Fertigungsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt: Was Sie zuerst optimieren sollten

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Von Mirko Peters · 2026-11-12

Fertigungsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt beginnt mit harten Randbedingungen, klaren Zielen und nachvollziehbaren Plänen. Ein Leitfaden für Führungskräfte, die Optimierungssoftware auswählen.

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Fertigungsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt bedeutet, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, was, wo, wann und von wem gefertigt wird, und zwar unter Randbedingungen, die sich nicht verhandeln lassen: qualifizierte Mitarbeiter, freigegebene Prozesse, das richtige Werkzeug, zertifiziertes Material und lückenlose Aufzeichnungen. Es geht dabei nicht in erster Linie darum, Maschinen schneller laufen zu lassen. Dieser Artikel richtet sich an Betriebsleiter, die Optimierungssoftware in Betracht ziehen und wissen möchten, was sie zuerst definieren sollten, wie die Verfahren in verständlicher Form funktionieren und wie sie ein Werkzeug testen können, bevor sie sich festlegen.

Das Wichtigste in Kürze

• Fertigungsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt bedeutet bessere Pläne unter harten Randbedingungen wie qualifizierten Mitarbeitern, freigegebenen Prozessen, Werkzeugen und Rückverfolgbarkeit, und nicht nur schnellere Maschinen.
• AS9100 baut auf ISO 9001 auf und ergänzt Themen wie Konfigurationsmanagement, Rückverfolgbarkeit und Produktsicherheit. Deshalb darf ein Optimierer niemals Aufzeichnungen zugunsten von Geschwindigkeit opfern.
• Wählen Sie ein primäres Ziel, etwa termingerechte Lieferung, und behandeln Sie die übrigen Ziele als Grenzen. Würde man allein die Auslastung optimieren, könnte der dringende Auftrag verzögert werden.
• Die meisten Planungsprobleme sind NP-schwer. Fragen Sie Anbieter deshalb, wie sie machbare Pläne schnell finden und wie ein Planer nachvollziehen kann, warum ein Plan so aussieht, wie er aussieht.
• Testen Sie jede Optimierungssoftware, indem Sie einen vergangenen Monat Ihrer eigenen Aufträge durchspielen und den Plan mit dem vergleichen, was tatsächlich passiert ist.

Was unterscheidet die Optimierung in der Luft- und Raumfahrt?

Im Vergleich zu einem allgemeinen Metallbetrieb fallen in der Luft- und Raumfahrt drei Dinge besonders auf.

Die Regeln sind Teil des Produkts. Die Qualitätsnorm AS9100 wird von der International Aerospace Quality Group veröffentlicht und baut auf ISO 9001 auf. Laut ANSI ergänzt sie luftfahrtspezifische Anforderungen wie Risikomanagement, Produktsicherheit, Konfigurationsmanagement, Vorbeugung gegen gefälschte Teile, Rückverfolgbarkeit und Überwachung der Lieferkette. Ein Optimierer darf daher keine Abkürzung vorschlagen, die einen Nachweis oder eine Prüfung auslässt. Der Plan muss die Dokumentation als Nebenprodukt miterzeugen.

Manche Schritte dürfen nur an freigegebenen Orten stattfinden. Nadcap ist ein Akkreditierungsprogramm für Spezialprozesse wie Wärmebehandlung, zerstörungsfreie Prüfung, Schweißen, chemische Verfahren und Beschichtungen. Benötigt ein Auftrag einen Schritt, den nur bestimmte akkreditierte Linien oder Lieferanten ausführen dürfen, ist diese Ressource eine harte Randbedingung und oft der Engpass. Ein Terminplan, der sie ignoriert, ist reine Fiktion.

Die Stückzahlen sind niedrig, die Vielfalt ist hoch. Viele verschiedene Teilenummern teilen sich dieselben Maschinen und dieselben wenigen qualifizierten Mitarbeiter. Dadurch ist die Reihenfolge wichtiger als die Geschwindigkeit einzelner Arbeitsgänge. Wartezeiten zwischen den Schritten können einen großen Anteil der Durchlaufzeit ausmachen, daher verdienen Reihenfolgeentscheidungen mindestens ebenso viel Aufmerksamkeit wie Taktzeiten.

