Chargenfertigung: effizient fertigen, pünktlich liefern

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Bei der Chargenfertigung wird eine festgelegte Menge eines Produkts hergestellt, bevor die Fertigung auf ein anderes Produkt oder eine andere Variante umgestellt wird. Eine Bäckerei mischt eine Charge Teig; ein Zerspanungsbetrieb fertigt ein Los identischer Bauteile, bevor er die Werkzeuge wechselt. Beide arbeiten effizienter, weil sie dieselben Arbeitsschritte unter gleichbleibenden Produktionsbedingungen wiederholen.

Wenn mehrere Produkte dieselben Anlagen nutzen, liegt die schwierigere Frage darin, was zwischen den Fertigungsläufen passiert. Welche Charge oder welches Los soll zuerst gefertigt werden? Ist das Material dafür verfügbar? Hat der nachgelagerte Prozess noch Kapazität, wenn die Menge dort ankommt?

Ein langer, ununterbrochener Fertigungslauf kann an einer einzelnen Maschine effizient wirken, während ein dringender Auftrag dahinter wartet. Eine gute Planung der Chargenfertigung bringt effizientes Rüsten und den Durchlauf der Kundenaufträge in Einklang. SkyPlanner APS hilft Ihnen, diesen Ausgleich in der Praxis umzusetzen: Die Planungs-KI Arcturus berechnet den Produktionsplan anhand der von Ihnen hinterlegten Ressourcen und Prioritäten. So sehen Sie, wie sich die Chargen und Lose in den Gesamtplan einfügen, bevor Sie Liefertermine zusagen.

Was bedeutet Chargenfertigung in der Produktion?

Bei der Chargenfertigung wird eine festgelegte Menge desselben Produkts gemeinsam hergestellt. Zwischen unterschiedlichen Produkten oder Varianten wird umgerüstet. Solche Chargen beziehungsweise Fertigungslose können regelmäßig wiederkehren oder für einzelne Kundenaufträge aufgelegt werden.

Dieses Prinzip findet sich sowohl in der Prozessindustrie als auch in der diskreten Fertigung:

• Prozessindustrie: Ein Mischer stellt eine Charge Farbe her, ein Lebensmittelhersteller stellt ein Produkt nach einer Rezeptur her oder ein Kosmetikhersteller fertigt ein Produkt nach einer Formulierung, bevor er es abfüllt und verpackt.
• Diskrete Fertigung: Ein Zerspanungsbetrieb fertigt ein Los Halterungen, oder ein Hersteller produziert eine bestimmte Bauteilvariante, bevor er Werkzeuge oder Maschineneinstellungen wechselt.

Die Produktionscharge beziehungsweise das Fertigungslos bezeichnet die Menge, die in einem Lauf hergestellt wird. Das Transportlos ist die Menge, die jeweils an den nächsten Arbeitsgang weitergegeben wird. Diese Mengen müssen nicht immer identisch sein: Wenn der Prozess es zulässt, können einige Teile bereits zum nächsten Arbeitsgang gelangen, bevor das gesamte Fertigungslos fertig ist. Ein Mischbehälter hingegen lässt sich unter Umständen erst entleeren, wenn die ganze Charge fertig verarbeitet ist.

Diese Unterscheidung ist für die Durchlaufzeit wichtig. Eine Charge oder ein Los kann zwischen den Arbeitsgängen deutlich länger warten, als die eigentliche Bearbeitung dauert. Eine geeignete Teilmenge früher weiterzugeben kann helfen – allerdings nur, wenn die nächste Ressource bereit ist und die Prozess- und Qualitätsanforderungen des Produkts dies zulassen.

Chargenfertigung im Vergleich zu Einzel-, Massen- und kontinuierlicher Fertigung

Chargen- und Losfertigung eignen sich, wenn wiederkehrende Mengen unterschiedlicher Produkte gefragt sind und nicht dauerhaft nur ein unverändertes Produkt hergestellt werden soll.

Bei der Einzelfertigung steht ein einzelner, häufig kundenspezifischer Auftrag im Mittelpunkt. Bei der Chargen- und Losfertigung werden dieselben Arbeitsschritte für eine bestimmte Menge wiederholt. Auch in der Werkstattfertigung können Teile in Losen gefertigt werden. Die Begriffe beschreiben daher keine gegensätzlichen Ausprägungen einer ganzen Fabrik.

Die Massenfertigung stellt standardisierte Produkte in hohen Stückzahlen her, oft auf eigens dafür ausgelegten Linien. Bei der Chargen- und Losfertigung lassen sich Anlagen leichter für verschiedene Varianten nutzen. Die Grenze liegt nicht bei einer festen Stückzahl: Auch Produktmix, Anlagen und die Abfolge der Umrüstungen spielen eine Rolle.

