Kapazitätsbedarfsplanung: Überlastungen an Arbeitsstationen beheben

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Ihre Materialbedarfsplanung schlägt die nächsten Fertigungsaufträge vor. Bestehende Aufträge konkurrieren bereits um Maschinenzeit. Bevor Sie weitere Aufträge freigeben, müssen Sie wissen, welche Arbeitsstationen diese bewältigen können – und wo sich verspätete Aufträge stauen werden.

Die Kapazitätsbedarfsplanung (CRP) ermittelt aus geplanten und offenen Fertigungsaufträgen den Ressourcenbedarf je Zeitabschnitt und gleicht ihn mit der verfügbaren Kapazität ab. Sie zeigt, wo der detaillierte Produktionsplan angepasst werden muss: bei welcher Ressource, in welchem Zeitraum und aufgrund welcher Aufträge Kapazität fehlt.

Ein rot markierter Auslastungswert allein reicht nicht aus. Entscheidend ist, welche Arbeiten Sie verlagern, welche Kapazitäten Sie ergänzen oder welche Zusage Sie ändern. SkyPlanner APS hilft Ihnen, diese Entscheidung im Produktionsplan umzusetzen. Arcturus berechnet die Termine der Arbeitsgänge anhand Ihrer Ressourcen und Prioritäten. In der Gantt-Ansicht sehen Sie, wie sich die Änderung auf die übrigen Arbeiten auswirkt.

Was prüft die Kapazitätsbedarfsplanung?

CRP prüft, ob die Maschinen- und Personalkapazitäten ausreichen, um die aus der Materialbedarfsplanung resultierenden Fertigungsarbeiten auszuführen. Die nötigen Details liefern die Aufträge und ihre Arbeitsgänge: Mengen, Arbeitspläne, Rüst- und Bearbeitungszeiten, noch ausstehende Arbeiten sowie die Termine, zu denen die jeweilige Ressource benötigt wird.

Eine Arbeitsstation kann eine Maschine, eine Gruppe vergleichbarer Maschinen oder ein Fertigungsteam sein. Vergleichen Sie Bedarf und Kapazität so detailliert, dass der Engpass sichtbar wird. Freie Stunden in der Prüfung gleichen ein überlastetes Bearbeitungszentrum nicht aus.

CRP ergänzt andere Planungsaufgaben, ersetzt sie aber nicht:

Planungsaufgabe	Was wird geprüft oder entschieden?
Materialbedarfsplanung (MRP)	Welche Materialien und Komponenten in welchen Mengen und zu welchen Terminen benötigt werden – unter Berücksichtigung von Beständen und Zugängen
Grobkapazitätsplanung (RCCP)	Ob die kritischen Ressourcen für das Produktionsprogramm ausreichen
Kapazitätsbedarfsplanung (CRP)	Welche detaillierte Ressourcenbelastung sich aus geplanten und offenen Fertigungsaufträgen ergibt
Planung mit begrenzten Kapazitäten	Wo und wann einzelne Arbeitsgänge innerhalb der verfügbaren Ressourcenzeiten ausgeführt werden

Die klassische CRP kann Überlastungen aufzeigen, ohne die konkurrierenden Bedarfe, die sie verursachen, automatisch aufzulösen. Ein Bericht, der 44 benötigte Stunden den 36 verfügbaren Stunden gegenüberstellt, ist gerade deshalb wertvoll, weil der Kapazitätsmangel sichtbar bleibt. Um ihn zu beheben, sind eine Entscheidung über das weitere Vorgehen in der Fertigung und ein angepasster Plan nötig.

Die Belastung aus den noch ausstehenden Arbeiten ermitteln

Beginnen Sie mit einer konsistenten Auftragsbasis. Berücksichtigen Sie die Fertigungsvorschläge, die Sie bewerten, und die noch ausstehenden Arbeitsgänge offener Aufträge. Wird ein Vorschlag in einen freigegebenen Auftrag umgewandelt, darf dieselbe Arbeit nicht zusätzlich über den ursprünglichen Vorschlag in die Berechnung eingehen.

Verwenden Sie den Nettofertigungsbedarf aus der Materialbedarfsplanung, statt den Bruttoabsatzbedarf zusätzlich aufzuschlagen. Soweit ein Bedarf bereits durch Lagerbestand gedeckt ist, müssen die entsprechenden Teile nicht erneut gefertigt werden. Ein offener Fertigungsauftrag benötigt dagegen weiterhin Kapazität für seine noch ausstehenden Arbeiten.