Was sollten Sie optimieren?

Halten Sie das Ziel vor jeder Software in einem Satz fest und trennen Sie das Ziel von den Grenzen.

Typische Ziele in einem Fertigungswerk dieser Art sind:

• termingerechte Lieferung gegenüber den Kundenterminen,
• kürzere Gesamtdurchlaufzeit,
• weniger Work in Process
• weniger Überstunden und weniger Eilaufträge,
• bessere Nutzung knapper Ressourcen wie einer Spezialprozess-Linie.

Diese Ziele stehen im Konflikt zueinander. Maximale Maschinenauslastung füllt tendenziell jede Lücke, sodass kein Raum für einen dringenden Auftrag bleibt. Eine kurze Durchlaufzeit für einen Kunden kann dazu führen, dass ein anderer zu spät beliefert wird. Wählen Sie ein primäres Ziel und behandeln Sie die übrigen als Grenzen, die Sie überwachen, zum Beispiel "termingerechte Lieferung maximieren, ohne die vereinbarten Überstunden zu überschreiten".

Listen Sie danach die harten Randbedingungen auf, denn sie entscheiden darüber, ob ein Plan überhaupt umsetzbar ist:

1. Bedienerqualifikationen und Zertifizierungen für jeden Arbeitsgang.
2. Freigegebene Maschinen, Linien und externe Dienstleister für jeden Prozess.
3. Werkzeuge, Vorrichtungen und Prüfmittel einschließlich des Kalibrierstatus.
4. Materialverfügbarkeit und die Zeugnisse, die mitgeliefert werden müssen.
5. Schichtkalender, Wartungsfenster und Feiertage.
6. Die Reihenfolge der Arbeitsgänge, einschließlich verpflichtender Prüfungen und Sperren.

Alles, was Sie nicht dokumentieren, bricht der Plan, und Sie erfahren es in der Produktion.

Beispiel: Auslastung gegen Liefertermin

Dies ist ein erfundenes Beispiel, kein gemessenes Ergebnis. Ein Werk hat einen einzigen Wärmebehandlungsofen. Ein Optimierer, der auf maximale Auslastung eingestellt ist, bündelt Teile aus vielen Aufträgen, um jede Charge zu füllen. Der Ofen ist die ganze Woche ausgelastet, während drei dringende Aufträge auf ihre Chargen warten. Derselbe Ofen mit termingerechter Lieferung als primärem Ziel fährt für die eiligen Teile kleinere oder teilweise gefüllte Chargen und weist auf dem Papier eine geringere Auslastung aus. Welches Ergebnis besser ist, hängt vom gewählten Ziel ab. Deshalb müssen Sie es zuerst festlegen.

Wie funktioniert Optimierung einfach erklärt?

Sie brauchen keine Mathematik, aber Sie sollten wissen, wofür Sie bezahlen.

Aufgaben über die Zeit auf Ressourcen zu verteilen, mit Ressourcenbeschränkungen, Reihenfolgebeziehungen zwischen Schritten und Rüstzeiten, ist der Kern der Ablaufplanung. Die Einführung in PyJobShop weist darauf hin, dass die meisten Ablaufplanungsprobleme NP-schwer sind. Das bedeutet, dass es mit wachsendem Problem sehr schwierig sein kann, die nachweislich beste Lösung zu finden. In der Praxis verwenden Softwarelösungen Heuristiken, Metaheuristiken oder exakte Verfahren, einschließlich Constraint Programming, und liefern innerhalb einer sinnvollen Zeit einen guten, umsetzbaren Plan.

Was das für Sie bedeutet:

• Umsetzbarkeit zuerst. Ein Plan, der alle harten Randbedingungen einhält, ist besser als ein theoretisch besserer Plan, der eine davon verletzt.
• Geschwindigkeit zählt. Dauert eine Neuplanung eine Stunde, werden Planer sie nicht mehr nutzen, wenn um 14 Uhr eine Maschine ausfällt.
• "Optimal" bezieht sich auf Ihr Modell. Fehlt im Modell eine Randbedingung, ist das Optimum falsch. Garbage in, polished garbage out.
• Nachvollziehbarkeit schafft Vertrauen. Ein Planer sollte sehen können, warum ein Auftrag an seiner Stelle liegt und welche Randbedingung ihn blockiert.

