Inselfertigung: Wann eine Fertigungsinsel sinnvoll ist

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Bei der Inselfertigung werden die für eine Produktfamilie benötigten Anlagen und Arbeitsstationen räumlich nah beieinander angeordnet – in der Reihenfolge der Bearbeitung. Statt Teile zwischen getrennten, nach Verfahren gegliederten Abteilungen zu transportieren, bündelt eine Fertigungsinsel unterschiedliche Arbeitsgänge auf engem Raum. Ziel sind kürzere Transportwege, weniger Wartezeit und ein kürzerer Weg zum fertigen Produkt.

Entscheidend ist nicht, ob sich im Hallenplan eine saubere U-Form einzeichnen lässt. Entscheidend ist, ob eine Produktfamilie die vorgesehenen Arbeitsgänge mit dem verfügbaren Personal, Material und den vorhandenen Kapazitäten zuverlässig durchlaufen kann.

Eine gut gestaltete Fertigungsinsel vermeidet unnötige Übergaben. Die Konkurrenz um eine gemeinsam genutzte Prüfmaschine, eine Nachbearbeitung oder eine vorgelagerte Ressource bleibt jedoch bestehen. SkyPlanner APS hilft, beides zusammenzubringen: Die Planungs-KI Arcturus stimmt die Arbeitsgänge der Aufträge in der Insel mit der übrigen Fertigung ab. So müssen Sie weniger Zeit darauf verwenden, getrennte Arbeitslisten miteinander abzugleichen.

Wie eine Fertigungsinsel den Materialfluss verändert

Bei der Werkstattfertigung stehen gleichartige Anlagen zusammen: Drehmaschinen in einem Bereich, Fräsmaschinen in einem anderen und die Montage an einem weiteren Ort. Jede Abteilung bearbeitet Produkte mit unterschiedlichen Fertigungswegen. Die Teile werden zwischen diesen Abteilungen transportiert und müssen gegebenenfalls warten, bis die nächste Ressource frei wird.

Eine Fertigungsinsel richtet sich dagegen nach einer Produktfamilie. Damit die Zusammenfassung sinnvoll ist, müssen die Produkte eine hinreichend ähnliche Abfolge von Arbeitsgängen durchlaufen. Äußerliche Ähnlichkeit allein reicht nicht aus: Zwei ähnlich aussehende Gehäuse können unterschiedliche Verfahren erfordern, während äußerlich verschiedene Bauteile nahezu denselben Fertigungsweg haben.

Stellen Sie sich eine Produktfamilie vor, deren Teile gedreht, gebohrt und entgratet werden müssen. Werden diese Arbeitsgänge räumlich zusammengeführt, kann das Team die Teile direkt weitergeben, statt sie immer wieder quer durch die Halle zu transportieren oder in die Warteschlange einer anderen Abteilung einzureihen.

Ziel ist ein kontinuierlicher Fluss, wo dies praktikabel ist – entweder als Einzelstückfluss oder in kleinen Transportlosen. Nicht bei jedem Schritt muss genau ein Teil bearbeitet werden, damit es sich um Inselfertigung handelt. Entscheidend ist, wie gut die gesamte Abfolge funktioniert, und nicht, wie groß das Los ist, das jede Maschine für sich abarbeiten kann.

Muss die Fertigungsinsel U-förmig sein?

Nein. Eine U-förmige Anordnung kann Laufwege verkürzen und Anfang und Ende der Bearbeitungsfolge näher zusammenbringen. Je nach Anlagen, Zugänglichkeit und Arbeitsablauf kann eine gerade oder anders gestaltete kompakte Anordnung besser passen. Die Form dient dem Prozess; sie definiert nicht die Methode.

Auch die Übergänge zwischen Insel- und Linienfertigung sind fließend. Eine Fertigungsinsel bedient üblicherweise eine Produktfamilie mit gewissen Varianten. Eine dedizierte Linie ist dagegen auf einen stärker standardisierten Ablauf für die benötigte Stückzahl ausgelegt. Eine allgemeingültige Mengengrenze zwischen beiden gibt es nicht. Wählen Sie die Anordnung, die zu Ihrem Produktmix und den auszuführenden Tätigkeiten passt – nicht die Bezeichnung, die am ehesten nach Lean klingt.

