Kapazitäts- und Personalplanung in Luftfahrtwerken
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Von Mirko Peters ·
Kapazitätsplanung in Luftfahrtwerken, auf die Sie sich verlassen können, verknüpft Maschinenstunden, qualifizierte Mitarbeitende und Schichten mit dem Bedarf. Ein Leitfaden für Werkleiter mit einem Beispiel zur Personalplanung.
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Kapazitätsplanung in Luftfahrtwerken, auf die Sie sich verlassen können, muss Maschinen, qualifiziertes Personal und Schichten gemeinsam abdecken. Denn eine freie Maschine ohne qualifizierten Bediener bringt keine zusätzliche Kapazität. Dieser Artikel richtet sich an Werkleiter, die Kapazität und Personal für Arbeiten mit geringen Stückzahlen und hoher Komplexität planen. Sie erfahren, was sich in der Luftfahrt unterscheidet, wie Sie einen Kapazitätsplan aufbauen, wie Sie Personal und Schichten planen und wie Sie mit einem kritischen Arbeitsplatz beginnen.
Das Wichtigste in Kürze
- Luftfahrtprodukte entstehen in kleinen Stückzahlen mit hoher Komplexität. Ein Kapazitätsplan muss deshalb qualifiziertes Personal und Schichten ebenso abdecken wie Maschinenstunden.
- Ein Kapazitätsplan beginnt mit einer Bedarfsprognose, überführt sie in Stunden pro Ressource und vergleicht die Stunden mit der effektiven Kapazität und nicht mit dem nominalen Kalender.
- Qualifikationen begrenzen die Kapazität oft früher als Maschinen. Querqualifizierung und Standardarbeit schaffen Redundanz und verringern Überbesetzung.
- Schichtplanung und Qualifikationsmatrizen gehören in denselben Plan, denn eine freie Maschine ohne qualifizierten Bediener bringt keine zusätzliche Kapazität.
- Beginnen Sie mit einem kritischen Arbeitsplatz: Prognostizieren Sie die Arbeitslast, listen Sie die qualifizierten Mitarbeitenden pro Schicht auf und schließen Sie zuerst die größte Lücke.
Kapazitätsplanung in der Luftfahrt: Was ist anders?
McKinsey beschreibt Produkte mit geringen Stückzahlen und hoher Komplexität, die typischerweise in Mengen von 10 bis 10.000 Einheiten pro Jahr gefertigt werden. Laut McKinsey können die Arbeitskosten erheblich sein, weil sich weniger Aufgaben automatisieren lassen. Außerdem schätzt das Unternehmen, dass es etwa zehn Jahre dauert, den Auftragsrückstau für die Airbus-A320-Familie und die Boeing-737-Familie abzuarbeiten. Siehe den McKinsey-Artikel zur Fertigung mit geringen Stückzahlen und hoher Komplexität. Er stammt von Juli 2024, und bei den Angaben handelt es sich um Schätzungen einer Beratungsgesellschaft.
Auch die Luftfahrtindustrie stellt strenge Anforderungen an Qualität, Rückverfolgbarkeit und Zertifizierung. Eine Kapazitätsplanung in einem Luftfahrtwerk unterscheidet sich daher in drei Punkten:
- Häufig ist das Personal der Engpass. Zertifizierte Qualifikationen und lange Schulungszeiten sind wichtiger als die Anzahl der Maschinen.
- Die Vorlaufzeiten sind lang. Eine Einstellungsentscheidung oder eine neue Maschine braucht Monate, bis sie im Plan wirksam wird. Der Prognosehorizont muss daher lang sein.
- Der Bedarf schwankt stark. Programme fahren hoch und herunter, und jedes Teil hat seine eigene Arbeitsfolge.
Wie erstellen Sie einen Kapazitätsplan für Maschinen?
Kapazitätsplanung in der Fertigung ist ein fortlaufender Planungsprozess und keine einmalige Berechnung. Ein Kapazitätsplan vergleicht die Arbeitslast mit der aktuell tatsächlich nutzbaren Kapazität, damit der Kapazitätsbedarf der Nachfrage gedeckt ist. Die üblichen Schritte dieses Planungsprozesses sind:
- Bedarf prognostizieren. Verwenden Sie für den kurzfristigen Horizont bestätigte Aufträge und für den längerfristigen eine Bedarfsprognose nach Produktfamilie.