Die kontinuierliche Fertigung hält einen fortlaufenden Produktionsstrom aufrecht, etwa bei bestimmten Prozessen zur Herstellung chemischer Massengüter. Ein Chargenprozess verarbeitet dagegen eine begrenzte Menge, schließt diesen Lauf ab und wird für den nächsten vorbereitet. Nachgelagerte Verpackungsschritte können dennoch in getrennten Läufen erfolgen, auch wenn der vorgelagerte Prozess kontinuierlich arbeitet.

Wählen Sie Chargen- oder Losfertigung, wenn der Wechsel zwischen Produkten wichtig ist und wiederkehrender Bedarf die gemeinsame Herstellung mehrerer Einheiten rechtfertigt. Benötigt jeder Auftrag einen eigenen Arbeitsablauf, gewinnt die auftragsbezogene Planung an Bedeutung. Ist die Nachfrage nach einem standardisierten Produkt sehr hoch und stabil, kann ein speziell dafür ausgelegter Fertigungsfluss besser passen.

Vor- und Nachteile entstehen aus derselben Entscheidung

Wenn Sie vor dem Umrüsten mehr von einem Produkt herstellen, verteilt sich der Rüstaufwand auf eine größere Menge. So lassen sich gemeinsam genutzte Anlagen wirtschaftlich betreiben, ohne für jede Variante eine eigene Linie vorzusehen. Auch Materialvorbereitung und Prozessprüfungen können die Teams auf einen festgelegten Fertigungslauf abstimmen.

Diese Flexibilität kommt saisonalen Produkten, unterschiedlichen Größen und Oberflächenausführungen sowie wiederkehrenden Kundenaufträgen zugute. Sie können ein Produkt bei Bedarf erneut fertigen, statt es durchgehend herzustellen.

Doch dieselbe Bündelung lässt alle anderen Produkte warten. Größere Chargen oder Lose können bedeuten:

• Längere Wartezeiten für andere Produkte. Ein kleiner Eilauftrag muss möglicherweise hinter einem großen Fertigungslos warten, obwohl seine eigene Bearbeitungszeit kurz ist.
• Höhere Umlaufbestände. Vorgelagerte Anlagen produzieren schneller, als nachgelagerte Arbeitsgänge die Menge abarbeiten können.
• Mehr Lagerbestand und weniger Flexibilität. Fertigprodukte beanspruchen Platz, und bei veränderter Nachfrage können unerwünschte Bestände zurückbleiben.
• Mehr Einheiten können von einem Prozessproblem betroffen sein. Bleibt ein Fehler während des Fertigungslaufs unbemerkt, müssen möglicherweise mehr Einheiten geprüft oder nachgearbeitet werden.

Kleinere Chargen oder Lose verringern einige dieser Risiken, erfordern aber häufigeres Rüsten. Das Ziel ist nicht, die Mengen einfach möglichst groß oder klein zu halten. Entscheidend sind Mengen und eine Reihenfolge, die Kapazitäten gut nutzen und zugleich die richtigen Aufträge voranbringen.

So wählen Sie eine praktikable Chargen- oder Losgröße

Gehen Sie von der Menge aus, die Ihre Kunden im jeweiligen Liefer- oder Nachschubzeitraum benötigen. Prüfen Sie anschließend, was der Prozess zulässt und was die gemeinsam genutzten Ressourcen bewältigen können.

Das nutzbare Volumen eines Behälters, eine Ofenbeladung oder eine Mindestverarbeitungsmenge können physische Grenzen setzen. Die Zeit für Werkzeugwechsel und Reinigung beeinflusst die Kosten einer Umrüstung. Haltbarkeit, Lagerfläche, Qualitätsprüfungen und unsichere Nachfrage bestimmen mit, wie viel Vorproduktion sinnvoll ist.

Unterscheiden Sie bei diskreten Bauteilen zwischen einem zweckmäßigen Fertigungslos und der Menge, die gemeinsam weitergegeben werden muss. Möglicherweise können Sie ein größeres Los zerspanen und dabei kleinere Transportlose zur Oberflächenbearbeitung weitergeben. Das kann die Wartezeit bis zu den ersten fertigen Teilen verkürzen, ohne nach jeder Übergabe die Werkzeuge wechseln zu müssen.

Prüfen Sie die vorgesehene Menge über den gesamten Arbeitsablauf hinweg. Ein größeres Zerspanungslos bringt keinen Vorteil, wenn es die Oberflächenbearbeitung überlastet und den als Nächstes benötigten Auftrag blockiert. Kürzere Rüstzeiten können kleinere Fertigungslose praktikabel machen. Die Feinplanung zeigt, ob sich damit die zugesagten Liefertermine einhalten lassen.

