CONWIP in der Fertigung: Steuern, was als Nächstes startet

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Die erste Maschine ist frei, also startet der nächste Auftrag. In der nachgelagerten Endbearbeitung stauen sich die Teile bereits. Bis zum Nachmittag warten noch mehr Teile, ist noch mehr Material gebunden – und die Aufträge, die eigentlich fertig werden sollten, sind kaum vorangekommen.

Mit CONWIP können Sie verhindern, dass immer neue Aufträge dieses Problem verschärfen. Die Methode begrenzt, wie viel Arbeit in einen definierten Fertigungsablauf gelangen darf: Verlässt ein freigegebenes Los den Regelkreis, steht seine Fertigungsberechtigung für ein anderes Los zur Verfügung. Bis Platz frei wird, warten weitere Aufträge außerhalb des Regelkreises.

Diese Disziplin erschwert unnötig frühe Auftragsstarts. Sie entscheidet aber weder, welcher wartende Auftrag die nächste Berechtigung erhalten soll, noch schafft sie auf ausgelasteten Ressourcen Platz für dessen Arbeitsgänge. Steuern Sie mit CONWIP den Zugang und pflegen Sie mit SkyPlanner APS den zusammenhängenden Produktionsplan, auf dem diese Entscheidung beruht. So konkurrieren weniger unfertige Aufträge um Aufmerksamkeit, und Sie müssen die Warteschlangen an den Maschinen mit weniger manuellem Aufwand aufeinander abstimmen.

Was ist CONWIP in der Fertigung?

CONWIP steht für „Constant Work in Process“, häufig auch „Constant Work in Progress“ genannt – also einen konstanten Umlaufbestand. Diese pullbasierte Methode der Produktionssteuerung begrenzt die insgesamt freigegebene Arbeit innerhalb eines definierten Regelkreises, statt jeder Arbeitsstation ein eigenes Nachschubsignal zu geben.

Eine begrenzte Anzahl von Karten oder elektronischen Token erteilt die Berechtigung zum Eintritt in den Regelkreis. Jedes Token steht für eine vereinbarte Arbeitsmenge, etwa ein definiertes Fertigungslos. Es bleibt diesem Los auf seinem Weg durch den Regelkreis zugeordnet und wird erst beim vereinbarten Austrittsereignis wieder verfügbar.

Anders als eine teilespezifische Nachschubkarte kann ein CONWIP-Token bei jedem Umlauf ein anderes Produkt freigeben. Der priorisierte Bestand noch nicht freigegebener Aufträge beantwortet die Frage: „Was sollen wir fertigen?“ Das verfügbare Token beantwortet dagegen: „Darf ein weiterer Auftrag freigegeben werden?“

„Konstant“ bezeichnet die festgelegte Freigabeobergrenze, nicht die Pflicht, die Fertigung ständig voll zu halten. Bei geringerer Nachfrage oder wenn kein Auftrag startbereit ist, darf der tatsächliche Bestand unter dieser Grenze liegen. Einen ungeeigneten Auftrag nur deshalb freizugeben, damit ein Token belegt ist, verfehlt den Zweck.

Der Weg einer Berechtigung durch den Regelkreis

Die Regel ist so einfach, dass sie sich zu Schichtbeginn erklären lässt:

1. Wartende Aufträge bleiben außerhalb des Regelkreises. Führen Sie einen Bestand noch nicht freigegebener Aufträge oder Lose. Ein Auftrag kann in der Planung sichtbar sein, ohne dass seine Bearbeitung bereits begonnen hat.

2. Ordnen Sie ein verfügbares Token einem startbereiten Auftrag zu. Die für die Freigabe verantwortliche Person wählt anhand der vereinbarten Prioritäten und Prüfungen der Startbereitschaft den nächsten geeigneten Auftrag aus dem wartenden Bestand aus.

3. Die Berechtigung bleibt beim Auftrag. Ob Bearbeitung, Transport oder Wartezeit: Innerhalb der festgelegten Grenze bleibt dieselbe Berechtigung belegt. Der Wechsel von der Zerspanung in die Endbearbeitung gibt sie nicht frei.