- Prognose in Stunden umrechnen pro Ressource, auf Basis von Arbeitsfolgen, Zykluszeiten und Rüstzeiten. Das ist die Grobkapazitätsplanung.
- Berechnen Sie die effektive Kapazität. Beginnen Sie mit den verfügbaren Stunden aus dem Kalender und ziehen Sie geplante Ausfallzeiten, Rüstzeiten, Pausen und typische Verluste ab. Verwenden Sie diesen nutzbaren Wert statt des Nennwerts.
- Vergleichen Sie Auslastung und Kapazität nach Woche und nach Ressource. Die Differenz zeigt die Überlast und die freie Kapazität.
- Entscheiden Sie, wie Sie mit den Lücken umgehen. Sie können eine Mannschaft aufstocken, Arbeit auf eine andere Ressource verlagern, Aufträge extern vergeben oder die Liefertermine verschieben.
Suchen Sie zuerst den Engpass. Er ist die Ressource, die begrenzt, wie viel Arbeit die Anlage durchlaufen kann. Nach einer Störung kann er auf eine andere Maschine, einen Prüfschritt, ein Werkzeug oder eine Person wechseln. Zusätzliche Kapazität an anderer Stelle erhöht die Ausbringung nicht.
Die strategische Kapazitätsplanung betrachtet künftige Kapazitäten und Markttrends, während sich die operative Kapazitätsplanung um die vorhandene Kapazität und die wöchentliche Auslastung kümmert. Der monatliche oder wöchentliche Kapazitätsplan beantwortet die Frage, ob die Last passt. Er sollte Kapazitätslücken früh anzeigen, damit die Anlage die Nachfrage mit optimaler Kapazität bedienen kann. Für den Tagesplan übernimmt Finite Capacity Scheduling. Es plant Arbeitsgänge auf die realen Ressourcenkalender und behandelt jede Maschine, jede Person und jeden Arbeitsplatz als begrenzt, sodass Konflikte zwischen Aufträgen sichtbar werden.
Welche Kapazitätsplanungsstrategien passen zu langen Vorlaufzeiten?
Drei gängige Kapazitätsplanungsstrategien unterscheiden sich im Zeitpunkt. Eine Lead-Strategie baut Kapazität vor der Nachfrage auf, eine Lag-Strategie erst, nachdem die Nachfrage bestätigt ist, und eine Match-Strategie erhöht die Kapazität in kleinen Schritten. Bei langen Vorlaufzeiten für Schulungen und Anlagen ist eine reine Lag-Strategie riskant, denn die Produktionskapazität kommt erst, wenn die Aufträge bereits verspätet sind. Eine reine Lead-Strategie bindet Kapital und erzeugt Überkapazität, wenn sich ein Programm verzögert.
Die meisten Anlagen wählen eine Mischung. Bauen Sie Produktionskapazität früh auf, wo die Vorlaufzeiten lang und die Nachfrage gesichert ist, etwa bei zertifizierten Schulungen. Halten Sie sie flexibel, wo die Nachfrage unsicher ist, zum Beispiel mit Überstunden oder temporären Teams. Prüfen Sie jeden Monat die verfügbaren Ressourcen und die Ressourcenverfügbarkeit. Ressourcenmanagement und Planungsentscheidungen liegen beim Team Produktionsplanung, das den Kapazitätsplan verantworten sollte, damit Lieferkette, Vertrieb und HR mit denselben Zahlen arbeiten. Kapazitätsplanungstools, die die Zuordnung optimieren und die Wirkung jeder Option zeigen, unterstützen die Kapazitätsentscheidung. Einige zentrale Leistungskennzahlen, etwa Auslastung nach Woche und qualifizierte Stunden pro Schicht, halten die Planung ehrlich.
Wie planen Sie die Personalbesetzung?
Die Kapazität einer Person sind nicht 37,5 Stunden pro Woche. Ziehen Sie Abwesenheit, Schulungen, Besprechungen und nicht produktive Zeit ab und prüfen Sie anschließend die Qualifikation.
