EPEI-Berechnung: Ein realistisches Wiederholintervall bestimmen

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Sie möchten jedes Teil einer Produktfamilie häufiger und in kleineren Losen fertigen. Das Produktionsrad wirkt übersichtlich: erst A, dann B, dann C und zurück zu A. Doch auf derselben Maschine müssen auch Kundenaufträge fertig werden. Zudem fallen bei jedem Umlauf erneut Umrüstungen an.

Mit EPEI lässt sich einschätzen, in welchem Abstand die Fertigung einer Produktfamilie wiederholt werden kann. Entscheidend ist nicht nur, wie kurz Sie dieses Intervall gerne hätten. Entscheidend ist, ob Bearbeitung, Rüsten und die übrigen Arbeiten darin Platz finden.

Prüfen Sie zunächst, ob die Kapazität ausreicht. Planen Sie die wiederkehrenden Aufträge anschließend gemeinsam mit der übrigen Produktion ein. SkyPlanner APS unterstützt Sie dabei, ohne dass Sie ständig separate Maschinenbelegungen überarbeiten müssen, um den gewählten Rhythmus unterzubringen.

Was bedeutet EPEI?

Every Part Every Interval (EPEI) bezeichnet den zeitlichen Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Fertigungsläufen jedes Teils einer festgelegten Produktfamilie in einem bestimmten Fertigungsprozess. Ein EPEI-Ziel von zwei Arbeitstagen bedeutet, jedes Teil dieser Familie alle zwei Arbeitstage erneut zu fertigen – jeweils in der Menge, die für diesen Nachschubrhythmus benötigt wird.

Gebräuchlich sind auch die Bezeichnungen „Every Product Every Interval“ und EPEx, wobei x für das gewählte Zeitintervall steht. Entscheidend ist, wie häufig sich die Fertigung wiederholt, nicht welches Kürzel ein Betrieb verwendet.

Legen Sie den Geltungsbereich fest, bevor Sie eine Zahl nennen. „Zwei Tage“ ist nur aussagekräftig, wenn allen klar ist, auf welche Teile, welche Ressource und welchen Arbeitskalender sich die Angabe bezieht. Eine Produktfamilie, die in der Zerspanung alle zwei Tage gefertigt wird, muss möglicherweise trotzdem auf einen nachgelagerten Prozess warten, der nur wöchentlich läuft.

Unterscheiden Sie außerdem zwischen drei Größen:

• Der berechneten Untergrenze: dem kürzesten Intervall, das nach der zugrunde gelegten Kapazitätsrechnung möglich ist.
• Dem Planungsziel: dem Rhythmus, den Sie unter Berücksichtigung von Umsetzbarkeit, Bedarf und betrieblichen Bedingungen wählen.
• Dem tatsächlich erreichten Intervall: der Zeit, die zwischen aufeinanderfolgenden Fertigungsläufen jedes Teils tatsächlich vergangen ist.

Ein Zielwert im Produktionsrad belegt nicht, dass die Fertigung ihn auch erreicht hat. EPEI ist auch weder die Zykluszeit für ein einzelnes Stück noch die vom Bedarf vorgegebene Taktzeit oder die gesamte Produktionsdurchlaufzeit eines Auftrags.

So berechnen Sie die kapazitätsbedingte EPEI-Untergrenze

Für den einfachen Fall einer Produktfamilie, deren Teile nacheinander auf einer Ressource gefertigt werden, benötigen Sie zunächst drei Eingangsgrößen:

1. Verfügbare Zeit je Arbeitstag für diese Produktfamilie. Ziehen Sie geplante produktionsfreie Zeiten sowie die Kapazität ab, die auf der Ressource bereits für andere Arbeiten gebunden ist.

2. Tägliche Bearbeitungszeit zur Deckung des Bedarfs. Multiplizieren Sie für jedes Teil den durchschnittlichen Tagesbedarf mit der Bearbeitungszeit je Stück und addieren Sie die Ergebnisse.

3. Rüstzeit für einen vollständigen Wiederholzyklus. Berücksichtigen Sie jeden Übergang, einschließlich der Umrüstung vom letzten Teil zurück auf das erste.