Für jeden Arbeitsgang benötigen Sie:

• Die Restmenge und den Status des Arbeitsgangs, einschließlich bekannter Nacharbeit.
• Den Arbeitsplan, die geeignete Arbeitsstation und die Reihenfolge der Arbeitsgänge.
• Die verbleibende Rüstzeit und Bearbeitungszeit in einer einheitlichen Zeiteinheit.
• Die geplanten Arbeitsgangtermine oder zeitlichen Versätze aus der Durchlaufzeitplanung, um den Bedarf zeitlich zuzuordnen.
• Den Ressourcenkalender, die Personalbesetzung und bekannte Ausfallzeiten.

Die Stückliste zeigt, was in ein Produkt eingeht. Der Arbeitsplan zeigt, wo die Fertigungsarbeiten stattfinden und wie viel Ressourcenzeit sie benötigen. Für CRP ist neben den Mengen aus der Materialbedarfsplanung auch diese zweite Sicht erforderlich.

Verbleibende Arbeitsgangstunden berechnen

Für einen einfachen Arbeitsgang mit einer Bearbeitungszeit je Stück gilt:

Verbleibender Kapazitätsbedarf des Arbeitsgangs = verbleibende Rüstzeit + Restmenge × Bearbeitungszeit je Stück.

Addieren Sie die Kapazitätsbedarfe der Arbeitsgänge je Arbeitsstation und Zeitraum. Bereits abgeschlossenes Rüsten verursacht keinen weiteren zukünftigen Bedarf. Muss der restliche Auftrag in Lose aufgeteilt werden, die jeweils separat gerüstet werden müssen, berücksichtigen Sie den zusätzlichen Rüstaufwand. Gehen Sie nicht davon aus, dass die Aufteilung ohne Mehraufwand möglich ist.

Nicht jeder Prozess lässt sich über eine Zeit je Stück abbilden. Ein Ofenzyklus kann Kapazität für eine feste Chargendauer belegen. Verwenden Sie die tatsächliche Zeitbasis des Arbeitsgangs, statt jede Dauer mit der Stückzahl zu multiplizieren.

Halten Sie Maschinenstunden und Personalstunden getrennt. Eine Maschine kann während eines Teils des Arbeitsgangs unbeaufsichtigt laufen, während eine Montageaufgabe mehrere Personen erfordern kann. Solche Unterschiede dürfen nicht in einer einzigen Stundensumme für das gesamte Werk untergehen.

Den Bedarf dem Zeitraum zuordnen, in dem der Arbeitsgang ihn verursacht

Ordnen Sie nicht sämtliche Arbeitsgänge der Lieferwoche des fertigen Produkts zu. Die Zerspanung kann früher nötig sein, damit Nachbearbeitung und Montage folgen können. Verteilen Sie die Belastung anhand der Arbeitsgangtermine oder der zeitlichen Versätze im Arbeitsplan auf die Zeiträume. Erstreckt sich ein Arbeitsgang über mehrere Zeiträume, gelten die Zuordnungsregeln Ihres Planungsmodells.

Tageszeiträume machen Konflikte sichtbar, die in Wochensummen verborgen bleiben können. Wochenzeiträume können dagegen hilfreich sein, um den Belastungsverlauf über einen längeren Horizont zu prüfen. Wählen Sie den für die Entscheidung nötigen Detaillierungsgrad. Prüfen Sie anschließend die tatsächliche Abfolge der Arbeitsgänge, bevor Sie aus einem kapazitiv ausgeglichenen Zeitraum eine Lieferzusage ableiten.

Mit der nutzbaren Kapazität abgleichen

Berechnen Sie die Verfügbarkeit anhand des konkreten Arbeitskalenders. Dass eine Maschine vorhanden ist, sagt noch nichts über ihre verfügbare Kapazität aus. Gehen Sie von den eingeplanten Ressourcenstunden aus und berücksichtigen Sie Wartung, Feiertage, Personalbesetzung und andere bekannte Einschränkungen.

Für einen einfachen Stundenvergleich gilt:

Kapazitätssaldo = verfügbare Stunden − benötigte Stunden.

Kapazitätsauslastung = benötigte Stunden ÷ verfügbare Stunden × 100%.