Vor- und Nachteile: Was gilt es abzuwägen?

Das größte Potenzial liegt darin, Zeiten ohne Wertschöpfung zu vermeiden. Kürzere Transporte und weniger Übergaben verringern die Wege zwischen den wertschöpfenden Arbeitsgängen. Kleinere Warteschlangen bedeuten weniger unfertige Erzeugnisse in der Produktion und weniger Aufwand, um sie zu suchen oder zu bewegen.

Räumlich benachbarte Arbeitsgänge können auch Probleme leichter sichtbar machen. Entsteht beim Bohren ein Fehler, der beim Entgraten sofort auffällt, erreicht die Rückmeldung den vorherigen Arbeitsschritt früher, als wenn erst ein großes Los durch die Halle transportiert wird. Das Team kann das Problem dadurch früher eingrenzen. Die räumliche Anordnung allein gewährleistet jedoch noch keine Prozessfähigkeit.

Ebenso wichtig sind die Nachteile. Anlagen zu versetzen oder zusätzliche Anlagen anzuschaffen kostet Geld. Eine Maschine, die nur noch eine Produktfamilie bedient, erreicht möglicherweise nicht mehr die Auslastung, die sie bei der Nutzung für die gesamte Fertigung hatte. Für einen funktionierenden Ablauf müssen die Bediener entsprechend qualifiziert sein und in ausreichender Zahl zur Verfügung stehen. Verändert sich die Nachfrage, kann eine Insel überlastet sein, während eine andere freie Kapazität hat.

Eine Fertigungsinsel verspricht daher nicht, dass jede Maschine ständig beschäftigt ist. Ihr Nutzen liegt in einem besseren Fluss für die Produktfamilie bei vertretbaren Gesamtkosten. Wenn eine Station nur deshalb weiterproduziert, um ausgelastet zu bleiben, und dabei Teile anhäuft, die die nächste Station nicht verarbeiten kann, entsteht die Warteschlange einer Werkstattfertigung erneut – nur auf kleinerer Fläche.

Wann eignet sich Inselfertigung?

Beginnen Sie mit den Produkten und ihren tatsächlichen Fertigungswegen, nicht mit den Anlagen, die Sie versetzen möchten. Legen Sie einen repräsentativen Auftragsmix zugrunde. Berücksichtigen Sie dabei auch langsamere Varianten und Arbeiten, für die Teile die geplante Insel regelmäßig verlassen müssen.

Frage	Gute Ausgangslage	Hier sollten Sie genauer prüfen
Haben die Produkte einen gemeinsamen Fertigungsweg?	Die meisten Teile durchlaufen dieselbe Abfolge	Häufig werden Stationen übersprungen oder erneut durchlaufen, oder die Fertigungswege haben wenig gemeinsam
Gibt es wiederkehrenden Bedarf?	Genügend wiederkehrende Aufträge, um die eingesetzten Ressourcen zu rechtfertigen	Nur sporadische Aufträge oder ein grundlegend wechselnder Produktmix
Lassen sich die Arbeitsgänge aufeinander abstimmen?	Zueinander passende Bearbeitungszeiten, beherrschbarer Rüstaufwand und eine geeignete Personalbesetzung	Ein langer Arbeitsgang oder häufiges Umrüsten bestimmt den Fluss
Was muss weiterhin gemeinsam genutzt werden?	Für Arbeitsgänge außerhalb der Insel sind Kapazitäten erkennbar und nutzbar	Schon jetzt lässt sich die Warteschlange vor einem gemeinsam genutzten Spezialprozess nicht verlässlich planen

Diese Fragen dienen als Entscheidungshilfe. Sie setzen weder identische Produkte noch eine vollkommen gleichmäßige Nachfrage voraus. Ein Betrieb kann eine Fertigungsinsel für eine Produktfamilie mit wiederkehrenden Abläufen nutzen und für Aufträge mit weniger vorhersehbaren Fertigungswegen die Werkstattfertigung beibehalten.

