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Blog · Mirko Peters

Ablaufplanung in der Fertigung: Warum Pläne schon um 10 Uhr scheitern

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Die Ablaufplanung ordnet Aufträge einer Maschinenreihenfolge zu, doch der Shopfloor ändert sie innerhalb weniger Stunden. Erfahren Sie, warum Pläne scheitern und wie Sie einen Ablaufplan brauchbar halten.

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Die Ablaufplanung bedeutet, freigegebene Aufträge für jede Maschine in eine Reihenfolge mit Start- und Endzeiten zu überführen. Im Shopfloor beginnt sich diese Reihenfolge bereits in den ersten Stunden einer Schicht zu verändern, weil Maschinenstörungen, verspätetes Material und Abwesenheiten nicht auf den Plan warten. Dieser Artikel richtet sich an Werkleiter, die sich fragen, warum ein gut erstellter Ablaufplan um 6 Uhr um 10 Uhr bereits wertlos ist. Er erläutert die Ursachen, zeigt, wie Sie einen Ablaufplan erstellen, der länger Bestand hat, und wie Sie messen, wie gut der Shopfloor ihm folgt.

Die wichtigsten Punkte

  • Die Ablaufplanung ordnet jeden Auftrag einer Maschine, einem Startzeitpunkt und einer Reihenfolge zu. Die Produktionsplanung legt fest, wie viel produziert wird und wann es fällig ist.
  • Ablaufpläne brechen früh in der Schicht auseinander, weil sie volle Kapazität, vollständiges Material und störungsfreien Betrieb voraussetzen. Der Shopfloor liefert keines dieser drei Elemente zuverlässig.
  • Ein Ablaufplan, der endliche Kapazitäten, reale Laufzeiten und den Materialstatus berücksichtigt, hält länger als einer, der auf Nennwerten basiert.
  • Aktualisieren Sie den Ablaufplan zu festen Zeiten und nach jeder größeren Störung, und informieren Sie den Shopfloor über die Änderungen.
  • Messen Sie die Einhaltung des Ablaufplans täglich: den Anteil der Aufträge, die wie geplant gestartet und abgeschlossen wurden. Arbeiten Sie danach an den größten Ursachen für Abweichungen.

Was ist Ablaufplanung und worin unterscheidet sie sich von der Planung?

Planung und Ablaufplanung arbeiten auf unterschiedlichen Ebenen. Die Planung legt fest, was produziert wird, wie viel und bis wann. Sie betrachtet Bedarf, Kapazität und Material über Wochen oder Monate. Die Ablaufplanung nimmt die Aufträge und klärt die Details: welche Maschine, welcher Startzeitpunkt und welcher Auftrag vor welchem anderen läuft.

Ein guter Ablaufplan beantwortet für jeden Auftrag vier Fragen: welches Produkt und welche Menge, wo, wann und in welcher Reihenfolge. Bessere Ablaufpläne berücksichtigen außerdem Rüstvorgänge, die Materialverfügbarkeit sowie die Bediener und Werkzeuge, die ein Auftrag benötigt. Eine veröffentlichte Übersicht nennt als Eingangsgrößen den Bedarf, die um Stillstände und Rüstzeiten bereinigte Kapazität, das vorhandene und eintreffende Material sowie Randbedingungen wie Liefertermine, Reihenfolgeregeln, Werkzeuge und den Engpass.

Viele Werke erstellen den Ablaufplan in einer Tabellenkalkulation oder im Planungsmodul eines ERP-Systems. Das funktioniert, solange es nur wenige Aufträge, keine gemeinsam genutzten Maschinen und wenige Änderungen gibt. Danach driften Ablaufplan und Shopfloor auseinander.

Warum scheitern Pläne so früh in der Schicht?

Die Forschung zur dynamischen Ablaufplanung betrachtet Störungen als Normalfall. Eine Übersichtsarbeit im Journal of Scheduling hält fest, dass unerwartete Störungen in der Fertigung meist unvermeidbar sind. Deshalb reichen statische Ablaufpläne nicht aus. In der Praxis sind die Ursachen bekannt:

  • Zu optimistische Kapazität. Der Ablaufplan rechnet mit Nennlaufzeiten. Stillstände, Rüstvorgänge und langsame Anlaufphasen bleiben unberücksichtigt. Die oben genannte Übersicht warnt: Liegt die tatsächliche Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) unter dem, was der Plan annimmt, dauern die Aufträge länger, und der Ablaufplan kann sich innerhalb weniger Stunden auflösen.
  • Fehlendes Material. Eine Reihenfolge ist wertlos, wenn Komponenten fehlen. Der Auftrag wird übersprungen, und alles dahinter verschiebt sich.
  • Maschinenausfälle und Qualitätssperren. Eine Maschine steht still, und die Arbeit dafür staut sich an anderer Stelle.
  • Abwesenheiten und fehlende Qualifikationen. Die Planung rechnet mit einer Person, die heute nicht da ist.
  • Eilaufträge. Ein neuer vorrangiger Auftrag verdrängt andere nach hinten.
  • Ein Terminplan, der nicht aktualisiert wird. Derselbe Überblick weist darauf hin, dass ein Terminplan, der während der Schicht nicht aktualisiert wird, schnell veraltet. Er empfiehlt, mindestens bei jeder Schicht und direkt nach einem Ausfall, einem Eilauftrag oder einer Materialverzögerung zu aktualisieren.

