Feinplanung in der Werkstattfertigung: Unterschiedliche Abläufe termingerecht koordinieren

Die Fräsmaschine ist frei, ein Gehäuse liegt bereit, und der Meister möchte die Produktion am Laufen halten. Mit der Bearbeitung zu beginnen, scheint die naheliegende Entscheidung zu sein. Doch in einer Stunde kommt ein Stift für einen Eilauftrag von der Drehmaschine und benötigt dieselbe Fräsmaschine. Sobald die Bearbeitung des Gehäuses beginnt, ist der Liefertermin des Stifts bereits gefährdet.

Das ist die tägliche Herausforderung in der Werkstattfertigung: Welcher Arbeitsgang als Nächstes auf einer Maschine läuft, wirkt sich auch auf Aufträge an anderen Maschinen aus. Eine ausgelastete Arbeitsstation bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Fertigung die richtigen Aufträge fertigstellt.

Die Feinplanung in der Werkstattfertigung stimmt diese Entscheidungen aufeinander ab. Sie ordnet die Arbeitsgänge jedes Auftrags den verfügbaren Zeitfenstern der Ressourcen zu und berücksichtigt dabei den Arbeitsplan und die Lieferpriorität. SkyPlanner APS übernimmt diese Planungsberechnung für Sie. So erhält der Meister die Reihenfolge der nächsten Arbeitsgänge aus einem abgestimmten Plan, statt erneut einzelne Aufträge beschleunigen zu müssen.

Was bedeutet Feinplanung in der Werkstattfertigung?

Die Feinplanung in der Werkstattfertigung ordnet Arbeitsgänge gemeinsam genutzten Ressourcen zu und legt ihre Reihenfolge fest, wenn Aufträge nach unterschiedlichen Arbeitsplänen gefertigt werden können. Sie bestimmt, wo jeder Arbeitsgang ausgeführt wird, wann er beginnt und endet und wie er mit den übrigen Arbeitsgängen des Auftrags zusammenhängt.

Ein Gehäuse wird beispielsweise gesägt, gefräst und geprüft. Ein Stift muss dagegen gedreht, gefräst und geprüft werden. Beide nutzen dieselbe Fräsmaschine, doch keiner der Aufträge durchläuft eine einzige durchgehende Fertigungslinie. Ein anderes Teil kann dieselben Anlagen in einer anderen Reihenfolge durchlaufen.

Entscheidend ist der einzelne Arbeitsgang, nicht nur der Auftrag. Wenn Sie wissen, dass ein Auftrag fünf Stunden Bearbeitung benötigt, wissen Sie noch nicht, auf welcher Maschine diese Stunden anfallen oder wann der nächste Arbeitsgang beginnen kann. Der Arbeitsplan für die Fertigung gibt die Abfolge vor; die Feinplanung weist der Arbeit Zeiten und Ressourcen zu.

Zwei grundlegende Bedingungen sorgen dafür, dass der Plan ausführbar bleibt:

• Ein Arbeitsgang muss die vorgelagerten Arbeiten berücksichtigen, von denen er abhängt.
• Einer Ressource darf nicht mehr gleichzeitige Arbeit zugewiesen werden, als sie ausführen kann.

Beim klassischen Job-Shop-Problem sind die Maschinen für die Arbeitsgänge vorgegeben, und die Bearbeitung läuft ohne Unterbrechung. In der realen Fertigung kommen Schichten, Rüstzeiten, Personal, Werkzeuge, Materialverfügbarkeit und gemeldete Arbeitsfortschritte hinzu. Das sind keine Details, die sich später nebenbei klären lassen: Sie entscheiden darüber, ob der nächste Arbeitsgang tatsächlich beginnen kann.

Werkstattfertigung, Fließfertigung und Auftragsfertigung sind unterschiedliche Konzepte

In der Fließfertigung durchlaufen die Aufträge dieselbe Maschinenfolge. In der Werkstattfertigung können sich die Arbeitspläne unterscheiden. In der flexiblen Werkstattfertigung stehen für manche Arbeitsgänge außerdem mehrere geeignete Maschinen zur Auswahl. Damit muss zusätzlich entschieden werden, auf welcher Maschine sie ausgeführt werden.