4. Geben Sie das Token am definierten Austrittspunkt zurück. Prüfen Sie, ob das Los die Austrittsbedingung erfüllt hat, gleichen Sie seinen Status ab und stellen Sie die Berechtigung wieder zur Verfügung.

Sind alle Token zugeordnet, muss ein weiteres Los warten. Freie Kapazität beim ersten Arbeitsgang ist kein Grund, eine zusätzliche Berechtigung zu schaffen.

Definieren Sie den Austritt genau. Endet der Regelkreis beispielsweise mit der Endabnahme, wird das Token nach der Abnahme zurückgegeben. Schließt der Regelkreis auch das Fertigwarenlager ein, wird das Token unter Umständen erst frei, wenn das Produkt zur nachgelagerten Verwendung entnommen wird. Diese Auslegungen begrenzen unterschiedliche Bestände. „Fertigung abgeschlossen“ und „Produkt hat den Regelkreis verlassen“ sind keine austauschbaren Ereignisse.

Sinnvolle Grenzen und eine passende Zähleinheit wählen

CONWIP ist eine Überlegung wert, wenn wechselnde Produkte einen klar erkennbaren Fertigungsablauf gemeinsam nutzen können, ein eigener Nachschubregelkreis für jedes Produkt aber aufwendig wäre. Dazu kann die Auftragsfertigung passen: Das nächste Token kann ein anderes kundenspezifisches Produkt freigeben, statt den Lagerbestand des vorherigen Produkts wieder aufzufüllen.

Beginnen Sie mit einer Produktfamilie oder einem Fertigungsbereich, dessen Ein- und Austritte sich vor Ort beobachten lassen. Die Grenze sollte die Warteschlangen einschließen, die Sie steuern wollen, und nicht unmittelbar vor dem schwierigen Arbeitsgang enden. Gibt die Zerspanung jedes Token zurück, bevor die Teile in eine überlastete Endbearbeitung gelangen, begrenzt dieser Regelkreis den dort wachsenden Umlaufbestand nicht.

Unterschiedliche Arbeitsfolgen erfordern besondere Aufmerksamkeit. Legen Sie fest, was mit den Berechtigungen geschieht, wenn Lose Arbeitsgänge überspringen, zur Fremdbearbeitung gehen oder in eine Montage einfließen. Eine einzige werksweite Zählung ist nicht automatisch sinnvoll, wenn voneinander unabhängige Arbeitsfolgen an sehr unterschiedlichen Punkten enden. Erproben Sie zunächst einen zusammenhängenden Ablauf, bevor Sie die Grenze erweitern.

Ein Los entspricht keinem festen Kapazitätsbedarf

Halten Sie schriftlich fest, wofür ein Token steht. Entspricht es einem Los, definieren Sie die zulässige Losgröße oder deren Bandbreite sowie den Umgang mit Losteilungen. Andernfalls kann hinter derselben Kartenanzahl deutlich mehr Arbeit stecken, nur weil die Lose größer geworden sind.

Auch bei einer einheitlichen Regel können verschiedene Produkte unterschiedlich viele Bearbeitungsstunden benötigen. Ein Los mit kurzer Zerspanungszeit und eines mit aufwendiger Spezial-Endbearbeitung können jeweils ein Token belegen, belasten die Kapazitäten aber nicht gleichermaßen. Verfolgen Sie deshalb neben der Tokenanzahl auch den verbleibenden Arbeitsaufwand auf gemeinsam genutzten Ressourcen – besonders dann, wenn sich der Produktmix ändert.

Eine Obergrenze für den gesamten Umlaufbestand begrenzt außerdem nicht automatisch jede Warteschlange an den einzelnen Stationen. Vor einem stark ausgelasteten Arbeitsgang kann sich Arbeit sammeln, während einer anderen Station der Nachschub fehlt. Legen Sie Platz- und Sicherheitsgrenzen ausdrücklich fest und gehen Sie dauerhaften Rückstaus nach, statt anzunehmen, der Regelkreis würde alle Ressourcen von selbst ausbalancieren.

