Problemstellung
Das Corps of Royal Electrical and Mechanical Engineers (REME) wartet die gesamte elektrische Ausstattung innerhalb der britischen Armee. REME Ingenieure sind mit der Wartung, der Wiederherstellung, der Reparatur und der Produktion von Gefechtsausrüstung beauftragt, um diese auf den Schlachtfeldern und auf den Militärbasen sowohl zu Hause als auch im Ausland einsatzbereit zu halten.
Neben anderen Pflichten, haben die Ingenieure die Aufgabe, den Apache Angriffshubschrauber, einen der fortschrittlichsten Mehrzweckkampfhubschrauber der Welt, zu warten. Dieses Fluggerät ist fordernd, was die Wartung anbelangt: Es werden 35 Stunden Wartung für eine Flugstunde benötigt. Dies war einer der Gründe, weswegen das REME Management die Einheit als unterbesetzt betrachtet hat und eine Vergrößerung der Mechanikabteilung forderte. Ihre Vorgesetzten vom Air Army Corps waren jedoch der Ansicht, dass REME zu viele Ressourcen hatte, da im Mittel ausreichend Personal zur Verfügung stand, um das Arbeitspensum zu bewältigen.
Der Mangel an Übereinstimmung zwischen diesen beiden militärischen Organisationen machte deutlich, dass für eine Lösung des Problems bei der Planung der Arbeitskräfte sich das Management die Daten genauer ansehen musste, um auf Belegen basierende Entscheidungen treffen zu können. Sie beauftragten die Firma Decision Lab mit der Herausforderung ein robustes Werkzeug für eine Verbesserung der Personalplanungsstrategien zu erstellen, welches ihnen bei einer optimierten Planung und Besetzung helfen sollte, um letztlich die Verfügbarkeit der Hubschrauber zu erhöhen. Aus diesen Gründen wendeten die Berater die AnyLogic Wartungssimulations- und Optimierungssoftware an. Die Berater arbeiteten auf folgende Ziele hin:
- Darstellung der Prozesse für den Personaleinsatzzyklus in einer der digitalen Umgebung.
- Analyse der Ursache-Wirkungsbeziehungen zwischen den Prozessen.
- Bestimmung robuster Besetzungsstrategien einschließlich der anvisierten Nutzung von angedachten Fremdfirmen basierend auf soliden Belegen.
- Vorhersage der Zyklen von Belastungsspitzen und -rückgängen.
- Verstehen, wie menschliche Handlungen, eine der Hauptkomponenten innerhalb des Personaleinsatzzyklus, das System möglicherweise beeinflussen.
Lösung
Die Berater erstellten ein Simulationsmodell für Analysen und eine weitere Optimierung des Wartungsprozesses während des Bereitstellungszyklus. Das Modell enthielt drei Bereiche komplexen Verhaltens, die im echten System ebenfalls existieren:
- Luftfahrzeuge — im Modell wurden sie an verschiedenen Orten stationiert, an denen sie von begleitenden Ingenieuren gewartet wurden. Anschließend wurden sie für die Instandhaltung zum Stützpunkt zurückgebracht. Der Zustand von Luftfahrzeugkomponenten konnte sich während ihres Lebenszyklus zufällig verschlechtern.
- Einsatz — Der Einsatz der Luftfahrzeuge wurde im Modell für eine Periode von fünf Jahren simuliert. Weil es nicht möglich war, den Einsatz für einen solchen langen Zeitraum zu planen, wurde diese Unsicherheit im Modell berücksichtigt. Zusätzlich simulierten die Berater den Verschleiß von Luftfahrzeugkomponenten aufgrund von Umgebungsbedingungen.
- Personen — basierend auf echten Daten zeigten die Berater, wie sich die Erfahrung des Wartungspersonals der Luftfahrzeuge, die individuelle Leistungsfähigkeit und der Einfluss von Stress auf die Prozesse des Einsatzzyklus auswirken.