Auftragsfertigung beschreibt, wodurch die Produktion ausgelöst wird – durch einen Kundenauftrag –, nicht die Abfolge der Bearbeitungsschritte im Werk. Ein Auftragsfertiger kann nach dem Prinzip der Werkstattfertigung mit unterschiedlichen Arbeitsplänen oder nach dem Prinzip der Fließfertigung mit einer gemeinsamen Bearbeitungsfolge arbeiten. Kleine Lose und kundenspezifische Produkte sind in der Werkstattfertigung häufig, definieren aber nicht, was Feinplanung in der Werkstattfertigung bedeutet. Bei der variantenreichen Fertigung in kleinen Stückzahlen stellt sich eine andere Frage: Wie lässt sich eine breite Produktpalette anbieten, ohne dass die Marge durch den Vorbereitungsaufwand und wechselnde Arbeitslasten aufgezehrt wird?

Dieser Leitfaden behandelt die Feinplanung in der Werkstattfertigung: die Koordination unterschiedlicher Arbeitsabläufe auf gemeinsam genutzten Ressourcen.

Ein Rechenbeispiel: Sollte die freie Fräsmaschine den nächsten Arbeitsgang starten?

Stellen Sie sich zwei Aufträge vor, die um 08:00 zur Fertigung bereitstehen. Jede Arbeitsstation hat einen eigenen Bediener, und alle Ressourcen sind während des gesamten Beispiels verfügbar. Die unten angegebenen Zeiten umfassen alle Arbeiten des jeweiligen Schritts. Es gibt keine zusätzlichen Rüstzeiten, Pausen oder Transporte. Jeder Arbeitsgang muss abgeschlossen sein, bevor der nächste beginnt, und läuft nach dem Start ohne Unterbrechung.

Auftrag	Arbeitsplan und Bearbeitungszeiten	Spätester Fertigstellungstermin
Gehäuse	Sägen: 1 Stunde → Fräsen: 3 Stunden → Prüfen: 1 Stunde	15:00
Stift	Drehen: 2 Stunden → Fräsen: 1 Stunde → Prüfen: 1 Stunde	12:00

Die Säge bearbeitet das Gehäuse von 08:00 bis 09:00. Gleichzeitig wird der Stift von 08:00 bis 10:00 auf der Drehmaschine gedreht. Um 09:00 ist das Gehäuse zum Fräsen bereit, der Stift jedoch noch nicht.

Wenn die Fräsmaschine den zuerst bereitstehenden Arbeitsgang übernimmt, wird das Gehäuse von 09:00 bis 12:00 gefräst. Der Stift wartet und wird anschließend von 12:00 bis 13:00 bearbeitet. Die Prüfung des Gehäuses endet um 13:00, die des Stifts um 14:00. Die Reihenfolge der Arbeitsgänge wurde auf allen Maschinen eingehalten, doch der Stift ist zwei Stunden zu spät fertig.

Wenn der Plan den Termin des Stifts absichert, wartet die Fräsmaschine bis 10:00. Dann fräst sie den Stift bis 11:00 und anschließend das Gehäuse bis 14:00. Die Prüfung des Stifts endet um 12:00, die des Gehäuses um 15:00. Beide Aufträge halten ihre Termine ein.

Ergebnis	Reihenfolge nach Bearbeitungsbereitschaft	Reihenfolge zur Terminsicherung
Reihenfolge beim Fräsen	Gehäuse, dann Stift	Stift, dann Gehäuse
Stift fertig	14:00	12:00
Gehäuse fertig	13:00	15:00
Beide Aufträge fertig	14:00	15:00
Zugesagte Liefertermine	Stift verspätet	Beide eingehalten

Die eine Stunde Stillstand an der Fräsmaschine ist bewusst eingeplant. Würde in dieser Zeit ein dreistündiger, nicht unterbrechbarer Arbeitsgang gestartet, wäre der Eilauftrag blockiert. Auch eine frühere Fertigstellung aller Aufträge ist nicht automatisch besser: Bei der ersten Reihenfolge ist zwar um 14:00 alles fertig, der zugesagte Termin für den Stift wird jedoch verfehlt.