Die Differenz zwischen verfügbarer Zeit und täglicher Bearbeitungszeit ist die verbleibende Kapazität für das Rüsten. Daraus ergibt sich folgende Grundrechnung:

Mindestintervall in Arbeitstagen = gesamte Rüstzeit je Wiederholzyklus ÷ täglich verbleibende Kapazität für das Rüsten

Als Formel ausgedrückt: A steht für die verfügbaren Minuten pro Tag, R für die benötigten Bearbeitungsminuten pro Tag und S für die Rüstminuten je vollständigem Zyklus:

T ≥ S ÷ (A − R)

Die Herleitung ist einfach: Über T Arbeitstage benötigen Sie R × T Minuten für die Bearbeitung und S Minuten für das Rüsten. Beides muss in die A × T verfügbaren Minuten passen. Stellt man diese Bedingung um, ergibt sich die obige Intervallgrenze.

Rechnen Sie mit einheitlichen Einheiten. Wenn der Bedarf in Stück pro Tag und die Bearbeitungszeit in Sekunden pro Stück angegeben ist, rechnen Sie die ermittelten Sekunden zunächst in Minuten um. Erst dann ziehen Sie diese von den verfügbaren Minuten pro Tag ab.

Planen Sie bewusst Spielraum für Schwankungen ein

An der rechnerischen Untergrenze wird die gesamte verbleibende Kapazität für Umrüstungen verbraucht. Als betriebliches Ziel ist das störanfällig, wenn kein Spielraum für alltägliche Schwankungen bleibt.

Sie können vor der Intervallberechnung eine feste Anzahl von Minuten pro Tag reservieren, um Rückstände aufzuholen oder Bedarfsschwankungen abzufangen. Ziehen Sie diese Reserve von A ab. Rechnen Sie denselben Zeitpuffer nicht doppelt an: Pausen, bekannte Stillstandszeiten, konkurrierende Arbeiten und Zeit zum Aufholen von Rückständen müssen klar getrennt berücksichtigt werden.

Ist A − R null oder negativ, bleibt kein positives Zeitbudget für das Rüsten. Ein längeres Intervall hilft nicht, wenn die dauerhaft erforderliche Bearbeitungszeit bereits die gesamte verfügbare Kapazität beansprucht. Dann müssen Sie die Auslastung, den Bearbeitungsaufwand oder die Kapazität verändern.

Das Ergebnis ist eine kapazitätsbedingte Untergrenze, kein wirtschaftliches Optimum. Die Berechnung setzt einen stabilen, repräsentativen Bedarfsmix voraus. Zudem wird jedes Teil je Zyklus einmal in der angegebenen Reihenfolge gefertigt. Mindestlosgrößen, Prozesse mit fester Dauer, Materialverfügbarkeit und weitere Arbeitsgänge können ein längeres Intervall erfordern.

Beispiel zur EPEI-Berechnung: drei Teile auf einer Maschine

Stellen Sie sich eine Bearbeitungszelle vor, auf der drei Teile regelmäßig gefertigt werden. Nach Abzug geplanter produktionsfreier Zeiten und anderer bereits eingeplanter Arbeiten stehen dieser Produktfamilie 420 Minuten je Arbeitstag zur Verfügung.

Teil	Bedarf je Arbeitstag	Bearbeitungszeit je Stück	Benötigte Bearbeitungszeit je Arbeitstag
A	100 Stück	2 Minuten	200 Minuten
B	60 Stück	1,5 Minuten	90 Minuten
C	40 Stück	1 Minute	40 Minuten
Summe	200 Stück	—	330 Minuten

Die vollständige Reihenfolge A–B–C–A erfordert 90 Minuten für Umrüstungen. Darin ist auch die Rückkehr von C zu A enthalten. Andernfalls würde der nächste Zyklus mit einer Umrüstung beginnen, die in der Rechnung fehlt.

Ohne Reserve bleiben täglich 420 − 330 = 90 Minuten für das Rüsten. Das berechnete Mindestintervall beträgt somit 90 ÷ 90 = ein Arbeitstag. Eine tägliche Fertigung würde genau in die verfügbare Zeit passen – ohne Spielraum, um Rückstände aufzuholen.

