High-Mix-Low-Volume-Fertigung: Vielfalt wirtschaftlich meistern

Startseite » Ressourcen » High-Mix-Low-Volume-Fertigung: Vielfalt wirtschaftlich meistern

Geschätzte Lesezeit: 10 Minuten

High-Mix-Low-Volume-Fertigung (HMLV) bedeutet, viele unterschiedliche Produkte in jeweils kleinen Stückzahlen herzustellen. Ein Betrieb kann beispielsweise zahlreiche Bauteiltypen, Gerätevarianten oder spezialisierte Baugruppen fertigen, ohne ein einziges dieser Produkte in den Stückzahlen einer Massenproduktion herzustellen.

Oft ist gerade diese Vielfalt der Grund, warum Kunden sich für Sie entscheiden. Sie brauchen die passende Spezifikation in überschaubarer Menge – nicht eine große Menge eines Standardprodukts, das nur annähernd passt. Für den Hersteller besteht die Herausforderung darin, diese Auswahl anzubieten, ohne dass Vorbereitung, Wartezeiten und ständiges Umplanen die Marge aufzehren.

SkyPlanner APS unterstützt Sie bei dem, was mit wachsender Vielfalt schwieriger wird: die unterschiedlichen Anforderungen an gemeinsam genutzte Produktionsressourcen aufeinander abzustimmen. Die Planungs-KI Arcturus berechnet die Reihenfolge der Arbeitsgänge anhand Ihrer Ressourcen, Materialien und Prioritäten. So erhalten Sie einen übersichtlichen Plan, statt immer mehr Warteschlangen von Hand neu ordnen zu müssen.

Was kennzeichnet die High-Mix-Low-Volume-Fertigung?

„High Mix“ bezeichnet die Vielfalt an Produkten oder Varianten. „Low Volume“ bezieht sich auf die Stückzahl, die jeweils davon hergestellt wird. Das heißt nicht zwangsläufig, dass der Betrieb wenig zu tun hat: Viele kleine Aufträge können auch einen großen Fertigungsbetrieb auslasten.

Es gibt keine branchenübergreifende Losgrößengrenze, die eine Fertigung als HMLV definiert. Entscheidend ist in der Praxis, ob Vielfalt und häufige Wechsel die Produktionsvorbereitung, den Personaleinsatz und die Feinplanung prägen. Ein kleiner Wiederholauftrag kann ebenso zu diesem Umfeld gehören wie ein Prototyp.

Fertigungsmerkmal	Viele Varianten, kleine Stückzahlen	Wenige Varianten, große Stückzahlen
Produktspektrum	Viele Produkte oder Varianten	Weniger unterschiedliche Produkte, die wiederholt gefertigt werden
Fertigungslose	Kleinere Stückzahlen je Artikel	Längere Serien desselben Artikels
Ressourceneinsatz	Gemeinsam genutzte Anlagen werden an unterschiedliche Aufgaben angepasst	Anlagen können fest für wiederkehrende Aufgaben eingesetzt werden
Schwerpunkt der Planung	Wechselnde Anforderungen und Umrüstungen aufeinander abstimmen	Einen zuverlässigen, effizienten Ablauf bei wiederkehrender Fertigung aufrechterhalten

HMLV findet sich unter anderem in der Lohnzerspanung, der Elektronikfertigung, im Anlagenbau und bei spezialisierten Montageaufgaben. Manche Produkte durchlaufen unterschiedliche Fertigungswege. Andere folgen derselben Abfolge, benötigen aber andere Werkzeuge, Materialien oder Prüfprogramme.

Deshalb ist HMLV kein anderes Wort für Werkstattfertigung. Bei der Werkstattfertigung durchlaufen Aufträge unterschiedliche Fertigungswege auf gemeinsam genutzten Ressourcen. HMLV beschreibt dagegen den Produktmix und die Stückzahlen. Ebenso beschreibt Auftragsfertigung, wodurch die Fertigung ausgelöst wird, während Chargenfertigung die gemeinsame Herstellung einer festgelegten Menge bezeichnet. Ein Betrieb kann alle vier Beschreibungen erfüllen, doch jede beantwortet eine andere Frage.