Bei zwei Aufträgen kann ein Planer diesen Zielkonflikt leicht erkennen. Bei Hunderten von Arbeitsgängen stellt sich dieselbe Frage gleichzeitig an vielen Maschinen. SkyPlanner übernimmt diese zusammenhängende Planungsaufgabe, während Sie entscheiden, welche Terminzusagen Vorrang haben.

Prioritäten für ganze Aufträge setzen, nicht für einzelne Warteschlangen

Eine Prioritätsregel legt fest, welcher bereitstehende Arbeitsgang als Nächstes an einer Arbeitsstation ausgeführt wird. Die Feinplanung betrachtet dagegen den gesamten Planungshorizont und den vollständigen Arbeitsplan. Solche Regeln sind nützlich, müssen aber auch auf Maschinenebene dem übergeordneten Lieferplan dienen.

Methode	Was Vorrang erhält	Worauf zu achten ist
Reihenfolge nach Ankunft	Zuerst eingetroffene Arbeit	Ein später eintreffender Eilauftrag kann hinter weniger dringender Arbeit warten müssen
Frühester Fälligkeitstermin	Aufträge mit dem nächstliegenden Fertigstellungstermin	Bei einem später fälligen Auftrag kann noch deutlich mehr Arbeit ausstehen
Kürzeste Bearbeitungszeit	Bereitstehende Arbeitsgänge mit kurzer Bearbeitungszeit	Lange Arbeitsgänge können immer wieder nach hinten rutschen
Geringster Zeitpuffer	Die kleinste Differenz zwischen verfügbarer Zeit und verbleibendem Arbeitsaufwand	Unrealistische Schätzungen der Restbearbeitungszeit verfälschen die Dringlichkeit
Rüstorientierte Gruppierung	Ähnliche Arbeiten, die gemeinsam abgearbeitet werden	Eingesparte Rüstzeiten können zulasten eines zugesagten Liefertermins gehen

Keine einzelne Regel löst jeden Konflikt in der Werkstattfertigung. Im Beispiel ist der Stift noch nicht einmal zum Fräsen bereit, wenn das Gehäuse eintrifft. Eine Regel, die nur die bereits bereitstehenden Arbeitsgänge sortiert, kann den Stift nicht berücksichtigen – es sei denn, der übergeordnete Plan hält die bald benötigte Kapazität für ihn frei.

Mathematische Optimierung und heuristische Suchverfahren bearbeiten diese übergreifende Aufgabe, indem sie Zuordnungen und Reihenfolgen unter vorgegebenen Randbedingungen vergleichen. Dabei ist das Ziel entscheidend: Die Gesamtfertigstellungsdauer (Makespan), also die Zeitspanne bis zum Abschluss aller Arbeitsgänge, zu minimieren, ist etwas anderes, als Verspätungen zu minimieren oder einen bestimmten Kundenauftrag abzusichern. Sie müssen keinen Algorithmus auswählen, um Ihre Fertigung zu betreiben. Sie müssen dem Planungssystem aber vorgeben, was ein gutes Ergebnis ausmacht.

Wenn Liefertermine die Produktion bestimmen, beginnen Sie mit den Fertigstellungsterminen und Prioritäten der Aufträge. Betrachten Sie anschließend die Auslastung der Engpässe, den Rüstaufwand und die Bestände in Arbeit. Ein Plan, der effizient aussieht, aber Eilaufträge zu spät fertigstellt, löst das falsche betriebliche Problem.

Die Werkstattfertigung in SkyPlanner planen

SkyPlanner führt Arbeitsgänge, Arbeitsstationen, Schichten, Bediener, Prioritäten und Materialien in einem Fertigungsplan mit begrenzten Kapazitäten zusammen. Die Planungs-KI Arcturus berechnet die Einplanung der Arbeitsgänge anhand der konfigurierten Ressourcen und Abhängigkeiten. Die Gantt-Ansicht zeigt das Ergebnis als Arbeitsgangfolgen je Arbeitsstation und als zusammenhängende Prozessschritte.