Mehrere dieser Störungen treffen oft gleichzeitig eine gemeinsam genutzte Ressource. Eine Verzögerung am Engpass verschiebt jeden Auftrag dahinter, und nach der ersten Stunde stimmt der Produktionsplan nicht mehr.

Wie erstellen Sie einen Produktionsplan, der länger Bestand hat?

Störungen lassen sich nicht vermeiden. Sie können aber einen Produktionsplan erstellen, der nachgibt, bevor er bricht.

  1. Reale Kapazität verwenden. Basieren Sie Laufzeiten auf gemessenen Werten und nicht auf dem Typenschild. Rüst- und Umrüstzeiten führen Sie als eigene Positionen auf.
  2. Den Engpass zuerst einplanen. Der Engpass bestimmt die Leistung der Anlage. Planen Sie seine Aufträge daher zuerst ein und richten Sie die übrigen Schritte danach aus.
  3. Endliche Kapazität berücksichtigen. Eine Maschine schafft pro Schicht nur eine begrenzte Menge. Finite Capacity Scheduling plant jede Ressource unter Berücksichtigung ihrer realen Grenzen. So zeigt der Produktionsplan Konflikte, bevor sie in der Fertigung spürbar werden.
  4. Material vor der Freigabe prüfen. Geben Sie nur Aufträge frei, deren Teile, Werkzeuge und Dokumente verfügbar oder bestätigt sind.
  5. Am Engpass einen kleinen Puffer einplanen. Setzen Sie die Schutzzeit vor den Engpass, nicht überall.
  6. Feste Aktualisierungszeiten festlegen. Zum Beispiel zu Beginn jeder Schicht und nach jeder größeren Störung. Teilen Sie der Fertigung mit, was sich geändert hat und warum.
  7. Das eingefrorene Zeitfenster kurz halten. Geben Sie der Fertigung für die nächsten Stunden eine stabile Reihenfolge und lassen Sie Änderungen danach zu.

Die Vorwärtsterminierung beginnt jeden Auftrag zum Freigabetermin und ermittelt den Endtermin. Die Rückwärtsterminierung beginnt zum Liefertermin und rechnet rückwärts bis zum spätesten Starttermin. Nutzen Sie die Rückwärtsterminierung, um den Puffer eines Auftrags zu sehen, und die Vorwärtsterminierung, um zu prüfen, ob der Plan realisierbar ist.

Welche Methoden und Werkzeuge nutzen Produktionsbetriebe?

Die meisten Betriebe kombinieren einige wenige Methoden. Ein Hauptproduktionsplan legt für jedes Produkt die Mengen je Periode fest, meist auf Basis des Absatzplans. Produktionsaufträge enthalten dann die Details für jeden Arbeitsgang. Die Terminierungsmethoden unterscheiden sich darin, wie sie Aufträge reihen: nach Liefertermin, nach kürzester Bearbeitungszeit, nach ähnlichen Rüstvorgängen oder nach Engpasspriorität. Keine Methode ist überall die beste. Testen Sie eine Methode anhand Ihrer eigenen Einhaltungsdaten.

Die Werkzeuge reichen vom Whiteboard über Excel oder eine andere Tabellenkalkulation bis zum Planungsmodul eines ERP-Systems oder zu einem Advanced Planning and Scheduling (APS)-System beziehungsweise einer spezialisierten Software für die Produktionsplanung. Eine Tabellenkalkulation ist günstig und flexibel, prüft die Kapazität jedoch nicht für Sie, und nach einer Störung aktualisiert sie niemand automatisch. Ein Terminierungswerkzeug mit Logik für endliche Kapazität berechnet aus Kapazität, Material und Regeln einen realisierbaren Produktionsplan.

Die Terminierung liegt zwischen der Supply-Chain-Planung, die festlegt, was der Betrieb produzieren soll, und der Produktion in der Fertigung, die es tatsächlich umsetzt. Ein Plan, der nur eine Maschine betrachtet und die gesamte Produktionslinie vom Wareneingang bis zum Versand ignoriert, scheitert an der ersten Schnittstelle. Produktionsleiter, die den Plan täglich mit dem realen Fertigungsprozess abgleichen, erkennen diese Lücken früh.

