Sicherheitsbestand in der Fertigung: So berechnen Sie den nötigen Puffer

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Ein fehlendes Bauteil kann eine Montagelinie zum Stillstand bringen, selbst wenn es nur wenig kostet. Mehr davon auf Lager zu halten, erscheint sinnvoll. Wer allerdings von jedem Bauteil mehr bevorratet, bindet schnell Kapital in Beständen, die womöglich gar nicht benötigt werden.

Mit dem Sicherheitsbestand bekommt diese Entscheidung ein klares Ziel: Zusätzlicher Bestand soll Unsicherheit abfangen – und nicht einfach nur Schwierigkeiten bei der Nachschubkoordination ausgleichen. Berechnen Sie den Puffer auf Basis des tatsächlich erwarteten Bedarfs und der erwarteten Wiederbeschaffungszeit. Prüfen Sie anschließend, ob das nächste Los rechtzeitig zum geplanten Bedarf verfügbar sein kann.

Wenn Sie den Nachschub selbst fertigen, unterstützt SkyPlanner Sie bei dieser zweiten Prüfung. Arcturus plant das Los zusammen mit den anderen Produktionsaufträgen ein; die Gantt-Ansicht zeigt den geplanten Fertigstellungstermin. So verbringen Sie weniger Zeit damit, die Auftragsreihenfolge an den Maschinen abzustimmen, und können früher auf drohende Fehlbestände reagieren.

Was ist Sicherheitsbestand in der Fertigung?

Sicherheitsbestand ist zusätzlicher Lagerbestand, der das Risiko von Fehlbeständen durch unerwarteten Bedarf oder verzögerten Nachschub verringern soll. Fertigungsunternehmen können ihn als zugekauftes Material, als gemeinsam genutzte Komponenten oder als Fertigerzeugnisse vorhalten – je nachdem, an welcher Stelle die Verfügbarkeit entscheidend ist.

Er kommt zu dem Bestand hinzu, der den erwarteten Bedarf während der Wiederbeschaffungszeit deckt. Wenn Sie bis zum Eintreffen des nächsten Loses voraussichtlich 320 Montagewinkel verbrauchen, decken diese 320 Montagewinkel den normalen Bedarf. Die zusätzliche Menge für einen Bedarf, der über diese Erwartung hinausgeht, ist der Sicherheitsbestand.

Ein bekannter saisonaler Anstieg gehört in die Bedarfsplanung. Eine dauerhaft längere Lieferzeit des Lieferanten muss in den Annahmen zur Wiederbeschaffung berücksichtigt werden. Beides sollte nicht in einem unbegründeten Puffer verschwinden.

Sicherheitsbestand ist auch zum Verbrauch gedacht. Er ist nicht zwangsläufig eine separat gelagerte Reserve, die niemand antasten darf. Wird ein Teil davon verbraucht, bedeutet das allein noch keinen Planungsfehler. Ist er jedoch wiederholt aufgebraucht, sollten Sie die Ursachen untersuchen.

Legen Sie fest, was der Puffer absichern soll

Beginnen Sie mit einem Artikel, dessen Fehlen spürbare Folgen hat. Ein preiswertes Befestigungselement, das in vielen Baugruppen verwendet wird, verdient möglicherweise mehr Aufmerksamkeit als ein teures, aber leicht ersetzbares Teil.

Fragen Sie sich, was ohne dieses Teil passieren würde: Käme ein Engpass zum Stillstand, müsste eine Kundenlieferung warten oder könnte die Produktion auf einen anderen Arbeitsgang ausweichen? Wägen Sie diese Folgen gegen die Kapitalbindung, Lagerkosten sowie die Kosten durch Verderb und Veralterung ab, die mit dem zusätzlichen Bestand verbunden sind.

Entscheiden Sie dann, auf welcher Stufe Sie den Bestand vorhalten. Eine gemeinsam genutzte Komponente kann mehrere Fertigerzeugnisse versorgen; ein Fertigwarenbestand sichert dagegen den sofortigen Versand eines bestimmten Produkts ab. Schlagen Sie nicht automatisch auf jeder Stücklistenebene einen eigenen Puffer für dieselbe Störung auf. Legen Sie fest, welches Risiko der jeweilige Puffer abdeckt.