Der praktische Vorteil: Sie müssen nicht mehr die Arbeitsgangfolge jeder Maschine einzeln neu aufbauen, um den Fertigstellungstermin eines Auftrags zu ermitteln. Sie können seinen geplanten Ablauf verfolgen, Wartezeiten erkennen und prüfen, wie sich eine Änderung auf andere Arbeiten auswirkt.

1. Für jeden Arbeitsgang einen stimmigen Ablauf und eine realistische Dauer festlegen

Definieren Sie die Prozessschritte, ihre Reihenfolge und die Arbeitsstationen, die sie ausführen können. Berücksichtigen Sie Bearbeitungs- und Rüstzeiten sowie notwendige Wartezeiten zwischen den Schritten. Eine alternative Maschine ist nur dann nützlich, wenn sie für den jeweiligen Arbeitsgang geeignet ist.

SkyPlanner plant die Arbeitsgänge anhand der Arbeitspläne, die Sie bereitstellen; Arcturus legt die Fertigungsfolge nicht selbst fest. Beginnen Sie mit einer repräsentativen Produktfamilie und prüfen Sie die Arbeitsgangdaten gemeinsam mit den Mitarbeitenden, die diese Arbeiten ausführen. Eine fehlende Prüfung oder eine zu optimistisch angesetzte Rüstzeit kann dazu führen, dass ein auf dem Papier überzeugender Plan in der Praxis nicht umsetzbar ist.

SkyPlanner lässt sich über seine offene REST API mit jedem ERP oder MES integrieren. Sie können vorhandene Auftrags- und Produktionsdaten für die Feinplanung nutzen, statt ein System zu ersetzen, das diese Daten bereits gut verwaltet. Legen Sie fest, welches System für Arbeitspläne, Liefertermine und Fortschrittsmeldungen führend ist, damit der Plan mit der Produktion übereinstimmt. Integrationen von SkyPlanner entdecken.

2. Bilden Sie die tatsächlich nutzbare Kapazität ab

Erfassen Sie die Verfügbarkeit der Arbeitsstationen und die Arbeitsschichten. Berücksichtigen Sie anschließend die Maschinenbediener und weitere relevante Ressourcenbeschränkungen. Zwei freie Maschinen ermöglichen keine zwei parallelen Arbeitsgänge, wenn beide durchgehend denselben Bediener benötigen.

Die Planung mit begrenzter Kapazität verhindert, dass der Plan auf bereits verplante Kapazitäten zurückgreift. Ist die materialabhängige Feinplanung aktiviert, wird auch die Materialverfügbarkeit in die Berechnung einbezogen. Halten Sie diese Angaben aktuell, statt Materialengpässe erst nach der Freigabe der Arbeiten in der Produktion feststellen zu lassen.

3. Setzen Sie Prioritäten und fixieren Sie Arbeiten, die nicht verschoben werden dürfen

Mit den dynamischen Prioritäten von SkyPlanner richten Sie die Feinplanung auf die Liefer- und Produktionsfaktoren aus, die für Ihr Unternehmen wichtig sind. Sie legen die Prioritäten fest; Arcturus berechnet den Plan nach diesen Vorgaben.

Nutzen Sie Sperren, wenn eingeplante Arbeiten vor Änderungen geschützt werden müssen – etwa kurzfristig anstehende Arbeitsgänge, die die Bediener bereits vorbereitet haben. So bleibt der Gesamtplan anpassbar, ohne dass jeder vorbereitete Arbeitsgang verschoben werden kann. Sperren sind eine bewusste Planungsentscheidung, kein Grund, alles zu fixieren: Je mehr Arbeiten gesperrt sind, desto weniger Spielraum bleibt für Anpassungen.