Betrachten Sie die Chargen- oder Losgröße als Fertigungsentscheidung, bei der diese Zielkonflikte abzuwägen sind. SkyPlanner koordiniert die einzuplanenden Arbeitsgänge. Es ersetzt weder Ihre Prozessregeln noch legt es für Sie fest, welche Chargen- oder Losgröße wirtschaftlich ist.

Ein Planungsbeispiel: Die günstigste Reihenfolge kann zu verspäteten Lieferungen führen

Stellen Sie sich einen metallverarbeitenden Betrieb vor, der lackierte Halterungen herstellt. Mehrere Lose sollen dieselbe Farbe erhalten, während ein kleineres Los in einer anderen Farbe zuerst versandt werden muss. Zerspanung, Lackierung und Verpackung nutzen jeweils gemeinsame Ressourcen.

Alle Lose derselben Farbe zusammenzufassen würde die Zahl der Farbwechsel reduzieren. Wird das dringende Los jedoch zuletzt lackiert, verpasst es das verfügbare Zeitfenster in der Verpackung. Die Lackierung wirkt effizient, während der Kundenauftrag in Verzug gerät.

Das dringende Los zuerst zu fertigen könnte den Versandtermin sichern, würde aber eine zusätzliche Umrüstung erfordern. Hinzu kommt die Materialfrage: Sind die Rohlinge noch nicht eingetroffen, entsteht durch die Reservierung des ersten Zeitfensters in der Zerspanung ein Plan, den die Fertigung nicht umsetzen kann.

Der Planer muss die Zusammenhänge überblicken: Materialverfügbarkeit, Lackierreihenfolge, Rüstzeit und Verpackungskapazität vor dem Versand. Ein Blick allein auf die Warteschlange vor der Lackierung reicht für diese Entscheidung nicht aus.

Mit SkyPlanner können Sie festlegen, dass ähnliche Arbeitsgänge bevorzugt gebündelt werden, und zugleich Prioritäten für Lieferungen und Arbeitsgänge setzen. Arcturus berechnet den Plan innerhalb der hinterlegten Regeln. In der Gantt-Ansicht prüfen Sie die daraus entstehenden Termine über alle Ressourcen hinweg. So können Sie beurteilen, ob die eingesparte Rüstzeit die Auswirkungen auf andere Aufträge rechtfertigt, statt jede Warteschlange einzeln umzustellen.

Erstellen Sie einen Plan, den die Fertigung umsetzen kann

Ein brauchbarer Plan für die Chargen- und Losfertigung verbindet die Mengenentscheidung mit den Ressourcen, die die Arbeit tatsächlich ausführen.

Arbeitsgänge und ihren tatsächlichen Zeitbedarf festlegen

Erfassen Sie für jede Charge beziehungsweise jedes Los den Arbeitsablauf, geeignete Arbeitsstationen, Bearbeitungszeiten und Rüstanforderungen. Berücksichtigen Sie notwendige Wartezeiten oder Freigabeschritte in Ihren Planungsannahmen. Bei Prozessen mit Aushärte-, Abkühl- oder Qualitätsfreigabeanforderungen muss der Plan abbilden, wann der nächste Arbeitsgang tatsächlich beginnen darf.

Verfügbarkeit von Material und Ressourcen prüfen

Ein freies Zeitfenster an einer Maschine reicht nicht aus. Für die Charge oder das Los müssen auch das Material, geeignete Bediener und Kapazität an den nutzbaren Anlagen verfügbar sein. Prüfen Sie neben der ersten Maschine auch die nachgelagerten Ressourcen. Das ist besonders wichtig, wenn mehrere vorgelagerte Chargen oder Lose auf einen gemeinsamen Engpass zulaufen.

Prioritäten setzen, bevor ähnliche Arbeit gebündelt wird

Legen Sie fest, welche Liefertermine abgesichert werden müssen und wo Rüsteinsparungen am wichtigsten sind. Eine Bündelung nach Material, Farbe oder Werkzeugen kann sinnvoll sein, sollte aber den Lieferplan unterstützen und nicht ersetzen. Eine Charge oder ein Los mit niedrigerer Priorität sollte nicht automatisch vorgezogen werden, nur weil dadurch eine Umrüstung entfällt.

Bei veränderten Bedingungen den Gesamtplan prüfen

Eine verspätete Materiallieferung oder ein längerer Fertigungslauf kann mehrere nachfolgende Chargen oder Lose verschieben. Aktualisieren Sie die relevanten Informationen, lassen Sie den Plan neu berechnen und prüfen Sie die Auswirkungen auf die Fertigstellungstermine. Reicht die verfügbare Kapazität nicht für alle Zusagen aus, entscheiden Sie, ob eine zusätzliche Schicht, eine geeignete alternative Ressource oder eine angepasste Lieferzusage sinnvoll ist.

Hier bietet ein APS-System mehr Nutzen als eine manuell gepflegte Chargen- oder Losliste: Es berechnet den Plan über alle Ressourcen hinweg. Sie müssen die einzelnen Warteschlangen also nicht nach jeder Änderung selbst wieder aufeinander abstimmen.