Das ist der Bereich der Ablaufplanung mit endlicher Kapazität, die mit realen Ressourcengrenzen plant, statt unbegrenzte Kapazität anzunehmen.

Welche Daten braucht ein Optimierer?

Optimierung ist nur so gut wie ihre Eingangsdaten. Prüfen Sie diese, bevor Sie mit Anbietern sprechen:

• Arbeitspläne mit realistischen Prozess- und Rüstzeiten, nicht nur die Standardzeiten aus dem ERP,
• Ressourcen und ihre Kalender,
• eine Qualifikationsmatrix: wer darf was ausführen,
• Verfügbarkeit von Werkzeugen und Vorrichtungen,
• offene Aufträge mit Lieferterminen und Prioritäten,
• aktueller Lagerbestand und erwartete Materialanlieferungen,
• der Status der bereits laufenden Arbeiten.

Seien Sie ehrlich, was Sie haben. Liegt die Qualifikationsmatrix nur im Kopf einzelner Personen, erstellen Sie sie zuerst. Diese Arbeit ist unabhängig vom gewählten Tool nützlich.

Wie wählen Sie Optimierungssoftware für ein Luftfahrt-Werk aus?

Stellen Sie Fragen, die zeigen, wie ein Tool mit Ihren Randbedingungen umgeht, und nicht, wie es in einer Demo aussieht.

1. Randbedingungen. Kann das Tool Bedienerqualifikationen, freigegebene Ressourcen, Werkzeuge und verpflichtende Prüfschritte abbilden? Bitten Sie den Anbieter, je ein Beispiel davon mit Ihren Daten zu zeigen.
2. Ziele. Können Sie das primäre Ziel ändern und die Auswirkung sehen? Kann das Tool zwei Pläne direkt nebeneinander vergleichen?
3. Störungen. Was passiert, wenn eine Maschine ausfällt, Material verspätet eintrifft oder ein Eilauftrag hereinkommt? Wie lange dauert eine Neuplanung, und was sieht der Planer danach?
4. Nachvollziehbarkeit. Kann ein Planer nachvollziehen, warum ein Auftrag dort steht, wo er steht?
5. Manuelle Eingriffe. Können Planer Aufträge sperren und Prioritäten manuell ändern, und berücksichtigt das Tool diese Entscheidungen im nächsten Lauf?
6. Datensätze. Wie hängt die Planung mit dem System zusammen, in dem Ihre Rückverfolgbarkeits- und Konfigurationsdaten liegen? Der Optimierer darf kein zweiter Ort sein, an dem der Auftragsstatus geführt wird.
7. Datenanbindung. Wie erhält das Tool die Daten aus ERP und Fertigungsebene, und wie oft?
8. Aufwand. Wie viele Tage Modellaufbau und Datenbereinigung sind typisch, bis der erste brauchbare Plan steht, und wer übernimmt diese Arbeit?

Fragen Sie nicht nach einer Rangliste der Produkte. Beschreiben Sie Ihre Randbedingungen und Ihr Ziel, und lassen Sie die Anbieter sich daran messen.

Wie testen Sie das Tool, bevor Sie sich festlegen?

Ein Replay überzeugt mehr als eine Demo.

1. Wählen Sie eine Zelle oder einen Wertstrom. Nicht das ganze Werk.
2. Nehmen Sie einen vergangenen Monat mit echten Aufträgen samt tatsächlichen Start- und Endzeiten sowie Störungen.
3. Halten Sie die Ausgangslage fest: termintreue Lieferung, Durchlaufzeit und Work in Process (WIP), so wie sie tatsächlich eingetreten sind.
4. Lassen Sie das Tool dieselben Aufträge planen – mit demselben Startzustand und denselben Randbedingungen.
5. Vergleichen Sie den Plan mit dem, was tatsächlich passiert ist, und lassen Sie die Planer ihn kritisieren. Ihre Einwände zeigen die fehlenden Randbedingungen.
6. Betreiben Sie das Tool einige Wochen im Schattenbetrieb parallel zur bisherigen Methode, bevor es echte Entscheidungen steuert.