Wann ist HMLV wirtschaftlich sinnvoll?

HMLV ist sinnvoll, wenn Kunden die Vielfalt so sehr schätzen, dass sich der damit verbundene Aufwand rechtfertigt. Das kann ein anwendungsspezifisches Bauteil sein, eine Ausstattungsoption, ein kleiner Ersatzteilauftrag oder ein Produkt, dessen Konstruktion noch überarbeitet wird.

Die wirtschaftlichen Vorteile sind greifbar:

• Nachfrage bedienen, für die sich Massenproduktion nicht lohnt. Mit kleinen Stückzahlen lassen sich Kunden mit speziellen Anforderungen und wiederkehrende Nischenanwendungen versorgen.
• Auswahl bieten, ohne jede fertige Variante vorab zu produzieren. Kleinere Fertigungsmengen können das Risiko verringern, auf unverkauften oder überholten Produkten sitzen zu bleiben.
• Änderungen zwischen Fertigungslosen umsetzen. Wer sich auf kleinere Mengen festlegt, behält mehr Spielraum für eine überarbeitete Konstruktion oder andere Kundenanforderungen.
• Mit Reaktionsfähigkeit Folgeaufträge gewinnen. Die zuverlässige Lieferung kleiner Mengen kann einem Kunden mehr wert sein als der niedrigste Stückpreis für ein deutlich größeres Los.

Dem steht der Vorbereitungsaufwand je Stück gegenüber. Auch für ein kleines Los können Programmierung, Vorrichtungen, Dokumentation und Erstteilprüfungen nötig sein. Preis und Lieferzusage müssen diesen Aufwand berücksichtigen – nicht nur die Zeit, in der die Maschine Teile fertigt.

Auch in einem variantenreichen Betrieb kann für ein unverändertes, stark nachgefragtes Produkt ein eigener Fertigungsprozess oder ein regelmäßig aufgefüllter Lagerbestand sinnvoll sein. Eine selten bestellte Variante wird dagegen möglicherweise besser nur bei Bedarf gefertigt. Entscheiden Sie darüber je nach Produktfamilie und Nachfragemuster, statt dem gesamten Sortiment eine einheitliche Regel aufzuerlegen.

HMLV verspricht also weder Fertigung ohne Lagerbestände noch sofortige Individualisierung. Es ist eine Möglichkeit, vielfältige Nachfrage zu bedienen. Wirtschaftlich wird sie, wenn Sie die Kosten dieser Flexibilität im Griff behalten.

Den Aufwand durch Vielfalt im Griff behalten

Die Lösung besteht nicht darin, alle Produkte gleich zu machen. Vielmehr gilt es, die wiederholbaren Teile der Fertigung zu vereinfachen, damit echte Produktunterschiede nicht zu vermeidbaren Störungen führen.

Produktfamilien vorbereiten, statt sich von Einzelvarianten überraschen zu lassen

Suchen Sie nach Produkten, die gleiche Materialien, Vorrichtungen, Werkzeuge, Montageverfahren oder Prüfanordnungen nutzen. Solche Gemeinsamkeiten können eine gemeinsame Vorbereitung ermöglichen, auch wenn sich die fertigen Produkte unterscheiden.

Halten Sie bewährte Rüstanweisungen fest und machen Sie kenntlich, was sich zwischen den Varianten ändert. Bereiten Sie Werkzeuge, Programme und Materialien schon vor, bevor die Ressource frei wird, soweit der Prozess dies zulässt. Schnellwechselvorrichtungen und Vorbereitungsarbeiten, für die die Maschine nicht stillstehen muss, können die Unterbrechung zwischen Fertigungslosen verkürzen.

Dasselbe Prinzip gilt beim Personal. Schulen Sie Beschäftigte für den Einsatz an verwandten Produktfamilien und sorgen Sie dafür, dass die aktuelle Zeichnung, der Revisionsstand und die Prüfanforderungen leicht zu finden sind. Wenn nur eine Person weiß, wie eine bestimmte Produktfamilie vorzubereiten ist, muss deren Verfügbarkeit in die Produktionsentscheidung einfließen – und darf nicht erst kurz vor Beginn in der Fertigung zur Sprache kommen.

