lieferkette.

Definition von MRP: MRP ist ein System zur Planung der Fertigung. Es identifiziert die benötigten Materialien, schätzt die Mengen ab, bestimmt, wann die Materialien benötigt werden, um den Produktionsplan einzuhalten, und verwaltet die Liefertermine. Ziel ist es, den Bedarf zu decken und die Gesamtproduktivität zu verbessern.

MRP im Vergleich zu ERP

Sie könnten sagen, dass Enterprise Resource Planning (ERP) ein direkter Nachfolger von MRP ist, oder dass MRP eine Komponente von ERP ist – so oder so hätten Sie recht.

 

Zur Erklärung werfen wir einen Blick in die Vergangenheit. Nach der Einführung bestand die nächste Entwicklungsstufe von MRP in der Integration der ursprünglichen MRP-Module – Verkauf, Bestand, Einkauf, Stückliste und Produktionssteuerung – und deren Kombination mit Finanz- und Buchhaltungsfunktionen. Die neu gebildete Suite wurde MRP II genannt. Danach wurde die Softwaresuite weiter ausgebaut und um neue Funktionen erweitert. Schließlich wurde zur besseren Beschreibung der breiteren Funktionalität der Begriff ERP- oder Enterprise-Resource-Planning-Software eingeführt.

 

Heute umfasst die Planungsfunktion viel mehr als nur die Materialplanung, aber selbst die neuesten ERP-Innovationen gehen direkt auf die Materialbedarfsplanung zurück. Und bei allen ERP-Systemen ist das ursprüngliche Prinzip der Bedarfsplanung immer noch unverändert: ermitteln, was benötigt wird, wie viel benötigt wird und wann es benötigt wird.

 

Andererseits gibt es ein ebenso starkes Argument für die zweite Aussage, da ERP-Software viel mehr Funktionen enthält als reine MRP-Lösungen: MRP ist tatsächlich nur ein Teil von Enterprise-Resource-Planning-Software.

Vorteile eines MRP-Systems

Warum benötigen herstellende Unternehmen ein MRP-System? Weil ihr Markterfolg in hohem Maße von ihrer Fähigkeit zur Materialplanung, Produktion und Bestandsverwaltung abhängt.

 

Die Materialplanung kann relativ einfach und unkompliziert sein, allerdings nur dann, wenn die Stückzahlen gering sind, die Anzahl der Produkte begrenzt ist und es nur wenige Komponenten pro Produkt gibt.

 

Für komplexe Produkte und größere Produktionsmengen sind aufwendige Berechnungen erforderlich. Die Möglichkeit, Prognosen und Planungen für Materialien und Komponenten zu erstellen, ist für die effektive Verwaltung der Produktion und des Bestands an Fertigerzeugnissen von entscheidender Bedeutung. Diese geplante Produktion ist ein wesentlicher Baustein für die Planung und Terminierung von Ausrüstung und Fachkräften. Bestände sind in der Regel ein wesentlicher Kostenfaktor für den Geschäftsbetrieb und eine der wichtigsten Stellschrauben für die Rentabilität der Hersteller. Ohne Materialbedarfsplanung ist es nicht möglich, den Bestand effektiv zu verwalten, um die richtige Menge der richtigen Artikel zur richtigen Zeit zur Verfügung zu haben. Ein zu hoher Bestand ist teuer, aber ein zu geringer Bestand kann zu Lieferengpässen führen, die häufig die Hauptursache für Produktionsunterbrechungen, verspätete Lieferungen, zusätzliche Kosten und schlechten Kundenservice sind.

Wer verwendet ein MRP-System?

Obwohl wir dazu neigen, MRP als eine Funktion zu betrachten, die ausschließlich Herstellern vorbehalten ist, kann der Begriff „Hersteller“ hierbei sehr weit gefasst werden. Im Sinne der Bedarfsplanung ist ein Hersteller jedes Unternehmen, das Komponenten oder Materialien erwirbt und sie auf irgendeine Weise umwandelt, um einen anderen Artikel zu produzieren, der an Kunden verkauft werden kann. Beispiele hierfür sind:

  • Lager, die Produkte verpacken oder Kollektionen von Artikeln zu „Sets“ oder Zusammenstellungen für den Wiederverkauf als Einheit kombinieren
  • Lager, die kundenspezifische Variantenkonfigurationen zusammenstellen (Bevorratung von Haupteinheiten und optionalen Zusatzausstattungen und anschließende Zusammenstellung des kundenspezifischen Produkts für die Lieferung)
  • Dienstleister, die Dokumentationspakete, Geräte, Verbrauchsmaterialien oder andere physische Gegenstände zusammenstellen, die sie an Kunden/Mandanten/Patienten liefern
  • Facility Management für Bürogebäude, Krankenhäuser und öffentliche Gebäude sowie Wohnungsverwaltungen – zur Verwaltung von Material und Ausrüstung auf der Grundlage der voraussichtlichen Nutzung
  • Restaurants, die eine Form von MRP verwenden, um den Bestand an Zutaten und Vorräten sowie den Nachschub zu verwalten

Wie funktioniert MRP?

Ein modernes MRP-System ist ein eng integriertes, geschlossenes System, das das gesamte Unternehmen umfasst. Es verfolgt alle Aktivitäten und interagiert kontinuierlich mit Planungs- und Terminierungssystemen, um alles im Einklang zu halten. So kann sich das Unternehmen darauf konzentrieren, die Kundenversprechen und ‑erwartungen zu erfüllen.

 

Die wichtigsten MRP-Prozessschritte sind:

  1. Genaue Festlegung, was produziert werden muss. Das Engineering ist für die Erstellung und Verwaltung der Stücklisten für alle Endprodukte und Baugruppen verantwortlich. Die Stückliste, die auch als Produktstruktur bezeichnet wird, ist ein hierarchisches Modell, in dem genau festgelegt ist, was zu jeder Einheit gehört. Das Endprodukt kann zum Beispiel aus mehreren Baugruppen bestehen. Jede Baugruppe kann aus zwei oder mehr Komponenten bestehen, und jede Komponente kann eine Teileliste haben. In der Stückliste wird beschrieben, in welcher Reihenfolge das Material benötigt wird, welche Teile von anderen Teilen abhängig sind und wie viele von ihnen jeweils benötigt werden.
  2. Quantifizierung des Bedarfs. Das System berechnet die erforderliche Menge und den Termin für die Endprodukte, die zur Deckung der Nachfrage benötigt werden. Die Berechnung basiert auf den Kundenaufträgen und Prognosen der Verkaufsabteilung abzüglich des erwarteten Lagerbestands. Echte Kundeneinzelfertiger werden sich in erster Linie auf Kundenaufträge konzentrieren. Lagerfertigungsunternehmen legen den Schwerpunkt auf Prognosen, während andere Unternehmen eine Kombination aus Aufträgen und Prognosen für die Planung der künftigen Produktion verwenden. Diese Informationen fließen in den Produktionsplan (Master Production Schedule, MPS) ein, der die Vereinbarung zwischen allen Beteiligten über die zu produzierenden Produkte darstellt, z. B. in Bezug auf Kapazität, Bestand und Rentabilität.
  3. Bestimmung der Beschaffung. Anhand der Stückliste und des Produktionsplans für alle Produkte werden im MRP-Lauf Schritt für Schritt die Baugruppen, Komponenten und Materialien berechnet, die im Planungszeitraum produziert oder eingekauft werden müssen. Als Nächstes werden die benötigten Mengen mit dem verfügbaren Beständen verglichen, das sogenannte Netting, um für jede Komponente die Nettounterdeckung zu ermitteln. Anhand vordefinierter Parameter, z. B. der Losgröße, wird für jeden Artikel die richtige Produktions- oder Einkaufsmenge ermittelt. Schließlich wird das richtige Startdatum für die Beschaffung berechnet, wobei entweder die Einkaufs- oder die Produktionsvorlaufzeit herangezogen wird. Diese Informationen werden an die Einkaufsabteilung oder die Produktionssteuerung übermittelt.

So sieht der MRP-Prozessablauf aus:

Diagramm des MRP-Prozesses

Diagramm zur Funktionsweise von MRP

Kapazitätsplanung mit MRP

Ein herkömmliches MRP-System berechnet den Materialbedarf (Fertigungsaufträge und Bestellungen) mithilfe des sogenannten „Modells der unbegrenzten Kapazität“ oder „Nicht-Constraint-basierten Modells“. Dabei werden nur Materialien berücksichtigt und Kapazitätsprobleme oder ‑einschränkungen ignoriert.