4. Prüfen Sie das Ergebnis bis zum letzten Arbeitsgang

Prüfen Sie, wann der gesamte Auftrag fertig wird – nicht nur den ersten freien Zeitslot oder die nächste Maschine. Im Beispiel mit Gehäuse und Stift reicht die Reihenfolge an der Fräsmaschine allein nicht aus: Der Stift muss vor seinem zugesagten Termin um 12:00 noch geprüft werden.

Der Gantt-Plan zeigt die Belegung der Ressourcen, Wartezeiten und nachgelagerte Arbeitsgänge. Prüfen Sie damit gefährdete Liefertermine und die Ressourcen, die dafür verantwortlich sind. Wenn sich die erforderlichen Arbeiten weiterhin nicht im verfügbaren Zeitraum unterbringen lassen, reicht eine andere Reihenfolge möglicherweise nicht aus. Dann können zusätzliche Betriebszeiten mit Personal, eine weitere geeignete Ressource oder eine geänderte Terminzusage nötig sein. Die Kapazitätsplanung hilft Ihnen, diese Optionen zu bewerten.

Funktionen von SkyPlanner für die Feinplanung ansehen.

Bei Änderungen in der Produktion den gesamten Plan neu berechnen

Ein Eilauftrag, ein Maschinenstillstand oder ein Arbeitsgang, der länger dauert als erwartet, wirkt sich auf mehr als eine Warteschlange aus. Wird ein dringender Arbeitsgang vorgezogen, kann er Kapazität belegen, die ein anderer Auftrag später in seinem Arbeitsablauf benötigt.

Erfassen Sie die geänderte Priorität, Kapazität oder den aktuellen Fortschritt in SkyPlanner und lassen Sie Arcturus den Plan anhand der neuen Situation berechnen. Prüfen Sie die daraus resultierenden Fertigstellungstermine, bevor Sie eine weitere Terminzusage geben. Entscheidend ist nicht nur die Frage „Können wir diesen Arbeitsgang noch auf der Fräsmaschine unterbringen?“, sondern auch „Was bedeutet das für die bereits zugesagten Aufträge?“

Bei aktiviertem Autopilot kann SkyPlanner die Neuplanung durch konfigurierte Ereignisse oder einen Timer auslösen. Ihre Regeln und Sperren bleiben dabei wirksam. So kann der Plan aktuell bleiben, ohne dass ein Planer ihn ständig von Hand neu aufbauen muss. Korrekte Rückmeldungen bleiben dennoch wichtig: Eine Software kann einen Maschinenstillstand nicht berücksichtigen, wenn ihn niemand erfasst hat.

Die Mitarbeitenden in der Produktion sehen klarer, welche Arbeitsgänge als Nächstes anstehen. Der Planer gewinnt Zeit für Ausnahmen – etwa eine wichtige Lieferung, eine Kapazitätsentscheidung oder ein Kundengespräch –, statt jeden betroffenen Arbeitsgang manuell zu verschieben.

Was sich dadurch bei Mamec verändert hat

Mamec, ein finnischer Hersteller von industriellen Mischanlagen und Hightech-Produkten in Auftragsfertigung, hatte Tausende voneinander abhängige Arbeitsaufträge zu koordinieren. Vor der Einführung von SkyPlanner priorisierten die Vorgesetzten die Arbeiten anhand der Liefertermine auf Papieraufträgen. Die Planungsfunktionen des ERP boten dem Unternehmen keinen Gesamtüberblick. Die Abhängigkeiten manuell zu verwalten, belastete die Produktionssteuerung.

Mamec entschied sich für SkyPlanner, weil es sich an einen wechselnden Mix von Arbeitsaufträgen anpassen ließ, deren Bearbeitungszeiten von wenigen Minuten bis zu acht Stunden reichten. Das Unternehmen integrierte SkyPlanner in sein bestehendes Oscar ERP und machte es zur zentralen Plattform für die Produktionsplanung.