Verwenden Sie bei Komponenten den Bedarf an der jeweiligen Lagerstufe. Kundenlieferungen sind nicht immer ein geeigneter Ersatz für den Komponentenbedarf: Durch Fertigungslose kann ein anderes Entnahmemuster entstehen. Bekannte Bedarfe sollten die Materialbedarfsplanung bestimmen; der Puffer deckt die verbleibende Unsicherheit ab.

So berechnen Sie den Sicherheitsbestand

Für einen Artikel mit schwankendem Bedarf und einer verlässlichen, festen Wiederbeschaffungszeit wird häufig folgende Formel verwendet:

Sicherheitsbestand = z × σd × √L

Dabei gilt:

• z ist der Faktor für den gewählten zyklusbezogenen Servicegrad.
• σd ist die Standardabweichung des täglichen Bedarfs. Sie gibt an, wie stark die Tagesmengen um ihren Mittelwert streuen.
• L ist die Wiederbeschaffungszeit in Tagen, wobei dieselbe Tagesbasis wie beim täglichen Bedarf gilt.

Dieses Modell setzt voraus, dass die Bedarfe der einzelnen Tage voneinander unabhängig und einigermaßen stabil sind. Außerdem muss sich der Bedarf während der Wiederbeschaffungszeit hinreichend gut durch eine Normalverteilung annähern lassen. Für regelmäßigen Verbrauch ist das ein nützlicher Ausgangspunkt, aber keine Universalformel für jeden Artikel in der Fertigung.

Ein Rechenbeispiel aus der Fertigung

Stellen Sie sich einen Betrieb vor, der einen häufig verwendeten Montagewinkel für seine Montagelinien fertigt. Die fertiggestellten Lose werden in ein Komponentenlager eingelagert. Die folgenden Zahlen dienen der Veranschaulichung:

Eingangsgröße	Wert
Durchschnittlicher Bedarf pro Arbeitstag	80 Montagewinkel
Standardabweichung des täglichen Bedarfs	20 Montagewinkel
Feste Wiederbeschaffungszeit bis zum nutzbaren Lagerbestand	4 Arbeitstage
Angestrebter zyklusbezogener Servicegrad	95 %
Zugehöriger z-Faktor, gerundet	1,65

Der Betrieb überwacht den Nachschub kontinuierlich. Es entsteht also keine zusätzliche Wartezeit durch eine nur wöchentliche Prüfung. Jedes Nachschublos steht nach vier Arbeitstagen vollständig zur Verfügung.

Die Berechnung lautet:

Sicherheitsbestand = 1,65 × 20 × √4 = 66 Montagewinkel

Die 66 Montagewinkel bilden den Puffer für Unsicherheit. Der erwartete Bedarf während der Wiederbeschaffungszeit wird getrennt davon berechnet:

80 × 4 = 320 Montagewinkel

Zusammen ergeben der erwartete Bedarf und der Sicherheitsbestand 386 Montagewinkel. Diese Menge dient im Beispiel als Auslöser für den Nachschub – sie ist nicht die Größe des nächsten Loses.

Verwenden Sie die richtigen Datengrundlagen

Berechnen Sie die Schwankung des täglichen Bedarfs anhand einer repräsentativen Reihe von Tagesmengen. Beziehen Sie dabei auch Arbeitstage ein, an denen tatsächlich kein Bedarf bestand. Verwenden Sie die Standardabweichung dieser Tageswerte, statt eine monatliche Standardabweichung durch die Anzahl der Tage zu teilen. Prüfen Sie die Daten auf fehlende Buchungen und ungedeckten Bedarf: Entnahmemengen können künstlich niedrig erscheinen, wenn die Produktion eine Komponente wegen eines Fehlbestands gar nicht verbrauchen kann.

Berücksichtigen Sie vorhersehbare Veränderungen in der Bedarfsplanung. Bei wachsendem oder saisonalem Verbrauch kann die unbereinigte historische Streuung bekannte Muster und Unsicherheit vermischen. Verwenden Sie ein Verfahren, das auf dem verbleibenden Prognosefehler beruht, statt jede Abweichung von einem alten Mittelwert als zufällig zu behandeln.

Messen Sie die Wiederbeschaffungszeit bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Artikel nutzbar ist. Bei zugekauftem Material können dazu auch Wareneingang und Prüfung gehören. Beim selbst gefertigten Montagewinkel umfasst sie Wartezeiten, sämtliche Arbeitsgänge und den Transport ins Komponentenlager. Die reine Maschinenlaufzeit ist nicht die Wiederbeschaffungszeit.