 

Einige Unternehmen haben jedoch begrenzte Kapazitäten, die ihre Produktionsmöglichkeiten einschränken. Daher müssen sie ein „Modell der begrenzten Kapazität“ verwenden, um diese Einschränkungen bei der Erstellung des Zeitplans zu berücksichtigen. Beispiele für mögliche Kapazitätsengpässe sind Produktionsressourcen wie Öfen oder Lackierstraßen, Werkzeuge oder speziell ausgebildete Techniker.

 

Bei der herkömmlichen Materialbedarfsplanung muss der Materialplan mit einem separaten Kapazitätsplanungstool gegen die Kapazität validiert werden. Dieser zweistufige, iterative Prozess kann sehr zeitaufwendig sein. Auch wenn dies eine praktikable Lösung ist, die einen großen Fortschritt für die Fertigungsplanung darstellt, optimiert die neue Software, die als Advanced Planning and Scheduling oder Advanced Planning Systems (APS) bezeichnet wird, gleichzeitig Materialien und Kapazitäten, um einen Constraint-basierten Plan zu erstellen.

Alte und moderne MRP-Software im Vergleich

Ein modernes MRP-System bietet gegenüber alten MRP-Systemen viele Vorteile. Die wichtigsten Unterschiede sind:

Edit Table Feature Comparison Component

Neue Technologien für die Materialbedarfsplanung

Wie bereits in der Vergangenheit nutzen die Anbieter von MRP-Software auch heute die Vorteile neuer Technologien, um ihre Produkte zu verbessern und den Benutzern mehr Möglichkeiten zu bieten. Ganz oben auf der Liste steht der Einsatz von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz (KI) in fortschrittlichen Planungsprozessen, damit die Systeme noch bessere Pläne und Terminierungen erstellen können. Durch maschinelles Lernen gestützte Planungssysteme überwachen kontinuierlich die Bedingungen und Aktivitäten, um präzisere Modelle zu Ursache und Wirkung zu entwickeln, sodass künftige Empfehlungen umfassender, präziser und effektiver sind.

 

Eine weitere wichtige Innovation ist das industrielle Internet der Dinge (IIoT), auch bekannt als Industrie 4.0. IIoT ist der allgemeine Begriff für die Verbreitung kostengünstiger, intelligenter, vernetzter Sensoren und Geräte, mit denen sich praktisch alles in der gesamten Lieferkette überwachen und steuern lässt. Das IIoT bringt weitaus größere Datenmengen in die Planungssysteme ein, die die KI- und maschinellen Lernsysteme speisen.  

 

Eine cloudbasierte Bereitstellung ist zwar nicht neu, bietet aber den Vorteil, dass in den MRP-Systemen immer wieder neue Funktionen hinzugefügt werden, darunter Tools für die Zusammenarbeit, die für die heutige Arbeitsweise von entscheidender Bedeutung sind. Die Cloud bietet zudem mehr Sicherheit, höhere Verfügbarkeit und zuverlässigere und nachhaltigere Systeme durch disziplinierte Backups, Failover und Disaster Recovery. Schließlich bringen In-Memory-Datenbanken eine noch nie dagewesene Leistungsgeschwindigkeit für MRP-Systeme und sorgen für deutlich schnellere Reaktionszeiten.

Die heutige Materialbedarfsplanung

Jede MRP-Übersicht ist eine Momentaufnahme eines lebenden Organismus. In mehr als einem halben Jahrhundert Entwicklung und Wachstum hat sich MRP von einer relativ einfachen und geradlinigen Berechnung zu einem umfassenden, intelligenten und lebenswichtigen System zur Entscheidungsfindung entwickelt. Es bietet effektive, effiziente und reaktionsschnelle Planung und Verwaltung für jedes Unternehmen, das Komponenten zu Produkten verarbeitet, um die Anforderungen seiner Kunden zu erfüllen.

Die nächste Stufe der Materialbedarfsplanung

ERP-Systeme können Produktionsprozesse rationalisieren und helfen Unternehmen, in Echtzeit zu reagieren.

Häufig gestellte Fragen zur Materialbedarfsplanung

MRP ist die Funktion oder das Softwaremodul zur Berechnung von Materialbeschaffungsplänen – Bestellungen und Produktionsaufträgen –, die zur Erfüllung der Produktionspläne und Kundenbedarfe benötigt werden. In Kombination mit unterstützenden Anwendungen wie Konstruktion, Lagerhaltung, Einkauf und Produktionssteuerung wird das Softwarepaket als Produktionsressourcenplanung oder MRP II bezeichnet. Mitte der 1990er Jahre wurde MRP II in Enterprise Resource Planning (ERP) umbenannt, um den erweiterten Anwendungsbereich widerzuspiegeln und die neueren, leistungsfähigeren Versionen von den begrenzteren Vorgängerversionen abzugrenzen. Der Begriff ERP ist immer noch die vorherrschende Bezeichnung für diese Systeme, obwohl einige Organisationen den allgemeineren Begriff „Unternehmenssysteme“ verwenden.