Ein negativer Saldo oder eine Auslastung über 100% zeigt eine Überlastung an. Ist die verfügbare Kapazität null, kennzeichnen Sie den Bedarf als in diesem Zeitraum nicht einplanbar, statt durch null zu teilen.

Verwenden Sie eine einheitliche Zeitbasis. Wenn die Bearbeitungszeiten als Vorgabestunden vorliegen und Sie die verfügbare Kapazität um einen Leistungsfaktor korrigieren, dokumentieren Sie diese Anpassung. Enthalten die Bearbeitungszeiten dieselben erwarteten Verluste bereits, dürfen Sie sie nicht ein zweites Mal abziehen. Vergangene Produktionsmengen helfen, optimistische Kapazitätsannahmen auf ihre Plausibilität zu prüfen.

CRP-Beispiel: Acht Stunden Überlastung in der Zerspanung erkennen

Angenommen, ein Fertigungsbetrieb prüft die Arbeit für die nächste Woche an einem Bearbeitungszentrum. An fünf Arbeitstagen ist jeweils eine Achtstundenschicht vorgesehen: insgesamt 40 Maschinenstunden. Nach Abzug von vier Stunden geplanter Wartung bleiben 36 verfügbare Maschinenstunden. In diesem vereinfachten Beispiel wird kein weiterer Effizienzabschlag vorgenommen.

Drei Aufträge benötigen in dieser Woche Zerspanungskapazität:

Auftrag	Status und verbleibende Arbeit	Verbleibende Rüstzeit	Bearbeitungszeit je Stück	Benötigte Maschinenstunden
J101	Offener Auftrag: 60 Stück verbleibend	0 h	0,25 h	15 h
J202	Geplanter Auftrag: 80 Stück	2 h	0,20 h	18 h
J203	Geplanter Auftrag: 40 Stück	1 h	0,25 h	11 h
Gesamt				44 h

J101 umfasste ursprünglich 100 Stück. Vierzig sind bereits zerspant, und das Rüsten ist abgeschlossen. In den Kapazitätsbedarf für die Zerspanung gehen nur die verbleibenden 60 Stück ein: 60 × 0,25 = 15 Stunden.

Für J202 ergibt sich 2 + (80 × 0,20) = 18 Stunden. J203 kommt mit 1 + (40 × 0,25) = 11 Stunden hinzu.

Am Bearbeitungszentrum stehen somit 44 benötigte Stunden den 36 verfügbaren Stunden gegenüber. Das bedeutet eine Überlastung von acht Stunden und eine Kapazitätsauslastung von 122,2%, gerundet auf eine Nachkommastelle.

Dieselben Aufträge benötigen an einer separaten Entgratstation jeweils 6, 8 und 4 Personalstunden. Der Bedarf von 18 Personalstunden lässt sich mit den 28 verfügbaren Personalstunden decken. Die zehn freien Personalstunden sind nützlich, können aber die fehlende Zerspanungskapazität nicht ersetzen.

Vergleichen Sie konkrete Maßnahmen – nicht nur kürzere rote Balken

Angenommen, J203 lässt sich auf einer geeigneten Alternativmaschine fertigen, die im benötigten Zeitraum 16 Stunden frei hat. Dort dauert die Fertigung länger: Die Rüstzeit beträgt 1,5 Stunden, die Bearbeitungszeit je Stück 0,30 Stunden.

Wird der Arbeitsgang verlagert, benötigt er auf der Alternativmaschine 1,5 + (40 × 0,30) = 13,5 Stunden statt der ursprünglichen 11 Stunden.

Ressource	Belastung nach Verlagerung von J203	Verfügbare Kapazität	Restkapazität
Ursprüngliches Bearbeitungszentrum	33 h	36 h	3 h
Alternativmaschine	13,5 h	16 h	2,5 h
Entgratstation	18 Personalstunden	28 Personalstunden	10 Personalstunden

Nun reicht die Kapazität auf beiden Maschinen aus. Durch die Verlagerung steigt die gesamte Maschinenzeit jedoch von 44 auf 46,5 Stunden. Das kann sich lohnen, um den Liefertermin zu halten, ist aber kein Produktivitätsgewinn. Vergleichen Sie die Kosten für zusätzliche Maschinenzeit, Werkzeuge und sonstigen Verlagerungsaufwand mit den Kosten für Überstunden oder eine verspätete Lieferung.