Erfassen Sie auch den Vorbereitungsaufwand. Ein Tool, das bei der Planqualität gewinnt, aber für jede Änderung einen Spezialisten braucht, kann im Alltag trotzdem scheitern.

Wie binden Sie die Planer ein?

Beziehen Sie sie vom ersten Tag an ein, denn sie besitzen das Wissen, das dem Modell fehlt. Lassen Sie sie die fünf Aufträge nennen, die ihnen im letzten Monat die meisten Sorgen gemacht haben, und prüfen Sie dann, ob der Plan des Tools damit zurechtkommt. Geben Sie ihnen eine Möglichkeit, zu sagen „Dieser Plan ist falsch, weil …“, und machen Sie aus jeder Antwort eine Randbedingung oder eine Datenkorrektur. Nach einigen Runden überrascht der Plan die Planer meist nicht mehr, und genau dann beginnt das Vertrauen. Ohne diese Schleife wird selbst ein gutes Tool für jeden verspäteten Auftrag verantwortlich gemacht, den das Modell nie kannte.

Häufige Fehler

• Optimierung vor Zieldefinition. Die Software optimiert die Zahl, die Sie ihr vorgeben, egal welche.
• Weiche Faktoren ausklammern. Qualifikationen, Werkzeuge und freigegebene Prozesse sind die Randbedingungen, die Planer am besten kennen und die Modelle zuerst vergessen.
• Nach der Demo-Fabrik urteilen. Ein sauberes Beispiel beweist nichts über Ihre Daten.
• Den Optimierer als Datenspeicher nutzen. Auftragsstatus und Rückverfolgbarkeitsdaten müssen an einem kontrollierten Ort bleiben.
• Die Planer übergehen. Wenn sie den Plan nicht nachvollziehen oder überschreiben können, kehren sie zu Tabellenkalkulationen zurück.
• Plantweit starten. Eine Zelle reicht, um zu lernen, was das Tool von Ihnen braucht.

Wo Polaris passt

Wenn Sie einen Planungsoptimierer in Ihren Test aufnehmen möchten, ist iFAKT Polaris eine Option. iFAKT nennt Luft- und Raumfahrt unter seinen Schlüsselbranchen und beschreibt Polaris als KI plus digitalen Zwilling für die Produktion. Das Modul Polaris Optimizer überführt das Produkt-Prozess-Ressourcen-Modell in einen optimierten Produktionsplan auf Basis von ERP-Daten, Ressourcenverfügbarkeit und Randbedingungen wie Ressourcen, Schichten, Zonen, Qualifikationen und Kapazitäten. Laut iFAKT analysiert es außerdem die Auswirkungen von Störungen und optimiert neu. Prüfen Sie es mit dem oben beschriebenen Replay anhand Ihrer eigenen Aufträge.

Verwandte Themen zum Vertiefen

• Qualifikations- und Fähigkeitsmatrizen. Wie Sie sie aktuell halten, damit ein Planer ihnen vertrauen kann.
• Kapazität für Spezialprozesse. Wie Sie knappe, akkreditierte Ressourcen wie Öfen und Prüfstationen planen.
• Neuplanung nach Störungen. Welche Änderungen eine neue Planung auslösen sollten und welche bis zum nächsten Zyklus warten können.
• Digitale Zwillinge für die Produktionsplanung. Was ein Modell Ihres Werks einem Planungstool bringt und was seine Pflege kostet.
• Planeinhaltung messen. Welche wenigen Kennzahlen zeigen, ob die Fertigung dem Plan folgt.

Nächster Schritt

Die Fertigungsoptimierung in der Luft- und Raumfahrt zahlt sich aus, wenn Randbedingungen und Ziel festgehalten sind, bevor ein Tool ausgewählt wird. Schreiben Sie Ihre sechs wichtigsten harten Randbedingungen und ein primäres Ziel auf eine einzige Seite und nutzen Sie sie als Prüfbogen für jedes Gespräch mit einem Anbieter.