CONWIP, Kanban und Drum-Buffer-Rope steuern unterschiedliche Größen

Die Methoden lassen sich nebeneinander einsetzen, doch ihre Signale beantworten unterschiedliche Fragen:

Methode	Grundprinzip der Steuerung	Wesentlicher Unterschied
CONWIP	Begrenzt die freigegebene Arbeit innerhalb eines definierten Gesamtregelkreises; zurückgegebene Berechtigungen werden ausgewählten wartenden Aufträgen zugeordnet.	Das nächste Produkt kann ein anderes sein als das gerade ausgeschleuste.
Teilespezifisches Kanban in der Fertigung	Löst nach dem Verbrauchssignal den Nachschub eines festgelegten Teils in definierter Menge aus.	Das Signal gibt vor, was nachzufüllen ist.
Drum-Buffer-Rope	Richtet den Freigabezeitpunkt nach dem Terminplan des Engpasses und dem nötigen Puffer für dessen rechtzeitige Versorgung aus.	Der Bedarf des Engpasses bestimmt den Freigabezeitpunkt.

Wählen Sie die Methode passend zu dem Ablauf, den Sie steuern müssen. Für wiederkehrende Komponenten, die aus dem Lager entnommen werden, kann sich teilespezifisches Kanban eignen. Eine Familie wechselnder Kundenaufträge kann von der wiederverwendbaren Berechtigung bei CONWIP profitieren. Wird ein Ablauf von einem klaren Engpass bestimmt, kann Drum-Buffer-Rope die passende Methode sein.

Keines dieser Signale schafft Kapazität. Sie brauchen weiterhin eine umsetzbare Reihenfolge für die Arbeitsgänge, die freigegebene Aufträge durchlaufen müssen.

Ein zurückgegebenes Token ersetzt keine Planungsentscheidung

Stellen Sie sich einen Zerspanungsbetrieb vor, dessen CONWIP-Regelkreis vom Eintritt in die Zerspanung bis zur Endprüfung reicht. Ein Los besteht die Prüfung und verlässt den Regelkreis. Sein Token ist nun verfügbar, und außerhalb warten zwei startbereite Kundenlose.

Das eine benötigt einen kurzen Zerspanungsarbeitsgang und anschließend eine lange Polierbearbeitung. Das andere benötigt mehr Zerspanungszeit, muss aber nicht poliert werden. Vor der Polierstation hat sich bereits eine lange Warteschlange gebildet; in der Zerspanung ist heute noch Kapazität frei.

Beide Lose erfüllen die Tokenregel. Sie passen aber unterschiedlich gut zur noch anstehenden Arbeitslast in der Fertigung.

Wer das Los mit hohem Polieraufwand freigibt, weil sein erster Arbeitsgang kurz ist, verlängert womöglich genau die Warteschlange, die bereits Lieferungen verzögert. Mit dem anderen Los ließe sich die verfügbare Kapazität unter Umständen besser nutzen – allerdings nicht, wenn dadurch eine wichtigere Kundenzusage gefährdet wird. Für die Entscheidung müssen Planer die verbleibenden Arbeitsgänge, die Liefertermine und die konkurrierenden Aufträge gemeinsam betrachten. Die erste freie Maschine oder das kleinste Los allein reichen als Grundlage nicht aus.

Genau diese Unterscheidung macht CONWIP nützlich, statt lediglich einschränkend zu wirken. Das Token erlaubt den Eintritt in den Regelkreis. Die Startbereitschaft zeigt, dass der Auftrag tatsächlich bearbeitet werden kann. Ein durchgängiger Produktionsplan zeigt, wo seine Arbeitsgänge Platz finden und was seine Fertigstellung für andere Zusagen bedeutet.