Umrüstungen sparen, ohne Liefertermine zu gefährden

Ähnliche Arbeitsgänge nacheinander auszuführen kann wiederholte Werkzeug-, Material- oder Farbwechsel vermeiden. Eine lange Fertigungsfolge kann allerdings auch einen dringenden Auftrag für ein anderes Produkt verzögern.

Die entscheidende Frage lautet nicht einfach: „Welche Reihenfolge erfordert die wenigsten Wechsel?“ Sondern: „Welche Rüstaufwände können wir einsparen, ohne die wichtigen Liefertermine zu gefährden?“

SkyPlanner unterstützt diese Abwägung mit Produkteigenschaften und Ähnlichkeitsregeln für Arbeitsstationen. Sie können bevorzugen, dass Arbeitsgänge mit einer gemeinsamen Eigenschaft – etwa demselben Werkzeug oder Material – aufeinanderfolgen, und festlegen, wie stark diese Gruppierung die Planung beeinflusst. In einer Rüstzeitmatrix definieren Sie die Umrüstzeiten zwischen verschiedenen Eigenschaftswerten. So fließt der Aufwand für einen Wechsel in die Planungsberechnung ein, statt erst nachträglich nach Ermessen berücksichtigt zu werden.

Weniger unnötige Umrüstungen schaffen Zeit für produktive Arbeit. Wenn Sie außerdem den eigentlichen Rüstvorgang verkürzen, lassen sich kleinere Lose leichter unterbringen. Feinplanung und Verbesserungen in der Fertigung verstärken sich gegenseitig.

Arbeit für einen guten Fertigungsfluss freigeben, nicht nur für volle Auslastung

Einen weiteren kleinen Auftrag zu beginnen fühlt sich produktiv an. Wenn sich die Arbeit vor dem nächsten Arbeitsgang bereits staut, kommt dadurch jedoch womöglich nur ein weiteres halbfertiges Produkt in den Wartebereich.

Berücksichtigen Sie bei der Freigabe Material, Vorbereitung und nachgelagerte Kapazitäten. Versorgen Sie die Arbeitsgänge, die Ihre Lieferfähigkeit begrenzen, mit ausführbarer Arbeit. Überhäufen Sie sie aber nicht mit allem, was vorgelagert bereits begonnen werden könnte.

Das verringert die Unübersichtlichkeit, die entsteht, wenn viele offene Arbeitsgänge gleichzeitig Aufmerksamkeit verlangen. Auch Abweichungen werden leichter sichtbar: ein fehlendes Bauteil, eine nicht verfügbare Fachkraft oder ein Auftrag, dessen verbleibende Arbeitsgänge nicht mehr zum zugesagten Termin passen.

Gleiche Stückzahl, ganz andere Produktionswoche

Stellen Sie sich einen Hersteller industrieller Steuergeräte vor. Sein Sortiment umfasst viele Varianten, doch die meisten nutzen dieselben Montageressourcen und durchlaufen eine Endprüfung.

In einer Woche dominieren vertraute Geräte mit unkomplizierten Prüfungen den Auftragsbestand. Der größte Kapazitätsdruck liegt auf der Montage. In einer anderen Woche bestellen die Kunden insgesamt genauso viele Geräte, doch mehr Varianten erfordern längere Spezialprüfungen und andere Vorrichtungen. Nun hat die Montage freie Kapazität, während sich vor der Prüfressource eine Warteschlange bildet.

Gemessen an einer Zielvorgabe in Stück pro Woche sehen beide Wochen ähnlich aus. Der Ressourcenbedarf unterscheidet sich jedoch deutlich.