Wie messen Sie die Termintreue?

Die Termintreue vergleicht, was der Plan vorgesehen hat, mit dem, was tatsächlich passiert ist. Eine einfache Möglichkeit zur Messung:

Termintreue = planmäßig begonnene und beendete Aufträge ÷ geplante Aufträge

Legen Sie eine Toleranz fest, zum Beispiel 30 Minuten bei Start und Ende, und zählen Sie einen Auftrag als termintreu, wenn er innerhalb dieser Toleranz liegt. Erfassen Sie die Kennzahl täglich und protokollieren Sie den Grund für jede Abweichung: Material, Maschine, Personal, Qualität, Prioritätsänderung oder Planungsfehler. Die Gründe sind wichtiger als die Zahl. Nach einigen Wochen zeigt eine Pareto-Auswertung der Ursachen, wo Sie zuerst handeln sollten.

Eine Neuterminierung ist kein Versagen. Die Termintreue zeigt, ob der Plan realistisch war und ob die Fertigung ihm folgen konnte. Eine niedrige Quote bei vielen Neuterminierungen bedeutet, dass der Plan die Realität nicht abgebildet hat.

Beispiel: ein Plan um 6 Uhr und um 10 Uhr

Dies ist eine Veranschaulichung mit erfundenen Zahlen.

Eine Zelle hat 20 Aufträge für die Frühschicht eingeplant, 10 an einer Fräsmaschine und 10 an einer Drehbank. Um 6 Uhr wirkt der Plan voll, aber machbar, mit 450 produktiven Minuten pro Maschine.

Bis 10 Uhr sind vier Stunden vergangen. Die Fräsmaschine stand wegen eines Werkzeugausfalls 55 Minuten still. Material für zwei Aufträge an der Drehbank war nicht an der Zelle. Ein Eilauftrag mit 90 Minuten kam herein und wurde auf der Fräsmaschine eingeplant.

Die Zählung um 10 Uhr: 8 Aufträge sollten bis dahin fertig sein, 5 wurden wie geplant abgeschlossen, 3 sind verspätet oder wurden übersprungen. Die Planeinhaltung für die ersten vier Stunden beträgt 5 ÷ 8 = 62,5 %.

Der Fräsmaschine bleiben nun 450 − 55 − 90 = 305 Minuten für Arbeit, die ursprünglich für 450 Minuten geplant war. Mehrere Aufträge hinter dem Eilauftrag müssen auf den Nachmittag oder die nächste Schicht verschoben werden. Der Disponent aktualisiert die Reihenfolge um 10 Uhr, informiert die Produktion und verlagert zwei Aufträge auf eine zweite Maschine. Am nächsten Tag analysiert das Team die Ursachen: Werkzeugverwaltung, Materialbereitstellung und eine Regel für Eilaufträge.

Häufige Fehler

  • Planung mit Nennwerten. Typenschilder und Kataloge sind nicht Ihre realen Laufzeiten.
  • Freigabe von Aufträgen ohne Material. Die Produktion beginnt Aufträge, die nicht fertig werden können.
  • Den Plan als feststehend behandeln. Ein Plan, der nicht aktualisiert wird, wird von niemandem befolgt.
  • Umplanung, ohne die Produktion zu informieren. Wenn Mitarbeitende die neue Reihenfolge zufällig erfahren, sinkt das Vertrauen in den Plan.
  • Die Produktion für geringe Planeinhaltung verantwortlich machen. Prüfen Sie zuerst die Ursachen. Oft war der Plan nicht machbar.
  • Planeinhaltung ohne Ursachen messen. Eine Kennzahl ohne Gründe zeigt ein Problem, bietet aber keinen Ansatz zur Behebung.

Wie Software helfen kann

Eine Tabellenkalkulation kann eine Reihenfolge nicht schnell neu berechnen, wenn eine Maschine stillsteht. Software, die mit endlicher Kapazität plant, kann in Minuten einen neuen machbaren Plan erzeugen und Konflikte anzeigen. iFAKTs Polaris Optimizer erstellt automatisch optimierte Produktionspläne unter Randbedingungen wie Ressourcen, Schichten, Zonen, Qualifikationen und Kapazitäten. Prüfen Sie jeden generierten Plan mit den Personen, die die Maschinen bedienen, bevor Sie ihn freigeben.

Nächster Schritt

Erfassen Sie eine Woche lang für eine Maschine den geplanten und den tatsächlichen Start jedes Auftrags sowie den Grund für jede Abweichung. Nutzen Sie diese Daten, um Ihre Regeln zur Produktionsplanung auf reale Laufzeiten und die drei größten Verzögerungsursachen auszurichten.

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Entitäten in diesem Artikel

Finite capacity scheduling Polaris Optimizer Enterprise resource planning (ERP)

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