Auch die Kalenderbasis muss übereinstimmen. Wenn Sie die täglichen Bedarfsschwankungen anhand von Arbeitstagen ermitteln, muss die Durchlaufzeit auf derselben Arbeitstagsbasis angegeben werden. Vermischen Sie nicht ungeprüft Kalendertage und Produktionstage.

Was gilt, wenn auch die Durchlaufzeit schwankt?

Das Modell mit vier Tagen deckt keinen Wiederbeschaffungsprozess ab, der mal vier und mal acht Tage dauert. Wenn Sie für L lediglich den Mittelwert einsetzen, bleibt die zusätzliche Unsicherheit unberücksichtigt.

Verwenden Sie ein Modell, das schwankende Durchlaufzeiten berücksichtigt, oder analysieren Sie den Bedarf während tatsächlicher Wiederbeschaffungszeiträume, um den nötigen Schutz abzuschätzen. Prüfen Sie, ob in Zeiten hoher Auslastung sowohl der Verbrauch als auch die Warteschlangen in der Fertigung zunehmen. Diese Effekte können zusammenhängen. Eine Formel, die von einer Unabhängigkeit zwischen Bedarf und Durchlaufzeit ausgeht, kann das Risiko deshalb falsch abbilden.

Bei unregelmäßigem Bedarf, sehr großen Einzelentnahmen oder wenigen brauchbaren historischen Daten sollten Sie ein anderes Verfahren anhand des tatsächlichen Bedarfsmusters des Artikels prüfen. Ein vorläufiger Puffer auf Basis vergleichbarer Artikel und betrieblicher Erfahrung kann praktikabel sein – sofern Sie seine Grundlage dokumentieren und ihn überprüfen, sobald weitere Erkenntnisse vorliegen.

Wählen Sie den Servicegrad, nicht nur den Multiplikator

Ein zyklusbezogener Servicegrad von 95 % bedeutet in dieser Berechnung: Unter den Annahmen des Modells wird ein Wiederbeschaffungszyklus mit einer Wahrscheinlichkeit von ungefähr 95 % ohne Fehlbestand abgeschlossen. Das heißt weder, dass 95 % der benötigten Einheiten sofort bereitgestellt werden, noch, dass 95 % der Kundenaufträge pünktlich eintreffen.

Der Anteil der Bedarfseinheiten, der direkt aus dem Lager gedeckt wird, heißt mengenbezogener Servicegrad. Sowohl eine kleine als auch eine große Fehlmenge kann jeweils als ein Zyklus mit Fehlbestand zählen. Die Auswirkungen auf den mengenbezogenen Servicegrad und die Produktion können dabei sehr unterschiedlich sein.

Legen Sie den Zielwert anhand der Folgen eines Fehlbestands und der Kosten für den Pufferbestand fest. Setzen Sie nicht für jeden preiswerten Artikel einen niedrigen Zielwert an, nur weil sein Bestandswert gering ist.

Wenn Sie für denselben Montagewinkel den angestrebten zyklusbezogenen Servicegrad auf 99 % erhöhen, verwenden Sie einen gerundeten z-Faktor von 2,33:

2,33 × 20 × √4 = 93,2 Montagewinkel, aufgerundet auf 94

Sie entscheiden damit zwischen 66 und 94 zusätzlichen Montagewinkeln für unterschiedlich hohe Absicherungen. Das ist keine Empfehlung, für jeden Artikel einen Servicegrad von 99 % anzustreben. Prüfen Sie, ob der zusätzliche Schutz den höheren Bestand rechtfertigt.

Sicherheitsbestand, Meldebestand und Losgröße getrennt festlegen

Diese Größen beantworten unterschiedliche Fragen:

Entscheidung	Was damit festgelegt wird	Beispiel Montagewinkel
Sicherheitsbestand	Zusätzliche Menge zum Abfangen von Unsicherheit	66 Befestigungswinkel
Meldebestand	Wann der Nachschub angestoßen wird	Bestandsposition von 386 Befestigungswinkeln
Losgröße	Welche Menge nachproduziert wird	Beispielhaftes Los mit 400 Befestigungswinkeln

Für das hier verwendete Verfahren mit kontinuierlicher Bestandsüberwachung gilt:

Meldebestand = erwarteter Bedarf während der Wiederbeschaffung + Sicherheitsbestand

Meldebestand = 320 + 66 = 386 Befestigungswinkel

Legen Sie die Bestandsposition als Auslösekriterium zugrunde: den nutzbaren Lagerbestand zuzüglich ausstehender Zugänge, abzüglich des Bedarfs, der nach Ihren Bestandsführungsregeln bereits zugesagt oder reserviert ist. Achten Sie darauf, dieselbe Verpflichtung nicht doppelt abzuziehen. Wer nur auf den physischen Lagerbestand schaut, stößt womöglich ein weiteres Los an, obwohl bereits ausreichend Nachschub beauftragt ist.