In der zweiten Woche kann es helfen, Prüfungen mit kompatiblen Rüstzuständen zu bündeln. Ebenso könnte man geeignete Arbeitsgänge einer anderen zulässigen Ressource zuweisen oder zusätzliche Prüfzeit mit entsprechendem Personal bereitstellen. Einfach nur mehr zu montieren würde dagegen dazu führen, dass noch mehr Geräte vor demselben Engpass warten.

Darin liegt das zentrale Planungsproblem bei HMLV: Was sich mit der verfügbaren Kapazität fertigen lässt, hängt vom Produktmix ab – nicht nur von der Gesamtstückzahl. Bevor Sie eine weitere Variante oder einen früheren Termin zusagen, müssen Sie sehen, wo sich die dafür nötigen Arbeitsgänge neben den bestehenden Verpflichtungen einplanen lassen. Der Engpass der vergangenen Woche muss nicht derjenige sein, der diese Woche Ihre Lieferungen begrenzt.

Den wechselnden Produktmix in einem gemeinsamen Produktionsplan abbilden

SkyPlanner verknüpft diesen Produktmix mit den Ressourcen, die für seine Fertigung benötigt werden. Sie definieren die Arbeitsgänge je Produkt, deren Dauer und die zulässigen Arbeitsstationen sowie Schichten, Bedienpersonal, Materialien und Produktionsprioritäten. Arcturus plant die Arbeitsgänge unter Berücksichtigung der hinterlegten Kapazitäten und Abhängigkeiten ein.

Bei dem fiktiven Hersteller von Steuergeräten sind die spezialisierten Prüfungen von Anfang an eingeplant. Der Zeitbedarf dafür wird nicht erst berücksichtigt, wenn die Montage abgeschlossen ist. Die Gantt-Ansicht zeigt die zusammenhängenden Arbeitsgänge über alle Ressourcen hinweg. So erkennt der Planer, wann ein Auftrag voraussichtlich fertig wird und wo Wartezeiten entstehen.

Drei Funktionen sind besonders hilfreich, wenn sich der Produktmix häufig ändert:

• Planung unter Berücksichtigung der Materialverfügbarkeit. Ist die entsprechende Regel aktiviert, fließt die Materialverfügbarkeit in die Berechnung ein. Ein fehlendes Bauteil kann damit beeinflussen, welche Arbeitsgänge sich einplanen lassen, statt erst unmittelbar vor Arbeitsbeginn aufzufallen.
• Prioritäten und Fixierungen. Sie steuern die Faktoren, die die Einplanungsreihenfolge bestimmen, und fixieren Arbeitsgänge, deren Position unverändert bleiben muss. Sie entscheiden, welche Zusagen Vorrang haben. Arcturus berechnet, wie sich die übrigen Arbeitsgänge unter diesen Vorgaben einplanen lassen.
• Kontrollierte Neuplanung. Wenn sich Aufträge, Kapazitäten oder der Fertigungsfortschritt ändern, kann Arcturus den betroffenen Plan neu berechnen. Bei aktiviertem Autopilot können konfigurierte Ereignisse oder ein Timer eine Neuplanung auslösen. Regeln und Fixierungen bleiben dabei bestehen.

Das bedeutet weniger Aufwand für die erneute Zuordnung von Arbeitsgängen und eine klarere Grundlage für Kundenzusagen. Sie können prüfen, wie sich eine geänderte Priorität auf andere Arbeitsgänge auswirkt, bevor Sie entscheiden, ob die neue Zusage vertretbar ist.

Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner mit jedem ERP oder MES verbinden. Vorhandene Auftrags- und Produktionsdaten können in den Plan einfließen. Sie müssen also nicht zuerst Ihr ERP ersetzen, um eine größere Produktvielfalt zu bewältigen.

Eskomatic: mehr Klarheit bei Lieferterminen trotz breitem Produktmix

Eskomatic, ein finnischer Lohnfertiger für spanende Bearbeitung, beliefert mehrere Branchen mit einem breiten Produktmix und unterschiedlichen Losgrößen. Im bisherigen Produktionssteuerungssystem wurden die Auftragsreihenfolgen weitgehend manuell festgelegt. Da die Materialverfügbarkeit nur eingeschränkt sichtbar war, ließen sich Fehlteile zudem schwerer frühzeitig erkennen.