Reservieren Sie nun 45 Minuten pro Tag. Für das Rüsten bleiben damit 420 − 45 − 330 = 45 Minuten pro Tag. Daraus ergibt sich:

Kapazitätsbedingte EPEI-Untergrenze = 90 ÷ 45 = zwei Arbeitstage

In diesem Rhythmus entstehen pro Umlauf 200 Stück von A, 120 von B und 80 von C. Die Bearbeitung dauert 660 Minuten, das Rüsten weitere 90. Insgesamt sind das 750 Minuten an zwei Arbeitstagen mit 840 verfügbaren Minuten. Damit bleibt die vorgesehene Reserve von 90 Minuten.

Zwei Arbeitstage sind damit ein plausibles Zielintervall – aber noch kein nachgewiesen umsetzbarer Zeitplan. Prüfen Sie, ob die Reihenfolge in die tatsächlichen Schichtzeiten passt, Teile und Werkzeuge bereitstehen und nachfolgende Arbeitsgänge die Teile übernehmen können. Rund um ein Wochenende können sich zwei Arbeitstage über mehr als zwei Kalendertage erstrecken.

Was verkürzt oder verlängert das Intervall?

Sinkt die gesamte Rüstzeit eines Umlaufs bei sonst gleichen Bedingungen von 90 auf 45 Minuten, beträgt die Untergrenze mit Reserve 45 ÷ 45 = ein Arbeitstag. Die Rüstzeitverkürzung ermöglicht also, jedes Teil häufiger zu fertigen – nicht nur schneller umzurüsten.

Der umgekehrte Effekt wird leicht übersehen. Steigt der tägliche Bearbeitungsbedarf von 330 auf 360 Minuten, bleiben bei gleicher Reserve nur 420 − 45 − 360 = 15 Minuten pro Tag zum Rüsten. Mit den ursprünglichen 90 Minuten Rüstzeit je Umlauf steigt die Untergrenze auf sechs Arbeitstage.

Wenn kaum noch Kapazität zum Rüsten bleibt, kann schon ein geringer Anstieg der Bearbeitungslast das Intervall deutlich verlängern. Überprüfen Sie EPEI daher auch dann, wenn sich der Produktmix oder die Belastung durch andere Aufträge auf derselben Ressource ändert – nicht nur nach einem Projekt zur Rüstzeitoptimierung.

Wählen Sie einen Rhythmus, der zum Bedarf passt – nicht nur zum Produktionsrad

Ein kürzeres Wiederholintervall ermöglicht es, ein Teil früher nachzufertigen. Der Bestand muss dann einen kürzeren Zeitraum zwischen zwei Fertigungsläufen überbrücken. Das ermöglicht kleinere Nachschublose und eine geringere Bestandsbindung zwischen den Läufen. Allerdings fallen bei kürzeren Intervallen auch die Rüstvorgänge häufiger an.

Bei gleichmäßigem Bedarf lässt sich die Menge je Fertigungslauf zunächst berechnen, indem Sie den Bedarf pro Arbeitstag mit dem gewählten Intervall multiplizieren. Im Beispiel werden von Teil A pro Lauf 100 × 2 = 200 Stück benötigt. Das ist die Bedarfsmenge für einen Umlauf, noch keine vollständige Regelung für Sicherheitsbestand oder Nachschub. Vorhandene Bestände, Fehlmengen, Mindestlose und Bedarfsänderungen müssen weiterhin berücksichtigt werden.

Vermeiden Sie bei der Wahl des Rhythmus drei typische Fehler.

Verwechseln Sie Bestandsreichweite nicht mit der Fähigkeit, rechtzeitig nachzufertigen. Bestand geteilt durch Tagesbedarf zeigt, wie lange dieser Bestand den Verbrauch decken könnte. Daraus lässt sich jedoch nicht ablesen, ob die Ressource die gesamte Teilefamilie einschließlich aller Umrüstungen oft genug fertigen kann, um den Bestand wieder aufzufüllen.