Die ursprüngliche MRP-Funktion umfasst die Berechnung des Materialbedarfs. In Kombination mit unterstützenden Anwendungen wie Kundenaufträgen, Bestand, Konstruktion, Einkauf, Produktionssteuerung, Finanzwesen und Rechnungswesen wird die Suite als Produktionsressourcenplanung oder MRP II bezeichnet. MRP ist und bleibt der zentrale Planungsansatz in fast allen modernen Fertigungsinformationssystemen.

Materialbedarfsplanung (Material Requirements Planning, MRP) ist die Funktion oder das Softwaremodul, das den Bedarf an Materialien berechnet und Fertigungs- und Einkaufsaktivitäten (Aufträge) empfiehlt, um diesen Bedarf zu decken. MRP ist der Prozess, bei dem diese Berechnungen zur Entwicklung eines Plans angewendet werden. MRP ist ein zentraler Bestandteil fast aller integrierten Informationsmanagementsysteme für Hersteller, die als Enterprise Resource Planning oder ERP bezeichnet werden.

Der Produktionsplan (Master Production Schedule, MPS) ist ein Plan für die Herstellung verkaufsfähiger Produkte, der Informationen zur geplanten Produktionsmenge, zum Starttermin und zum Fälligkeitstermin enthält. Der Produktionsplan stellt die zur Deckung des Nettobedarfs erforderliche Fertigungsaktivität dar. Der Nettobedarf setzt sich zusammen aus Kundenaufträgen, Prognosen oder einer Kombination davon abzüglich des verfügbaren Bestands.

Die bedarfsgesteuerte Materialbedarfsplanung (Demand-driven MRP, DDMRP) ist eine Variante der Materialbedarfsplanung. Sie enthält viele Elemente der Theory of Constraints (ToC), von Kanban (aus JIT und dem Toyota-Produktionssystem) und andere moderne Ideen des Fertigungsmanagements zur Verbesserung der Distributionsplanung. DDMRP konzentriert sich auf den angestoßenen Nachschub von Materialien durch das Netzwerk unter Verwendung von Pufferbeständen und deren Auffüllung, wenn sie unter ein definiertes Ziel fallen.

Die vorausschauende Materialbedarfsplanung (Predictive MRP, pMRP) ist eine Erweiterung der DDMRP-Lösung, die bei der Vorhersage von Kapazitätsbelastungsproblemen hilft. Auf diese Weise kann der Planer mögliche Szenarien bereits in der Planungsphase bewerten. Dieser Einblick in Kapazitätsfragen hilft bei der endgültigen Entscheidung, das Produkt selber herzustellen oder das Produkt oder die Materialien zu kaufen.

Supply-Chain-Planung ist ein allgemeiner Begriff, der alle notwendigen Planungsaktivitäten umfasst, um die richtigen Produkte in der richtigen Menge und zum richtigen Zeitpunkt herzustellen und so die Nachfrage zu decken. Die Supply-Chain-Planung umfasst Produktionsplanung, Materialbedarfsplanung, Ressourcenplanung, Kapazitätsplanung und ggf. erweiterte Planungssysteme.

Der Bedarf umfasst die Menge und den Zeitpunkt von Kundenaufträgen und Prognosen. Die gesamte Planung und Ausführung (Aktivität) innerhalb eines Fertigungsunternehmens ist auf die Deckung des Bedarfs ausgerichtet. Bei Bedarfsplanung und Bedarfsmanagement handelt es sich um die Prozesse und Anwendungen, die Bedarfsinformationen annehmen, erkennen und verarbeiten. Die Bedarfsplanungsfunktion entwickelt Prognosen für den künftigen Bedarf und arbeitet mit der Fertigungs- und Materialplanung zusammen, um das Unternehmen für die Deckung des künftigen Bedarfs zu positionieren. Das Bedarfsmanagement kann auch mit dem Marketing, dem Verkauf und dem Vertrieb zusammenarbeiten, um die Quellen und Einflüsse auf den Bedarf zu verstehen. Außerdem kann es Programme zur Beeinflussung des Bedarfs verwalten, um den Absatz zu verbessern und die verfügbaren Ressourcen besser zu nutzen.