Mit der Anbindung von SkyPlanner an das bestehende ERP erhielt das Team eine übersichtlichere Gantt-Ansicht der anstehenden Auslastung und eine automatische Kapazitätsbelegung. Eskomatic berichtet, dass sich Liefertermine genauer festlegen lassen und es seltener zu Produktionsstillständen durch fehlendes Material kommt. Der Leiter der Produktionsplanung schätzt besonders die verlässliche Unterstützung bei der täglichen Festlegung von Lieferterminen.

Das ist weit über die Zerspanung hinaus relevant: Vielfalt lässt sich leichter beherrschen, wenn das Team die anstehenden Arbeiten sieht und erkennt, ob die Voraussetzungen für ihre Ausführung erfüllt sind. Im Erfahrungsbericht von Eskomatic zu SkyPlanner wird beschrieben, wie sich der Arbeitsalltag dadurch verändert hat.

Messen Sie, ob sich Flexibilität rechnet

Eine einzelne Kennzahl zu Ausbringung oder Auslastung kann verdecken, dass der Produktmix zunehmend ungünstiger wird. Betrachten Sie mehrere Kennzahlen gemeinsam, möglichst je Produktfamilie:

• Termintreue: Werden zugesagte Termine auch bei kleinen und ungewöhnlichen Aufträgen eingehalten, oder werden diese immer wieder nach hinten verschoben?
• Rüstaufwand: Wie viel Zeit beansprucht das Rüsten an Engpassressourcen, und bei welchen Produktwechseln fällt dieser Aufwand an?
• Durchlaufzeit und Umlaufbestand: Durchlaufen die Aufträge die Fertigung zügig, oder warten sie immer länger zwischen den Arbeitsgängen?
• Marge bei Wiederholaufträgen: Ist der berechnete Preis angesichts der tatsächlichen Rüst-, Fertigungs- und Nacharbeitskosten wirtschaftlich tragfähig?

Achten Sie auch auf die Arbeitsbelastung der Planer. Wenn ein breiteres Sortiment dazu führt, dass jeden Morgen die Auftragsreihenfolgen neu aufgebaut werden müssen, hat sich das Unternehmen neben den physischen Engpässen einen zusätzlichen administrativen Engpass geschaffen.

Nutzen Sie diese Erkenntnisse, um die Arbeitsvorbereitung zu verbessern, Vorgaben für eine Produktfamilie zu überarbeiten oder Planungsprioritäten zu ändern. Das Ziel ist nicht maximale Vielfalt um jeden Preis. Es geht um ein Sortiment, das Kunden nachfragen und das sich zu wirtschaftlich tragfähigen Kosten und Durchlaufzeiten liefern lässt.

Ihr Produktsortiment leichter fertigen und liefern

Setzen Sie auf SkyPlanner, wenn sich die unterschiedlichen Arbeitsgänge auf gemeinsam genutzten Ressourcen nicht mehr mit vertretbarem Aufwand manuell koordinieren lassen. Arcturus übernimmt die Berechnung des Produktionsplans. Die Gruppierung unter Berücksichtigung des Rüstaufwands reduziert vermeidbare Umrüstungen, und die gemeinsame Gantt-Ansicht hilft Ihnen, Lieferentscheidungen auf die Situation in der Produktion abzustimmen.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie zwei unterschiedliche Produktfamilien als Beispiele mit: ein vertrautes Wiederholprodukt und eine Variante, die den Plan regelmäßig durcheinanderbringt. Halten Sie Angaben zu den erforderlichen Vorbereitungen, zu gemeinsam genutzten Ressourcen und zu Lieferanforderungen bereit. Sehen Sie, wie sich ein veränderter Produktmix auf den Plan auswirkt und welche Handlungsmöglichkeiten Sie haben.

Sie möchten sich lieber erst selbst umsehen? Testen Sie SkyPlanner mit Demodaten und sehen Sie, wie Aufträge, Prioritäten und Kapazitäten in einem Plan zusammenkommen.