Fertigen Sie nicht jeden Langsamdreher in jedem Umlauf. Für eine regelmäßig wiederkehrende Gruppe häufig benötigter Teile kann ein kurzes Intervall sinnvoll sein. Sporadisch benötigte Artikel lassen sich dagegen seltener und nach tatsächlichem Bedarf fertigen. Legen Sie diese Abgrenzung ausdrücklich fest. Wird ein Artikel nur in jedem dritten Umlauf gefertigt, hat er nicht denselben EPEI wie die Teile, die in jedem Umlauf an der Reihe sind.

Optimieren Sie Rüstvorgänge nicht isoliert. Wenn die Richtung der Umrüstung eine Rolle spielt, rechnen Sie mit den tatsächlichen Übergängen der gewählten Reihenfolge. Eine Rüstmatrix kann helfen, eine effizientere Reihenfolge zu finden. Eine sehr lange Fertigungskampagne spart zwar Umrüstungen, kann aber dazu führen, dass ein anderes Teil zu lange auf seinen nächsten Lauf warten muss.

Die Produktionsnivellierung befasst sich mit der übergeordneten Aufgabe, Mengen und Produktmix zu verteilen. EPEI stellt darin eine konkrete Frage: Wie oft können wir diese Teile erneut fertigen? Beantworten Sie diese Frage, ohne das gesamte Sortiment in ein starres Muster zu zwingen.

Planen Sie wiederkehrende Aufträge in den tatsächlichen Produktionsplan ein

Die Kapazitätsrechnung ist bewusst einfach gehalten. Ihr Produktionsplan ist es nicht. Andere Aufträge belegen dieselben Maschinen, Beschäftigte arbeiten in bestimmten Schichten, und fehlendes Material kann den nächsten geplanten Fertigungslauf unterbrechen.

Hier bietet SkyPlanner APS einen konkreten Nutzen. Statt ein separates Produktionsrad zu pflegen und alles andere von Hand darum herum zu planen, planen Sie die ausgewählten Nachschubaufträge gemeinsam mit Ihrem übrigen Auftragsbestand ein. So erkennen Sie besser, ob sich die wiederkehrende Fertigung mit Ihren Kundenzusagen vereinbaren lässt. Zugleich sinkt der tägliche Aufwand, die Auftragsreihenfolgen an den Maschinen aufeinander abzustimmen.

Bilden Sie den tatsächlichen Zeitbedarf der Teilefamilie ab

In SkyPlanner lassen sich je Arbeitsgang Bearbeitungszeiten pro Stück, Ausbringungsraten oder feste Zeitdauern hinterlegen, ebenso Rüstzeiten und geeignete Arbeitsstationen. Nutzen Sie für jeden Arbeitsgang die passende Methode, statt jedes Los pauschal als Stückzahl mal Zykluszeit zu berechnen.

Übernehmen Sie die gewählten Mengen, Arbeitspläne und Fälligkeitstermine zusammen mit den relevanten Schichten und Ressourcenkapazitäten in die Planung. Arcturus, die Planungsengine von SkyPlanner, berechnet die Einplanung anhand der konfigurierten Prioritäten und der Abhängigkeiten zwischen Arbeitsgängen. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, fließt auch die Materialverfügbarkeit in die Berechnung ein. Die resultierende Arbeitsfolge wird im Gantt-Diagramm sichtbar.

Die planerische Entscheidung bleibt bei Ihnen: Welche Teilefamilie soll regelmäßig gefertigt werden, welches Zielintervall ist sinnvoll und welche Priorität erhalten Ausnahmen? Soll ein Auftrag nicht vorzeitig gefertigt werden, kann sein frühester Starttermin eine Einplanung vor diesem Datum verhindern. Das begrenzt den frühestmöglichen Beginn, garantiert aber nicht den nächsten Fertigungslauf.

Sparen Sie Rüstzeit, ohne den nächsten benötigten Fertigungslauf aus dem Blick zu verlieren

SkyPlanner kann Aufträge nach gemeinsamen Merkmalen wie Werkzeugbestückung, Material oder Farbe gruppieren. Ähnlichkeitsregeln für Arbeitsstationen berücksichtigen dabei das gewählte Merkmal und die Rüstzeit zwischen unterschiedlichen Aufträgen. Wie stark die Gruppierung gewichtet wird, lässt sich über dynamische Prioritäten steuern.