Prüfen Sie neben dem Fertigungsweg auch die einzelnen Tätigkeiten. Unterscheiden Sie dabei zwischen manueller Handhabung, Maschinenlaufzeit und Laufwegen der Bediener. Eine Maschine, die während eines Teils ihres Zyklus unbeaufsichtigt läuft, stellt andere Anforderungen an die Personalbesetzung als eine, die ständige Betreuung erfordert. Durch bloßes Addieren der Maschinenzeiten lässt sich nicht feststellen, ob eine Person die gesamte Abfolge sicher betreuen kann.

Untersuchen Sie auch die Rüstvorgänge zwischen den Varianten der Produktfamilie. Wenn jedes kleine Los langes Rüsten erfordert, entsteht durch kürzere Abstände zwischen den Maschinen noch kein wirtschaftlicher Fluss mit häufigen Loswechseln. Möglicherweise müssen Sie zunächst die Rüstzeiten verkürzen oder die Losfolge ändern, bevor die Insel den beabsichtigten Nutzen bringt.

Bei manchen Prozessen ist es sinnvoll, sie außerhalb der Insel zu belassen. Teure Prüfanlagen, eine Wärmebehandlung oder eine gemeinsam genutzte Nachbearbeitung können viele Produktfamilien bedienen. Sie müssen nicht alles mehrfach vorhalten. Diese Arbeitsgänge müssen Sie aber einbeziehen, wenn Sie die Durchlaufzeit und Liefertreue der Produktfamilie beurteilen.

Beispiel: Die Insel wird schneller, die Warteschlange vor der Prüfung bleibt

Stellen Sie sich vor, dass Drehen, Bohren und Entgraten nun in einer kompakten Fertigungsinsel zusammengefasst sind. Das Team kann ein Gehäuse mit weniger Übergaben von einem Schritt zum nächsten weitergeben. Die Endprüfung erfolgt jedoch auf einem Koordinatenmessgerät, das auch die übrige Fertigung nutzt.

Angenommen, der Gehäuseauftrag benötigt vor dem Versand zwei Stunden Prüfzeit. Bis zum Versandtermin bleiben nur noch drei personell besetzte Prüfstunden, von denen ein anderer, bereits zugesagter Auftrag zwei Stunden benötigt. Bearbeitung, Rüsten und sämtliche erforderlichen Prüfarbeiten sind in diesen Zeitangaben enthalten. Die Arbeitsgänge können auf diesem Gerät nicht überlappend ausgeführt werden.

Insgesamt werden vier Stunden in einem Zeitfenster von drei Stunden benötigt. Selbst bei perfektem Fluss innerhalb der Insel fehlt an der gemeinsam genutzten Prüfung eine Stunde Kapazität.

Schnelleres Entgraten schafft diese fehlende Stunde nicht. Der Planer muss die konkurrierenden Terminzusagen prüfen und eine wirksame Lösung erwägen: mehr personell besetzte Prüfzeit, eine andere geeignete Ressource oder eine angepasste Lieferzusage. Eine geänderte Reihenfolge kann den Termin eines Auftrags sichern. Sie sorgt aber nicht dafür, dass beide Aufträge in die unzureichende Kapazität passen.

Deshalb sollten Sie den gesamten Fertigungsweg bis zur Abnahme messen und die Zeitmessung nicht am Ausgang der Insel beenden. Eine kürzere interne Durchlaufzeit ist nützlich. Zum Kundenvorteil wird sie, wenn auch die verbleibenden Arbeitsgänge rechtzeitig abgeschlossen werden können.

Aus demselben Grund sollte die Fertigungsinsel nicht unabhängig von der Prüfung geplant werden, als wäre dafür allein eine andere Abteilung zuständig. Sowohl die Arbeit der Insel als auch der andere Auftrag müssen im selben Ressourcenplan berücksichtigt werden.