McKinsey's Artikel von 2023 zur Skalierung der Luftfahrtfertigung besagt, dass übergreifende Schulung von Mitarbeitenden und standardisierte Arbeitsabläufe Redundanz schaffen und Überbesetzung reduzieren können. Beschrieben wird ein OEM, dessen auslastungsbasierter Ansatz mit besserer Losbildung und Terminoptimierung die überzähligen Stellen um 20 Prozent senkte. Das ist das berichtete Ergebnis eines einzelnen OEM und kein Benchmark für Ihre Anlage. Siehe McKinsey-Artikel zur Skalierung komplexer Fertigung.
Auch die Altersstruktur spielt eine Rolle. Laut dem Artikel vom Juli 2024 sind etwa ein Drittel der Beschäftigten in Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung 55 Jahre oder älter. Ein Anbieterartikel des CEO eines Software-Unternehmens für Fertigungsausführungssysteme ergänzt, dass viel Prozesswissen nicht dokumentiert ist und starre Tätigkeitsprofile sowie feste Personalstrukturen Engpässe schaffen, wenn Personen nicht verfügbar sind. Zitiert wird eine durchschnittliche Fluktuation von rund 13 Prozent bei Mitgliedsunternehmen der Aerospace Industries Association, gegenüber einem nationalen Durchschnitt von 3,8 Prozent. Siehe iBase-t-Artikel zur Fachkräftelücke. Er stammt von einem Softwareanbieter, lesen Sie die Zahlen daher mit Vorsicht.
Was folgt daraus für Ihre Personalplanung:
- Pflegen Sie eine Qualifikationsmatrix, die zeigt, wer für welchen Arbeitsgang qualifiziert ist und wer sich in Schulung befindet.
- Planen Sie mit der qualifizierten Personalstärke je Schicht, nicht mit der Gesamtzahl der Beschäftigten.
- Schulen Sie zuerst Mitarbeitende für die kritischen Arbeitsgänge übergreifend.
- Dokumentieren Sie das Know-how erfahrener Bediener in Arbeitsanweisungen, bevor diese das Unternehmen verlassen.
- Nutzen Sie Echtzeitdaten zu Abwesenheiten und Fortschritt für die Einsatzplanung, und optimieren Sie den Plan zuerst für die knappen Qualifikationen.
Wie hängen Schichtpläne und Qualifikationen zusammen?
Ein Schichtplan legt fest, wann Personen arbeiten. Eine Qualifikationsmatrix legt fest, was sie leisten können. Beide müssen in dieselbe Kapazitätsplanung einfließen, denn die Leistung einer Schicht wird durch die knappste Qualifikation innerhalb dieser Schicht begrenzt.
McKinsey empfiehlt, dass autonome, multifunktionale Teams Prioritäten setzen und Ressourcen zuweisen können und dass flexible Arbeitszeiten die Mitarbeiterbindung unterstützen können. Für Hochlaufphasen nennt das Unternehmen selektive Überstunden und die Umsetzung von Mitarbeitenden zwischen Produktionslinien, wenn Teams im Rückstand sind. Überstunden sind ein kurzfristiges Instrument. Wenn sie zum Plan werden, steigen Kosten und Fluktuation.
Ein praxisnaher Ansatz für die Schichtplanung:
- Listen Sie die Tätigkeiten auf, für die eine qualifizierte Person benötigt wird, sowie die Anzahl solcher Personen je Schicht.
- Prüfen Sie die Arbeitslast je Schicht gegen die qualifizierten Stunden.
- Verteilen Sie die Einsätze ausgewogen. Verteilen Sie die knappen Qualifikationen auf die Teams, sodass kein Team ohne eine solche Person dasteht.
- Planen Sie eine Reserve ein. Legen Sie die Auslastung der knappen Personen unter 100 Prozent, damit Abwesenheiten die Linie nicht stoppen.
- Prüfen Sie jede Woche und aktualisieren Sie die Kapazitätsplanung mit den tatsächlichen Stunden.
Beispiel: Maschinen reichen aus, Personal nicht
Dieses Beispiel verwendet angenommene Zahlen.
Ein Arbeitsplatz verfügt über 3 Maschinen. Er läuft an 5 Tagen in 2 Schichten zu je 7,5 Stunden. Die Bedarfsprognose erfordert 160 Maschinenstunden pro Woche, und jede laufende Maschine benötigt eine qualifizierte Bedienperson.
Maschinenkapazität. 3 × 2 × 7,5 × 5 = 225 Stunden pro Woche. Bei 85 Prozent nutzbarer Zeit ergibt sich 225 × 0,85 = 191 Stunden. Die Maschinen können 160 Stunden abdecken, bei einer Auslastung von 160 ÷ 191 = 84 Prozent.