Ausstehender Nachschub steht der Montage jedoch erst nach seinem Eingang zur Verfügung. Seine Menge kann eine doppelte Beauftragung verhindern, obwohl der geplante Zugang zu spät kommt, um einen Fehlbestand zu vermeiden. Prüfen Sie deshalb sowohl die Menge als auch die zeitliche Verfügbarkeit.

Die Losgröße von 400 Befestigungswinkeln ist eine eigenständige Fertigungsentscheidung, bei der Rüstaufwand, Handhabung und Kapazität eine Rolle spielen. Eine Mindestlosgröße legt die Untergrenze für ein Fertigungslos fest, nicht den angestrebten Sicherheitsbestand. Größere Lose können den durchschnittlichen Bestand erhöhen, ohne den Puffer für Unsicherheit passend zu bemessen.

Wird der Nachschubbedarf nur in bestimmten Abständen geprüft, muss die Absicherung auch die Wartezeit bis zur nächsten Prüfung abdecken. Übernehmen Sie die Berechnung für vier Tage bei kontinuierlicher Bestandsüberwachung nicht unverändert für eine wöchentliche Prüfung. Auch große Entnahmen, durch die der Meldebestand deutlich unterschritten wird, müssen berücksichtigt werden. Gehen Sie dann nicht davon aus, dass der Nachschub genau bei 386 angestoßen wird.

Klären Sie vor einer Erhöhung, warum der Puffer aufgebraucht wurde

Angenommen, das Los mit den Befestigungswinkeln wird laut aktuellem Plan bereits zwei Arbeitstage später fertig, als in der Nachschubregelung vorgesehen. Bei durchschnittlichem Verbrauch werden für diese zwei Tage zusätzlich 80 × 2 = 160 Befestigungswinkel benötigt. Der Puffer von 66 Befestigungswinkeln für Bedarfsschwankungen wurde nicht dafür ausgelegt, diese bekannte Verzögerung abzudecken.

Ein akuter Fehlbestand kann dennoch eine Notbeschaffung oder einen vorübergehenden Puffer erfordern. Den dauerhaften Sicherheitsbestand einfach zu erhöhen, beseitigt jedoch nicht die Ursache in der Terminplanung.

Was Sie beobachten	Was Sie prüfen oder ändern sollten
Unerwarteter Bedarf überschreitet wiederholt die eingeplante Bandbreite	Überprüfen Sie die Schwankungen, die Bedarfsannahmen und den angestrebten Servicegrad.
Die reguläre Wiederbeschaffung dauert inzwischen länger	Aktualisieren Sie den erwarteten Bedarf während der Wiederbeschaffung und berechnen Sie den Puffer für den geänderten Absicherungszeitraum neu.
Ein bereits eingeplantes Los ist in der Warteschlange einer Maschine erkennbar verspätet	Lösen Sie den Kapazitäts-, Material- oder Prioritätskonflikt und prüfen Sie die Auswirkungen auf andere Arbeitsgänge.
Gebuchter Bestand ist nicht auffindbar oder nicht verwendbar	Korrigieren Sie Bestände, Reservierungen oder den Qualitätsstatus, bevor Sie den Zielbestand ändern.
Ausbeuteverluste führen zu einem höheren Materialverbrauch als geplant	Korrigieren Sie den eingeplanten Verbrauchszuschlag und untersuchen Sie den Prozess. Unterscheiden Sie dabei zwischen erwarteten Verlusten und Unsicherheit.

Mehrere Ursachen können gleichzeitig auftreten. Eine bessere Feinplanung beseitigt keine tatsächliche Unsicherheit bei Lieferanten, und ein größerer Puffer schafft keine fehlende Produktionskapazität. Entscheidend ist, welche Maßnahme den konkret vorliegenden Fehlbestand behebt.

Mit SkyPlanner zu einem belastbaren Nachschubtermin

Sobald die Nachschubmenge feststeht, hilft SkyPlanner APS Ihnen, die dafür nötige Fertigung zusammen mit den Kundenaufträgen einzuplanen. Statt eine separate Auftragsliste für den Lagernachschub zu führen und von Hand abzugleichen, planen Sie das Los im selben Plan ein wie die übrigen Arbeitsgänge auf Ihren Maschinen.