Mit dem Multimethodensimulationsansatz von AnyLogic waren die Berater in der Lage, die Prozesse des Einsatzzyklus zu modellieren und ihre Komplexität ohne Vereinfachung zu bewältigen. Neben anderen Ansätzen erlaubte agentenbasierte Simulation den Modellierern das Verhalten von Luftfahrzeugingenieuren im Detail, inklusive ihrer Erfahrung und dem Grad ihrer Erschöpfung, wiederzugeben, um robustere Statistiken zu erhalten.
Im Simulationsmodell wurden folgende Statistiken gesammelt:
- Die Anzahl der Fremdfirmen zu einem bestimmten Simulationszeitpunkt und die Anzahl der Luftfahrzeuge
- Auslastungsgrad des Personals über der Zeit
- Durchschnittliches Stressniveau
- Durchschnittliches Erfahrungsniveau
- Durchschnittliche Leistungsfähigkeit des Personals
Durch die Analyse der Modellergebnisse der Wartungsoptimierung folgerten die Berater, dass der Faktor Mensch eine wichtige Rolle in den Aktivitäten des Einsatzzyklus spielte. Ein müder und weniger leistungsfähiger Ingenieur benötigte mehr Zeit für seine Aufgaben – was alle in Beziehung stehenden Prozesse beeinflusste. Die Einstellung von neuem Personal hätte jedoch das Leistungsniveau ebenfalls verschlechtert, weil neue Rekruten in der Regel weniger erfahren sind. Als Ergebnis musste das REME Management einen Ausgleich finden zwischen dem Bestreben mehr Arbeit dem erfahrenen Personal zuzuweisen, was bei diesem Burnout verursacht, und dem Einstellen von weniger erfahrenem Personal von Fremdfirmen.
Das Simulationsmodell lieferte dem Management einige bedeutende Erkenntnisse:
- Wenn sich Hubschrauber im Einsatz befinden, ist das Personal auf der Basis nur gering ausgelastet, auch wenn einige Hubschrauber auf der Basis verbleiben. Wenn Hubschrauber jedoch zurückkommen, werden sie mit Hilfe eines beträchtlichen Arbeitsaufwandes gewartet. Dieser Sachverhalt sollte bei weiteren Zeitplanungen einbezogen werden.
- Wenn Ingenieure in den Einsatz gehen, verbleiben auf der Basis nur wenige Personen. Aus diesem Grund entwickelt sich folgendes Risiko: Falls zu viele Hubschrauber zum gleichen Zeitpunkt zurückkehren, ist nicht ausreichend Personal vorhanden, um die Wartung der Hubschrauber vorzunehmen. Zusätzlich sind die Luftfahrzeugingenieure auf der Basis unter Umständen stark überlastet, was sich insgesamt negativ auf die Arbeitsergebnisse auswirken kann.
- Weil eine geplante und außerplanmäßige Einstellung von Fremdfirmen kostspielig ist, erlaubte das Modell dem Management eine Analyse, wie die Anzahl der Fremdfirmen bei einer Erleichterung der Arbeitsabläufe optimiert werden kann.
Ergebnisse
Als Ergebnis des Modellierungsprojekts zur Wartungsoptimierung boten die Berater dem Kunden ein Entscheidungsunterstützungswerkzeug, das für die Personalplanungsstrategien und eine Verbesserung von Personalkoordination und Management eingesetzt werden konnte.
Zum jetzigen Zeitpunkt des Projektes legen die Simulationen nahe, dass mit einer klügeren Planung zusätzlich die Verfügbarkeit der Luftfahrzeugflotte bei niedrigerer Kosten um 20 Prozent verbessert werden kann – zusätzlich zu einer Erreichung der Hauptziele der Organisation.
Eine Abschätzung zeigt, dass REME durch die zweite Phase des Projektes Personalkosten von ca. 2,7 Millionen Dollar sparen kann.