Mit SkyPlanner bei der Freigabe den gesamten Arbeitsablauf berücksichtigen

SkyPlanner APS übernimmt diese Terminierung über Ihren gesamten Auftragsbestand hinweg. Sie legen Prozessschritte, Bearbeitungszeiten, geeignete Arbeitsstationen, Schichten und Prioritäten fest. Arcturus, die Planungs-KI von SkyPlanner, plant die Arbeitsgänge anhand der hinterlegten Kapazitäten und Abhängigkeiten ein. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, fließt auch die Materialverfügbarkeit in den Plan ein.

Für den fiktiven Betrieb bedeutet das: Die Zerspanungs- und Polierarbeitsgänge des wartenden Loses werden zusammen mit den Aufträgen betrachtet, die auf diesen Ressourcen bereits eingeplant sind. Das Gantt-Diagramm zeigt die zusammenhängende Abfolge und die voraussichtliche Fertigstellung. Ändern sich Prioritäten oder Kapazitäten, kann Arcturus den Plan neu berechnen, statt dass Sie die Warteschlange jeder Maschine einzeln anpassen müssen.

Sie bestimmen die Prioritäten; die KI übernimmt die aufeinander abgestimmte Einplanung. Das spart Planungsaufwand und macht leichter erkennbar, wie sich eine Freigabeentscheidung auf die Liefertermine auswirkt. Ein frei gewordenes Token ist damit Anlass, den nächsten geeigneten Auftrag zu prüfen – und keine Aufforderung, einfach das zu starten, was gerade neben der Maschine liegt.

Mit dem frühestmöglichen Startdatum in SkyPlanner lässt sich außerdem verhindern, dass eine Auftragsposition vor einem vereinbarten Datum eingeplant wird. Dieses Datum ist eine zeitliche Planungsgrenze – weder das umlaufende CONWIP-Token noch die tatsächliche Freigabe eines Loses. Legen Sie bei der Einführung die Übergabe eindeutig fest: Wer genehmigt die Freigabe, wo wird das Token erfasst und wie gelangt die Entscheidung in den Produktionsplan?

Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner mit jedem ERP- oder MES-System integrieren. Behalten Sie die Systeme für Auftragsverwaltung und Fertigungssteuerung bei, die sich bei Ihnen bewährt haben, und führen Sie deren Informationen in einem gemeinsamen, kapazitätsbegrenzten Produktionsplan zusammen. So lässt sich leichter entscheiden, was als Nächstes laufen soll, ohne für jede Abteilung eine eigene Planversion pflegen zu müssen.

Was ein besserer Überblick über die Startbereitschaft bei Eskomatic verändert hat

Der Lohnzerspaner Eskomatic organisierte seine Auftragswarteschlangen zuvor weitgehend von Hand. Der eingeschränkte Überblick über die Materialverfügbarkeit erschwerte es, Materialengpässe vor dem geplanten Start vorauszusehen.

Durch die Anbindung von SkyPlanner an das bestehende ERP erhielt das Unternehmen eine visuelle Auftragswarteschlange im Gantt-Diagramm, eine automatisierte Kapazitätsbelegungsplanung und einen besseren Überblick über die Materialverfügbarkeit. Eskomatic berichtet von einer genaueren Festlegung der Liefertermine und weniger Produktionsstillständen durch fehlendes Material.

Für einen Betrieb, der den Zugang zur Fertigung steuert, ergänzt dies eine konsequente Auftragsfreigabe sinnvoll: Es gibt weniger vermeidbare Unterbrechungen und eine klarere Grundlage für die Zusage von Fertigstellungsterminen.

Eine erste Obergrenze festlegen und aus dem Fertigungsfluss lernen

Es gibt keine allgemeingültige Kartenanzahl, mit der jeder CONWIP-Regelkreis effizient arbeitet. Wie viel Umlaufbestand im System benötigt wird, hängt vom Arbeitsablauf, der verfügbaren Kapazität, den Schwankungen, den Regeln zur Losbildung und dem Auftragsmix ab. Eine Obergrenze, die für kurze Wiederhollose funktioniert, kann sich bei lang laufenden Sonderaufträgen anders auswirken.