Personalkapazität. Nur 4 Bedienpersonen sind für diese Maschinen qualifiziert. Jede arbeitet 37,5 Stunden pro Woche, und 80 Prozent dieser Zeit sind produktiv: 37,5 × 0,80 = 30 Stunden. Also 4 × 30 = 120 Stunden.
Ergebnis. Der Bedarf von 160 Stunden liegt über der Personalkapazität von 120 Stunden. Die Lücke beträgt 40 Stunden bzw. 40 ÷ 30 = 1,33 Bedienpersonen. Die eigentliche Grenze sind die Menschen, auch wenn die Maschinen ausreichend erscheinen.
Maßnahme. Qualifizieren Sie 2 weitere Bedienpersonen. Dann gilt 6 × 30 = 180 Stunden, und die Auslastung des Teams beträgt 160 ÷ 180 = 89 Prozent. Damit bleibt eine kleine Reserve für Abwesenheiten.
Die Zahlen sind konstruiert, der Effekt ist aber häufig anzutreffen. Eine Kapazitätsplanung, die nur Maschinenstunden betrachtet, zeigt 84 Prozent und signalisiert, dass alles in Ordnung ist. Die Planung mit qualifizierten Personen zeigt 133 Prozent (160 ÷ 120) und macht das eigentliche Problem sichtbar.
Wie fangen Sie an?
- Wählen Sie einen kritischen Arbeitsplatz mit einer Qualifikationsgrenze.
- Prognostizieren Sie die Arbeitslast in Stunden für die nächsten drei Monate, je Woche.
- Berechnen Sie die nutzbare Kapazität der Maschinen und der qualifizierten Personen.
- Erstellen Sie die Qualifikationsmatrix für diesen Arbeitsplatz und markieren Sie die Single Points of Failure.
- Schließen Sie zuerst die größte Lücke. Qualifizieren Sie Personal nach, verlagern Sie Arbeit oder passen Sie die Teambesetzung an.
- Testen Sie Szenarien, bevor Sie sich festlegen, zum Beispiel eine zusätzliche Schicht oder eine Bedienperson weniger.
- Prüfen Sie den Plan jede Woche und vergleichen Sie die Prognose mit den tatsächlichen Stunden.
Häufige Fehler
- Planung mit Nominalstunden. Der Kalender zeigt 37,5 Stunden, die produktive Zeit ist jedoch geringer.
- Kopfzahl statt Qualifikationen zählen. Zehn Personen mit den falschen Fähigkeiten erhöhen die Kapazität nicht.
- Überstunden als Plan nutzen. Sie verdecken die Lücke und erhöhen die Fluktuation.
- Kapazität nur einmal im Jahr planen. Programme ändern sich schneller, daher braucht die Prognose eine regelmäßige Aktualisierung.
- Wissensverlust ignorieren. Ein erfahrener Bediener, der in Rente geht, nimmt undokumentiertes Know-how mit.
- Die Reserve vergessen. Ein Plan mit 100 Prozent Auslastung knapper Personen scheitert beim ersten Ausfall.
Wie Software helfen kann
Szenarien für Kapazität, Personaleinsatz und Schichten lassen sich in einer Tabelle nur schwer testen. Der Polaris Simulator von iFAKT ist ein Modul von iFAKT Polaris, das das Produktionssystem virtuell testet, etwa Kapazitäts-, Personal- und Pufferszenarien, und Engpässe aufdeckt, bevor Änderungen umgesetzt werden. Wenn Sie Werkzeuge vergleichen, fragen Sie, wie sie Qualifikationen und Schichten abbilden, wie sie Ihre tatsächlichen Daten nutzen und wie schnell Sie zwei Szenarien gegenüberstellen können.
Nächster Schritt
Wählen Sie Ihren kritischsten Arbeitsplatz aus, listen Sie die qualifizierten Mitarbeitenden pro Schicht auf und vergleichen Sie deren produktive Stunden mit der Prognose für das kommende Quartal. Dieser Vergleich ist der Ausgangspunkt für eine Kapazitätsplanung, auf die sich Luft- und Raumfahrtwerke verlassen können, und er zeigt innerhalb eines Nachmittags, ob Maschinen oder Personal Ihre Leistung begrenzen.