Prüfen Sie anschließend den Übergang zum nächsten Arbeitsgang. Auf der Alternativmaschine muss J203 so früh fertig werden, dass vor dem Versand noch vier Stunden zum Entgraten bleiben. Freie Kapazität nach diesem Übergabetermin hilft nicht weiter. Ein ausgeglichenes CRP-Ergebnis liefert einen möglichen Lösungsansatz; ob er zeitlich funktioniert, zeigt die Feinplanung.

Entscheiden Sie, wie Sie die einzelnen Überlastungen beheben

Bevor Sie zusätzliche Kapazität einkaufen, sehen Sie sich die Aufträge hinter der Belastungsspitze an. Prüfen Sie, ob doppelte Auftragsvorschläge, bereits abgeschlossene, aber noch als offen geführte Arbeitsgänge, veraltete Mengen oder falsche Zeitangaben im Arbeitsplan vorliegen. Wenn Sie einen Datenfehler korrigieren, vermeiden Sie Kosten für Überstunden, die für die Arbeit gar nicht nötig gewesen wären.

Besteht der Engpass tatsächlich, vergleichen Sie die möglichen Maßnahmen anhand der betroffenen Aufträge:

• Verlagern Sie einen Arbeitsgang auf eine geeignete alternative Ressource. Rechnen Sie wie bei J203 mit deren tatsächlicher Rüst- und Bearbeitungszeit. Prüfen Sie neben den freien Stunden auch, ob Werkzeuge und Personal verfügbar sind.
• Verschieben Sie Arbeiten in einen anderen Zeitraum. Für eine frühere Fertigung müssen Material und Kapazität früher bereitstehen; eine spätere Fertigung kann eine Anpassung der Lieferzusage erfordern. Prüfen Sie die vor- und nachgelagerten Arbeitsgänge erneut.
• Schaffen Sie zusätzliche Arbeitszeit mit entsprechender Personalbesetzung. Setzen Sie gezielt bei der Ressource und dem Zeitfenster mit Kapazitätsmangel an. Eine zusätzliche Schicht an anderer Stelle im Werk behebt diese Überlastung nicht.
• Vergeben Sie geeignete Arbeiten an externe Fertiger. Berücksichtigen Sie die Durchlaufzeit des Lieferanten, den Transport und gegebenenfalls eine Prüfung vor dem nächsten internen Arbeitsgang.
• Passen Sie die Lieferzusage an. Reicht die Kapazität weiterhin nicht aus, vereinbaren Sie einen anderen Termin, eine andere Menge oder eine Teillieferung, statt eine unerfüllbare Zusage zu erteilen.

Prioritätsänderungen erfordern besondere Sorgfalt. Sie können einen wichtigen Auftrag absichern, indem ein anderer warten muss; zusätzliche Kapazität entsteht dadurch nicht. Prüfen Sie, welche anderen Lieferzusagen sich verschieben, bevor Sie die Planung des Eilauftrags als geklärt betrachten.

Dokumentieren Sie die gewählte Maßnahme bei den betroffenen Arbeiten, aktualisieren Sie die relevanten Auftrags- oder Kapazitätsdaten und berechnen Sie neu. Wenn geänderte Termine oder Mengen den Materialbedarf beeinflussen, übernehmen Sie die Entscheidung auch in die Materialbedarfsplanung. CRP ist ein Regelkreis – kein Bericht, der nach der Besprechung abgelegt wird.

Setzen Sie Ihre Kapazitätsentscheidung mit SkyPlanner in einen Produktionsplan um

Setzen Sie SkyPlanner ein, wenn Ihre Planer Überlastungen zwar erkennen, anschließend aber zu viel Zeit damit verbringen, die Reihenfolge der Arbeitsgänge neu aufzubauen. So reduzieren Sie den manuellen Abstimmungsaufwand, nutzen die vorhandene Kapazität besser und erhalten eine klarere Entscheidungsgrundlage dafür, ob sich zusätzliche Stunden lohnen.

Ihr ERP kann weiterhin das führende System für Ihre Geschäfts- und Produktionsdaten bleiben. SkyPlanner lässt sich über seine offene REST API mit jedem ERP oder MES verbinden und verknüpft Aufträge und Informationen zu den Arbeitsgängen mit der Feinplanung.