APS ist einer der Begriffe, mit denen moderne Planungssysteme bezeichnet werden, die eine fortschrittliche Logik, z. B. die Optimierung, beinhalten, um gleichzeitig einen realisierbaren Plan für Material und Kapazität zu erstellen. APS ist ein etwas nebulöser Begriff, der auch Funktionen und Anwendungen der Lieferkettenplanung wie Bedarfsplanung und ‑steuerung, Distributionsplanung und Kapazitätsterminierung umfassen kann. Gemeinsames Merkmal ist der Einsatz von Heuristiken, Optimierung, Modellierung und anderen hochentwickelten Berechnungsverfahren.

Eine Stückliste (Bill of Materials, BOM) ist eine strukturierte Definition der Beziehungen zwischen Positionen, z. B. Produkten, Baugruppen, Teilen und Einheiten, und den darin enthaltenen Materialien, Teilen und Komponenten. Stücklisten werden üblicherweise in Form von direkten Beziehungen zwischen übergeordneten Komponenten beschrieben, die zu mehrstufigen Rechnungen verkettet werden können. Stücklisten werden auch als „Produktstrukturen“ bezeichnet.

Grundlegende MRP-Systeme beschränken sich auf die Planung des Materialbedarfs auf der Grundlage fester Annahmen – z. B. Standardvorlaufzeiten. Bei der Planung eines Arbeitsauftrags wird empfohlen, den Arbeitsauftrag eine bestimmte Anzahl von Tagen (die Standardvorlaufzeit) vor dem Fälligkeitsdatum zu beginnen. Es wird davon ausgegangen, dass immer ausreichend Kapazitäten verfügbar sind – dies wird als Annahme unbegrenzter Kapazität bezeichnet.

 

Auf die grundlegende MRP-Planerstellung folgt ein separater Kapazitätsplanungsprozess, in dem alle Terminierungskonflikte erkannt und gemeldet werden, z. B. wenn mehrere Aufträge zur gleichen Zeit auf derselben Maschine laufen sollen. Die Benutzer müssen diese Ressourcenkonflikte manuell, außerhalb des Planungssystems, lösen. Moderne Planungssysteme, z. B. Advanced Planning Systems (APS), planen jedoch Material und Kapazität gleichzeitig und tragen damit der begrenzten Kapazität Rechnung.

Die Theory of Constraints (ToC) ist eine Idee aus der Welt der Physik, die von Eli Goldratt in seinem Buch The Goal (1984) in das Produktionsmanagement übertragen wurde. Die ToC geht davon aus, dass die Produktion niemals schneller als die langsamste Ressource (Maschine oder Arbeitsplatz) im Werk erfolgen kann, weshalb sich ein effektives Management ausschließlich darauf konzentrieren muss, diesen Engpass optimal zu nutzen und zu beseitigen. Ein ganzer Produktionsmanagementansatz, der auf dieser Grundannahme aufbaut und viele visuelle Werkzeuge in die Ausführung einbezieht, wurde in einige ERP-/MRP-Systeme integriert, um die Terminierung und den Workflow zu verbessern.

Just-in-Time (JIT) ist eine vereinfachte Bezeichnung für das Toyota-Produktionssystem – ein von japanischen Automobilherstellern in den 1980er-Jahren entwickeltes Produktionsmanagementkonzept, das stark auf Standardarbeit (starre Prozesse mit wenig Spielraum für Variationen), hohe Qualität und manuelle, visuelle Kontrollen (Kanban) setzt. Der Ansatz wurde im Westen durch das Buch The Machine That Changed the World von Womack, Jones und Roos (1990) bekannt gemacht. Viele MRP-Systeme, die früher als unvereinbar mit der Materialbedarfsplanung galten, integrieren heute elektronisches (und physisches) Kanban für den werksinternen Bestandsnachschub. Der Begriff JIT kann auf jedes System oder jede Strategie angewandt werden, die darauf abzielt, Materialien erst kurz vor ihrem Einsatz zu liefern und so die Lagerbestände zu reduzieren. Im Wesentlichen handelt es sich bei MRP, MRP II, ERP, APS, DDMRP und praktisch allen Fertigungsplanungs- und ‑steuerungssystemen um JIT-Systeme. 

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