Erst eine Produktfamilie erproben, dann die ganze Fertigung umstellen

Wählen Sie eine Produktfamilie mit einem klaren Fertigungsweg und einem relevanten Problem im Materialfluss. Erfassen Sie die aktuelle Durchlaufzeit, die Wartezeiten zwischen den Arbeitsgängen, den Umlaufbestand und die Liefertreue. Beziehen Sie gemeinsam genutzte Prozesse außerhalb der geplanten Insel ein, damit der Vergleich keine Warteschlange verdeckt, die lediglich an einen anderen Ort verschoben wurde.

Gehen Sie die geplante Abfolge gemeinsam mit den Menschen durch, die diese Arbeit ausführen. Prüfen Sie Zugänglichkeit, Handhabung, Materialnachschub und Personalabdeckung sowie die Folgen für die übrige Insel, wenn ein Arbeitsgang stillsteht. Ein Modellaufbau oder ein begrenzter Pilotversuch kann Probleme aufdecken, bevor Sie sich auf das Versetzen der Anlagen festlegen.

Erproben Sie einen realistischen Produktmix statt nur der einfachsten Variante. Vergleichen Sie den neuen Ablauf mit der Ausgangslage und untersuchen Sie, wo Zeit eingespart wurde oder verloren ging. Ist der Umlaufbestand gesunken? Wird der gesamte Auftrag früher fertig? Unterbrechen Rüstvorgänge oder Personallücken den Ablauf? Kommt an der Ressource außerhalb der Insel nun ein neuer Auftragsschub an?

Nutzen Sie die Erkenntnisse, um die räumliche Anordnung, die Arbeitsweise und die Planung gemeinsam zu verbessern. Ziel ist es, die Produktfamilie zuverlässig und wiederholbar zu fertigen und zu liefern – nicht nur an einem ungewöhnlich ruhigen Tag einen erfolgreichen Probelauf zu erzielen.

Planen Sie die Fertigungsinsel mit SkyPlanner im Gesamtzusammenhang

Sobald das Fertigungsverfahren feststeht, setzt SkyPlanner die Arbeitspläne in terminierte Arbeitsgänge um. Definieren Sie einmalig die Arbeitsschritte des Produkts, ihre Dauer, die geeigneten Arbeitsstationen und den Materialbedarf. Neue Auftragspositionen übernehmen diesen Arbeitsplan; Produkt, Menge und Liefertermin stammen aus dem Auftrag.

Arcturus plant die Aufträge gemeinsam anhand der hinterlegten Kapazitäten der Arbeitsstationen, Schichten, Abhängigkeiten und Prioritäten. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, fließt auch die Materialverfügbarkeit in die Berechnung ein. Die Gantt-Ansicht zeigt die daraus entstehende Reihenfolge über alle Arbeitsstationen hinweg, einschließlich gemeinsam genutzter Ressourcen außerhalb der Fertigungsinsel.

Im Gehäusebeispiel muss die Ansicht sowohl den Arbeitsplan der Fertigungsinsel als auch den anderen Auftrag umfassen, der dieselbe Prüfkapazität benötigt. So erkennt der Planer, wann die Arbeitsgänge eingeplant sind, und kann die Fertigstellungstermine beurteilen, ohne eine separate Liste für die Insel und eine Warteschlange für die Prüfung von Hand neu aufbauen zu müssen.

Die tatsächliche Kapazität der Fertigungsinsel abbilden

Bilden Sie die Ressourcen ab, die den Arbeitsablauf tatsächlich begrenzen. Können Drehen, Bohren und Entgraten an unterschiedlichen Teilen gleichzeitig stattfinden, kann diese Kapazität im Modell verloren gehen, wenn die gesamte Insel als eine einzige, rein sequenziell arbeitende Arbeitsstation behandelt wird. Ebenso darf ein Plan keine gleichzeitigen manuellen Tätigkeiten vorsehen, die das verfügbare Team nicht leisten kann.