So lässt sich Zeit zurückgewinnen, die sonst durch vermeidbare Umrüstungen verloren geht. Rüstzeitersparnis und ein kurzes Wiederholintervall sind jedoch nicht immer dasselbe Ziel. Werden ähnliche Aufträge zu lange zusammengehalten, kann sich der nächste Fertigungslauf eines anderen Teils verzögern. Stimmen Sie die Gewichtung der Gruppierung mit den Lieferprioritäten ab und prüfen Sie anschließend, ob die resultierende Reihenfolge zu Ihrem gewählten Intervall passt.

Bei KJH-Comp erfolgte die Belastungsplanung früher wochenweise im ERP und mit Tabellen. Die tägliche Maschinenzuordnung blieb den Vorgesetzten überlassen. Mit SkyPlanner wurden die Planung mit begrenzter Kapazität und die Maschinenzuordnung automatisiert. Für das Biegen beschreibt das Unternehmen, wie Aufträge mit gleicher Werkzeugbestückung und Materialstärke gebündelt werden, wodurch sich Rüst- und Leerlaufzeiten verkürzen.

Für eine regelmäßig gefertigte Teilefamilie zählen dieselben Vorteile: weniger vermeidbare Rüstvorgänge und weniger Aufwand beim täglichen Neuaufbau des Plans. Im nächsten Schritt gilt es, das gewählte Wiederholintervall unter Berücksichtigung der gesamten Auslastung zu prüfen.

Überprüfen Sie das Wiederholintervall bei Änderungen in der Produktion

Sobald Sie ein Zielintervall festgelegt haben, erfassen Sie für jedes Teil im festgelegten Prozess die Zeitpunkte aufeinanderfolgender Fertigungsläufe nach einer einheitlichen Methode. Verwenden Sie dabei immer dasselbe Ereignis – etwa den Laufbeginn – und denselben Arbeitskalender. Prüfen Sie die Abstände, insbesondere überschrittene Intervalle. Ein Durchschnitt allein kann verdecken, dass ein Teil wiederholt zu lange warten muss.

Verzögert sich ein erneuter Fertigungslauf, klären Sie die Ursache, bevor Sie das Zielintervall ändern. War das ursprüngliche Rüstzeitbudget zu optimistisch? Hat ein anderer Auftrag die Kapazität beansprucht? War das Material nicht verfügbar, oder hat eine Einschränkung in einem nachgelagerten Arbeitsgang den geplanten Ablauf verhindert?

Aktualisieren Sie die betreffenden Kapazitäts-, Material- oder Prioritätsdaten und berechnen Sie den Produktionsplan in SkyPlanner neu. Prüfen Sie danach die nächsten Nachschubläufe gemeinsam mit den betroffenen Kundenaufträgen. Es geht darum, den zugrunde liegenden Konflikt zu lösen – nicht darum, das bisherige Produktionsrad auf dem Papier beizubehalten, während die tatsächlichen Auftragsreihenfolgen davon abweichen.

Testen Sie eine regelmäßig gefertigte Teilefamilie mit SkyPlanner

Ein praxistauglicher EPEI verbindet drei Entscheidungen: das Intervall, das Ihre Kapazität zulässt, den Nachschubrhythmus, den Ihr Bedarf erfordert, und den Produktionsplan, der beides neben den übrigen Aufträgen umsetzen muss.

Für die dritte Entscheidung bietet SkyPlanner die planerische Grundlage. Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner an jedes ERP- oder MES-System anbinden. So können Sie Ihr bestehendes System behalten und die wiederkehrende Fertigung gemeinsam mit den übrigen Aufträgen in einem kapazitätsbegrenzten Produktionsplan abbilden.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie eine Produktfamilie mit ihren Bearbeitungs- und Umrüstzeiten, den Schichtkalender sowie die anderen Aufträge mit, die dieselbe Ressource belegen. Besprechen Sie anhand dieser Angaben, wie Ihr geplanter Rhythmus zur tatsächlichen Auslastung passen würde. Wenn Sie die Umgebung lieber zuerst selbst erkunden möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten oder nutzen Sie den KI-gestützten Einstieg im Assistenten.