Beginnen Sie beim tatsächlichen Fertigungsfluss. Erfassen Sie den aktuellen Umlaufbestand innerhalb der vorgesehenen Systemgrenze, die Losgrößen, die Zeiten von der Freigabe bis zum Austritt, die fertiggestellten Mengen und die Liefertreue. Klären Sie, ob einer nicht ausgelasteten Ressource startbereite Aufträge fehlen oder ob eine überlastete Station schlicht mehr Arbeit erhält, als sie abarbeiten kann. Legen Sie auf dieser Grundlage gemeinsam mit den Beschäftigten, die im Regelkreis arbeiten, eine erste Obergrenze fest.

Behalten Sie im Pilotbetrieb drei Aspekte gemeinsam im Blick:

• Fertigungsfluss: fertiggestellte Aufträge und die Zeit von der Freigabe bis zum Austritt – nicht nur die Anzahl der gestarteten Aufträge.
• Belastung: wo Aufträge warten, wie lange sie bereits warten und wie viele Bearbeitungsstunden für diese Aufträge an den kritischen Ressourcen noch anfallen.
• Liefertreue: ob die benötigten Aufträge termingerecht fertig werden und welche kurzfristigen Eingriffe dafür nötig sind.

Bleiben die Warteschlangen zu lang, testen Sie eine kontrollierte Verringerung der Freigabeberechtigungen und beobachten Sie dabei Ausbringung und Liefertreue. Sinkt die Ausbringung, prüfen Sie, ob die Obergrenze eine wichtige Ressource unterversorgt, Material fehlt oder die Reihenfolge ungeeignet ist. Bei jeder Schwierigkeit zusätzliche Token einzuführen, kann die Ursache verdecken und zugleich den ursprünglich überhöhten Umlaufbestand wiederherstellen.

Geben Sie ein Token nicht schon deshalb zurück, weil ein Los innerhalb des Regelkreises auf Nacharbeit wartet oder wegen einer Qualitätssperre stillsteht. Legen Sie fest, wie Ausschuss, Teilfertigstellungen und geteilte Lose bei der Zählung berücksichtigt und abgeglichen werden. Ein Eilauftrag benötigt eine gültige Freigabeberechtigung oder eine ausdrücklich genehmigte und dokumentierte Ausnahme – keine unsichtbare Zusatzkarte. Bestimmen Sie, wer für verlorene Token verantwortlich ist, und gleichen Sie den Bestand ab, bevor Sie ein Token ersetzen.

Nur starten, was sinnvoll in den Plan passt

Ein sinnvoller CONWIP-Pilot hat eine sichtbare Systemgrenze, eine aussagekräftige Zähleinheit, ein klar definiertes Ereignis für die Token-Rückgabe und eine verantwortliche Person, die startbereite Aufträge aus dem wartenden Auftragsbestand auswählt. Erfolg bedeutet nicht, dass der Regelkreis dauerhaft voll ist. Entscheidend ist, dass weniger unnötiger Umlaufbestand in der Fertigung liegt und zugleich die richtigen Aufträge kontinuierlich fertig werden.

Entscheiden Sie sich für SkyPlanner, wenn Ihre Planer den Großteil ihres Tages damit verbringen, den diesen Entscheidungen zugrunde liegenden Produktionsplan mit Arbeitsabläufen und Kapazitätsbelegungen aktuell zu halten. Die Freigaberegel stellt sicher, dass Aufträge nur nach klaren Vorgaben in die Fertigung gelangen; SkyPlanner erleichtert es, den gemeinsamen Produktionsplan bei wechselndem Auftragsmix und veränderten Prioritäten zu pflegen.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie einen wartenden Auftrag samt verbleibendem Arbeitsablauf, die bereits innerhalb Ihres vorgesehenen Regelkreises befindlichen Aufträge und Ihre Freigaberegel mit. Prüfen Sie anhand dieser Situation, was als Nächstes starten sollte und welche Folgen das für die Liefertermine hat. Wenn Sie zunächst die Planungsansicht erkunden möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.