Die KI-gestützte Planung mit begrenzter Kapazität legt nun die Reihenfolge der Arbeiten fest. Für jeweils eine Woche gesperrte Warteschlangen geben den Maschinenbedienern Klarheit darüber, was als Nächstes ansteht. Während längerer Bearbeitungsläufe können sie kommende Arbeiten vorbereiten. Mitarbeitende können über die Auftragsnummer die Position und die zeitliche Planung eines Auftrags abrufen. Die Führungskräfte haben einen gemeinsamen Überblick über die Produktionsauslastung.

Mamec berichtet von deutlich weniger Planungsaufwand, verbesserter Liefertreue und weniger Stillstand an den Arbeitsstationen durch die optimierte Arbeitsreihenfolge. Für andere Betriebe mit Werkstattfertigung lässt sich daraus eine konkrete Lehre ziehen: Gemeinsame Prioritäten und aufeinander abgestimmte Warteschlangen ersetzen einen Produktionsplan, der auf Lieferterminen auf Papier und individuellen Einschätzungen beruht.

Die vollständige Kundenstory von Mamec lesen. Einen weiteren Einblick aus der Zerspanung bietet die Kundenstory von Eskomatic: Sie zeigt, wie wichtig Materialverfügbarkeit und die Planung nach Lieferterminen sind.

Ein umsetzbarer Plan für Ihre Werkstattfertigung

Wenn sich ein Liefertermin ändert, sollten Sie nicht jede Maschinenwarteschlange neu aufbauen müssen, um die Auswirkungen zu erkennen. SkyPlanner verbindet automatische Feinplanung mit einem übersichtlichen Gantt-Plan. Die Kontrolle über Prioritäten und gesperrte Arbeiten behalten Sie. So haben Sie eine bessere Grundlage, um zu entscheiden, was als Nächstes gefertigt wird und welche Termine Sie zusagen können.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie einen typischen Arbeitsplan, Ihre am stärksten beanspruchte Ressource sowie eine kürzlich aufgetretene Änderung mit, die sich nur schwer einplanen ließ. Sehen Sie, wie die Arbeitsgänge zusammenhängen und wie sich eine geänderte Priorität auf den Plan auswirkt. Oder testen Sie SkyPlanner mit Demodaten, um zunächst die Planungsansicht kennenzulernen.

Häufig gestellte Fragen

Was unterscheidet Feinplanung von Dispatching?

Die Feinplanung weist Arbeitsgängen innerhalb eines Planungszeitraums Ressourcen und Zeiten zu. Beim Dispatching wird an einer Arbeitsstation der nächste ausführbare Arbeitsgang ausgewählt oder freigegeben. In der Werkstattfertigung sollte diese lokale Entscheidung dem Gesamtplan folgen, da sie auch Aufträge beeinflusst, deren nächster Arbeitsgang auf einer anderen Maschine stattfindet.

Lässt sich ein Feinplan für die Werkstattfertigung mit Excel erstellen?

Eine kleine, gleichbleibende Gruppe von Arbeitsgängen lässt sich in einer Tabelle abbilden. Schwierig wird es, bei Änderungen in der Produktion alle Abhängigkeiten, Ressourcenkonflikte und Fertigstellungstermine aktuell zu halten. Wenn Planer den ganzen Tag damit verbringen, Warteschlangen neu aufzubauen, ist SkyPlanner APS die praktischere Lösung, um den zusammenhängenden Plan zu berechnen und aktuell zu halten.

Bedeutet eine kürzere Gesamtfertigungsdauer immer bessere Liefertreue?

Nein. Eine kürzere Gesamtfertigungsdauer (Makespan) bedeutet, dass die Gesamtheit der Arbeitsgänge früher abgeschlossen ist. Ein einzelner Auftrag kann trotzdem seinen Termin verfehlen. Vergleichen Sie die Termine, zu denen die einzelnen Aufträge vollständig fertiggestellt sind, mit den zugesagten Lieferterminen und berücksichtigen Sie anschließend Rüstaufwand, Engpassauslastung und den Bestand an unfertigen Erzeugnissen. Welcher Plan am besten ist, hängt von den Prioritäten ab, denen er gerecht werden soll.