Wie SkyPlanner die Chargenfertigung koordiniert

SkyPlanner führt Arbeitsstationen, Schichten, Bedienpersonal, Materialien und Prioritäten in einem Produktionsplan zusammen. Arcturus plant die Arbeitsgänge anhand der hinterlegten Kapazitäten und Abhängigkeiten. Die Gantt-Ansicht zeigt, wo die Arbeit eingeplant ist und wann sie voraussichtlich abgeschlossen wird.

Für Unternehmen mit Chargen- oder Losfertigung sind drei Funktionen besonders hilfreich:

• Ähnliche Arbeitsgänge bündeln, wo es sinnvoll ist. Produkteigenschaften und Ähnlichkeitsregeln für Arbeitsstationen können bei der Planung dafür sorgen, dass Arbeitsgänge mit gleicher Farbe, gleichem Material oder gleichem Werkzeug bevorzugt aufeinanderfolgen. Sie legen fest, nach welchem Merkmal gruppiert wird, welche Rüstzeit bei unterschiedlichen Arbeitsgängen anfällt und wie stark die Gruppierung bei der Planung gewichtet wird.
• Materialverfügbarkeit in die Planung einbeziehen. Wenn die materialabhängige Planung aktiviert ist, berücksichtigt die Planberechnung Materialengpässe. So lässt sich vermeiden, dass der Plan mit Arbeiten gefüllt wird, die noch gar nicht beginnen können.
• Neu planen, ohne die Kontrolle abzugeben. Sie setzen Prioritäten und sichern Ihre Entscheidungen durch Sperren ab. Arcturus berechnet den Plan innerhalb dieser Vorgaben. Autopilot kann die Neuplanung durch festgelegte Ereignisse oder zeitgesteuert auslösen. So bleibt der Plan mit den erfassten Änderungen im Einklang.

Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner an jedes ERP oder MES anbinden. Damit kann eine bessere Feinplanung auf Ihren vorhandenen Auftrags- und Produktionsdaten aufbauen. Belassen Sie Rezeptursteuerung, Chargenrückverfolgung und die Dokumentation von Qualitätsfreigaben in den dafür vorgesehenen Produktionssystemen. Mit SkyPlanner koordinieren Sie, wann die Arbeiten stattfinden sollen.

Was der bessere Überblick bei Eskomatic verändert hat

Der finnische Lohnfertiger Eskomatic fertigt ein breites Spektrum an Zerspanungsteilen in unterschiedlichen Losgrößen. Vor der Einführung von SkyPlanner wurden die Arbeitsreihenfolgen weitgehend von Hand organisiert. Zugleich erschwerte der begrenzte Überblick über die Materialverfügbarkeit es, Engpässe frühzeitig zu erkennen.

Durch die Anbindung von SkyPlanner an das vorhandene ERP erhielt das Team eine übersichtlichere Darstellung der anstehenden Arbeiten im Gantt-Diagramm und eine automatisierte Kapazitätsbelegung. Eskomatic berichtet, dass sich Liefertermine genauer festlegen lassen und Produktionsstillstände durch fehlendes Material seltener geworden sind. Der Leiter der Produktionsplanung betont den Wert eines Werkzeugs, das im Alltag zuverlässig funktioniert – insbesondere bei der Festlegung von Lieferterminen.

Diese Erfahrung zeigt, worauf es bei der Losplanung in der Praxis ankommt: nicht einfach jede Maschine länger laufen zu lassen, sondern zu erkennen, was gefertigt werden kann, wann es zum nächsten Arbeitsgang weitergehen kann und was Sie dem Kunden zusagen können.

Bei der nächsten Losentscheidung den gesamten Plan im Blick behalten

Chargenfertigung funktioniert am besten, wenn effiziente Produktionsläufe zugleich termingerechte Lieferungen unterstützen. Dafür müssen Materialien, Umrüstungen und gemeinsam genutzte Kapazitäten über die gesamte Arbeitsgangfolge hinweg betrachtet werden – nicht nur an der Maschine, die gerade läuft.

Entscheiden Sie sich für SkyPlanner, wenn die Abstimmung dieser Zusammenhänge zur täglichen Belastung in Ihrer Planung geworden ist. Arcturus übernimmt die Planberechnung. Sie geben die Prioritäten vor und beurteilen das Ergebnis in der Gantt-Ansicht.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie als Beispiel eine typische Produktfamilie, deren gemeinsam genutzten Engpass und ein kürzlich gefertigtes Los mit, das den Plan durcheinandergebracht hat. Sehen Sie, wie sich diese konkurrierenden Anforderungen in einem umsetzbaren Plan zusammenführen lassen. Wenn Sie sich lieber zunächst selbst umsehen möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.