Arbeitsstationen, Schichten, Bedienpersonal, Arbeitsgänge und Prioritäten bilden in SkyPlanner die Grundlage für die Feinplanung. Während bekannter Wartungszeiten steht die jeweilige Ressource nicht zur Verfügung. Arcturus berechnet den Plan anhand der konfigurierten Kapazitäten, Abhängigkeiten zwischen Arbeitsgängen und Prioritäten. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, beeinflusst auch die erfasste Materialverfügbarkeit die Terminierung.

Im Zerspanungsbeispiel bietet sich folgender Ablauf an: Bilden Sie die freigegebene Ressourcenauswahl und die verfügbaren Schichten ab, berechnen Sie den Plan neu und betrachten Sie anschließend Zerspanung und Entgraten gemeinsam im Gantt-Diagramm. Sie sehen, wann die Arbeitsgänge fertig werden und welche anderen Aufträge betroffen sind. Ist die Alternativmaschine erst gegen Ende der Woche verfügbar, können Sie die Auswirkungen auf den Liefertermin anhand des Plans beurteilen, statt sich auf eine in den Summen verborgene Annahme zu verlassen.

Sie entscheiden, ob Sie diese Auswirkungen akzeptieren, Prioritäten ändern oder mehr Kapazität bereitstellen. Arcturus übernimmt die Berechnung des Plans. Für die operative Umsetzung ist SkyPlanner deshalb der bessere nächste Schritt gegenüber einer Vorgehensweise, bei der Sie einen separaten Belastungsbericht führen und nach jeder Änderung alle Auftragsreihenfolgen manuell anpassen.

Was sich bei Mamec verändert hat

Mamec, ein finnischer Hersteller von Mischtechnik und Hightech-Produkten in Auftragsfertigung, musste Tausende voneinander abhängige Arbeitsaufträge planen. Die starren Planungsfunktionen des ERP lieferten dem Team nicht den benötigten Gesamtüberblick. Auf dem Shopfloor priorisierten die Vorgesetzten die Arbeit anhand der Liefertermine auf Papieraufträgen, während das Management die Belastung nur anhand subjektiver Einschätzungen beurteilen konnte.

Mamec verband SkyPlanner mit seinem Oscar ERP und führte eine KI-gestützte Planung mit begrenzten Kapazitäten ein. Bei Mamec werden die Auftragsreihenfolgen jeweils für eine Woche festgeschrieben. Mitarbeitende können den Fortschritt und die Terminplanung eines Auftrags einsehen, und das Management erhält auf derselben gemeinsamen Datenbasis einen Überblick über die Produktionsbelastung.

Mamec berichtet von einem deutlich geringeren Planungsaufwand, weniger Stillstand an den Arbeitsstationen durch eine bessere Auftragsreihenfolge und einer höheren Liefertreue. Die Erfahrungen zeigen, welchen Nutzen es hat, die Belastungsübersicht mit den zugrunde liegenden Arbeiten zu verknüpfen: Planer müssen weniger manuell abstimmen, und Änderungen lassen sich den Menschen, die auf den Plan angewiesen sind, leichter erklären.

Machen Sie aus Ihrer nächsten CRP-Prüfung einen umsetzbaren Plan

Wählen Sie aus Ihrer aktuellen Materialbedarfsplanung eine überlastete Arbeitsstation aus. Ermitteln Sie die offenen Aufträge und Auftragsvorschläge, die diese Belastung verursachen, prüfen Sie die verbleibenden Arbeitsgangstunden und vergleichen Sie die praktisch umsetzbaren Maßnahmen. Prüfen Sie anschließend die überarbeitete Planung im Zusammenhang – einschließlich der Arbeitsgänge, die auf die überlastete Ressource folgen.

SkyPlanner unterstützt Sie bei dieser Feinplanung, ohne dass Sie den Plan immer wieder von Hand neu aufbauen müssen. Starten Sie einen Test mit Demodaten, um Arcturus und das Gantt-Diagramm kennenzulernen, oder buchen Sie eine Demo anhand Ihrer eigenen überlasteten Arbeitsstation. Bringen Sie deren Schichtdaten, einen typischen Arbeitsplan und die anstehende Entscheidung zum Liefertermin mit. Das ist der richtige Ausgangspunkt, um zu sehen, wie SkyPlanner Ihre Kapazitätsentscheidung in einen Produktionsplan umsetzen kann, mit dem Ihr Team arbeiten kann.