Arcturus berechnet den Produktionsplan anhand der konfigurierten Arbeitsstationen, Schichten, Arbeitsgangdauern, Abhängigkeiten und Prioritäten. Die Gantt-Ansicht zeigt, welche Arbeitsgänge das Los durchläuft und wann es voraussichtlich fertig wird. So erkennen Sie, ob die Befestigungswinkel rechtzeitig für die Montage bereitstehen, statt einen offenen Fertigungsauftrag bereits als verfügbaren Bestand zu behandeln.

Verdrängt ein dringender Kundenauftrag das Los, legen Sie die Prioritäten fest. Arcturus berechnet die Reihenfolge neu, und Sie prüfen die Termine der betroffenen Arbeitsgänge. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, beeinflusst auch die Materialverfügbarkeit, wann ein Arbeitsgang beginnen kann. Autopilot kann den Plan bei konfigurierten Ereignissen oder zu festgelegten Zeiten aktualisieren. Ihre Regeln und Sperren bleiben dabei wirksam.

Das ist ein konkreter Grund für SkyPlanner: Sie müssen konkurrierende Aufträge weniger von Hand abstimmen und erkennen Verzögerungen beim Nachschub früher – solange noch Zeit bleibt, den Plan anzupassen.

Trennen Sie die Festlegung des Puffers von der Feinplanung. Die Warnung bei niedrigem Bestand in SkyPlanner kann Sie dazu veranlassen, einen Nachschubauftrag anzulegen. Sie erstellt jedoch nicht automatisch einen Auftrag, sobald ein bestimmter Bestand erreicht wird. Die obige Berechnung legt den Bestandspuffer fest. Arcturus übernimmt die Feinplanung der Aufträge, die Sie anlegen oder über eine Integration übernehmen.

Was bessere Abstimmung bei Piristeel verändert hat

Piristeel, ein Hersteller von Dachsicherheitsprodukten und Dachentwässerungssystemen, setzte früher auf große Fertigungslose und Pufferbestände. Der Einblick in andere Abteilungen war dabei begrenzt. In seinem Erfahrungsbericht zu SkyPlanner beschreibt das Unternehmen eine gemeinsame Gantt-Ansicht für die gesamte Produktion und die bessere Abstimmung kleinerer Lose. Große Puffer waren damit keine Voraussetzung mehr für reibungslose Abläufe.

Diese Erfahrung zeigt den Wert eines transparenten, abgestimmten Produktionsplans. Es geht nicht darum, pauschal jeden Puffer zu kürzen, sondern zusätzliche Bestände zu vermeiden, die nur deshalb gehalten werden, weil sich die Produktion schwer koordinieren lässt.

Puffer und Nachschubplan gemeinsam überprüfen

Dokumentieren Sie für Ihren ersten Artikel die Bedarfsgrundlage, die Wiederbeschaffungszeit bis zum nutzbaren Bestand, den angestrebten Servicegrad, den berechneten Puffer, die Nachschubregelung und die Losgröße. Gleichen Sie die Regelung mit späteren Fehlbeständen und dem tatsächlichen Verlauf der Wiederbeschaffung ab. Überprüfen Sie sie erneut, wenn sich Bedarf, Lieferzuverlässigkeit, Durchlaufzeit oder die Folgen eines Fehlbestands ändern. Ein einzelner störungsfreier Zyklus reicht nicht als Beleg dafür, dass der Puffer zu groß ist.

Halten Sie einen begründeten Puffer für tatsächliche Unsicherheit vor. Nutzen Sie SkyPlanner, um den geplanten Nachschubtermin sichtbar zu machen und konkurrierende Fertigungsaufträge aufeinander abzustimmen. Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner mit jedem ERP oder MES verbinden. So können Sie Ihre Feinplanung verbessern und Ihr bestehendes System weiter nutzen.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie einen Artikel, der nachgefertigt wird, sowie einen Eilauftrag als Beispiel mit, der dessen Fertigungslos kürzlich nach hinten verschoben hat. Sehen Sie, wie sich der gemeinsame Plan auf den Fertigstellungstermin und die Handlungsmöglichkeiten Ihrer Produktionsplanung auswirkt. Wenn Sie sich lieber zuerst selbst einen Eindruck verschaffen möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.