In SkyPlanner können Arbeitsstationen Maschinen, Personen oder Teams abbilden; auch Schichten und die Zuordnung von Mitarbeitergruppen werden unterstützt. Prüfen Sie das Modell anhand der tatsächlichen Personalbesetzung: Wenn Sie dieselbe Person zwei Maschinen-Arbeitsstationen zuordnen, entsteht dadurch allein noch keine gemeinsame Kapazitätsbeschränkung für die Bedienung beider Maschinen. Bringen Sie diese Besetzungssituation in die Demo ein, statt davon auszugehen, dass jede Überschneidung automatisch verhindert wird.

Bei Änderungen in der Fertigung neu berechnen

Ein Eilauftrag oder der Ausfall einer Prüfschicht wirkt sich nicht nur auf den nächsten Arbeitsgang der Fertigungsinsel aus. Aktualisieren Sie die betreffenden Prioritäten oder die verfügbare Kapazität und lassen Sie Arcturus anschließend den zusammenhängenden Plan neu berechnen. Prüfen Sie die betroffenen Fertigstellungstermine, bevor Sie verbindlich zusagen, was die Produktion liefern kann.

So verbringen Sie weniger Zeit damit, einzelne Warteschlangen nachzubessern, und erkennen früher, welche Lieferzusagen dieselben Ressourcen beanspruchen. Ihr Team legt Fertigungsverfahren und Prioritäten fest; SkyPlanner übernimmt auf dieser Grundlage die Terminberechnung.

Ihre bestehenden Systeme können Sie weiter nutzen. Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner mit jedem ERP- oder MES-System integrieren und verbindet so vorhandene Auftrags- und Produktionsdaten mit der Feinplanung.

Was sich aus der Planung bei Eskomatic lernen lässt

Eskomatic, ein finnischer Lohnfertiger für Zerspanung, organisierte seine Auftragswarteschlangen früher weitgehend manuell und hatte Schwierigkeiten, Materialengpässe rechtzeitig zu erkennen. Mit der Einführung von SkyPlanner wurden die vorhandenen ERP-Daten mit einer visuellen Warteschlange in der Gantt-Ansicht und einer automatischen Kapazitätsplanung verbunden.

Das Unternehmen berichtet, dass es Liefertermine genauer festlegen konnte und es seltener zu Produktionsstillständen wegen fehlenden Materials kam. Daraus lässt sich auch für Betriebe, die Fertigungsinseln einführen, etwas ableiten: Berücksichtigen Sie die Fertigungsbereitschaft und die Auslastung im übrigen Betrieb in der Planung. So erhält ein gut organisierter Fertigungsbereich Aufträge, die sich tatsächlich bis zur Auslieferung abwickeln lassen.

Fertigungsinsel und gemeinsam genutzten Engpass zusammen testen

Entscheiden Sie sich für Inselfertigung, wenn Arbeitsfolge, Arbeitsinhalt und Nachfrage einer Produktfamilie die räumliche Zusammenführung der Arbeitsgänge rechtfertigen. Beurteilen Sie das Ergebnis bis zum letzten erforderlichen Arbeitsgang und beziehen Sie dabei auch die Ressourcen ein, die die Produktfamilie mit anderen Aufträgen teilt.

Entscheiden Sie sich für SkyPlanner, wenn die laufende Aktualisierung dieses zusammenhängenden Plans Ihnen die Zeit für Produktionsentscheidungen nimmt. Sie erhalten einen gemeinsamen Plan für die Fertigungsinsel und den übrigen Betrieb statt einer weiteren lokalen Liste, die abgeglichen werden muss.

Vereinbaren Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie einen geplanten Arbeitsablauf für eine Fertigungsinsel, die vorgesehene Personalbesetzung und die Ressource außerhalb der Fertigungsinsel mit, die den Ablauf am ehesten verzögern könnte. Lassen Sie sich anhand einer kürzlich erfolgten Prioritäts- oder Kapazitätsänderung zeigen, wie sich diese auf die anderen Aufträge auswirkt. Wenn Sie zunächst die Planungsansicht erkunden möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.