Zykluszeit in der Fertigung: messen und damit planen

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Für einen Zerspanungsarbeitsgang sind zwei Minuten pro Teil eingeplant, doch das Los wird immer wieder zu spät fertig. Dauert der Zyklus länger als erwartet? Fehlt das Beladen in der Zeitschätzung? Oder wurde die Rüstzeit auf die falsche Losgröße umgelegt?

Die Zykluszeit in der Fertigung hilft Ihnen, diese Fragen zu beantworten. Auf der Ebene eines Arbeitsgangs ist die Zykluszeit die gemessene Zeit, die benötigt wird, um ein Teil herzustellen oder einen wiederholbaren Prozesszyklus abzuschließen. Sie zeigt, wie die Arbeit tatsächlich abläuft – nicht, wie schnell sie nach Ihren Vorstellungen ablaufen sollte.

Für Produktionsplaner geht der Nutzen über das Einsparen einzelner Sekunden hinaus. Verlässliche Arbeitsgangzeiten bilden eine solidere Grundlage für die Terminplanung. SkyPlanner berechnet anhand dieser Zeiten, wann sich die Arbeit auf Ihren Ressourcen einplanen lässt. So können Sie einen Plan erstellen, der die Realität auf dem Shopfloor abbildet, statt einen auf veralteten Schätzungen beruhenden Plan immer wieder korrigieren zu müssen.

Was misst die Zykluszeit in der Fertigung?

Die Zykluszeit kann sich auf eine Maschine, den wiederkehrenden Arbeitsablauf eines Bedieners oder den zeitlichen Abstand zwischen fertiggestellten Einheiten einer Produktionslinie beziehen. Ein Maschinenzyklus kann beispielsweise von einem Zyklusstartsignal bis zum nächsten reichen. Ein Bedienerzyklus kann das Beladen, die Unterstützung während der Bearbeitung, das Entladen und die Rückkehr zum Ausgangspunkt umfassen.

Diese Zeitspannen sind nicht zwangsläufig gleich lang. Bedient eine Person mehrere Maschinen, müssen ihre Arbeitszeit und die Belegungszeiten der Maschinen getrennt betrachtet werden. Arbeiten mehrere Stationen parallel, entspricht der Abstand zwischen fertiggestellten Einheiten nicht der Zeit, die eine einzelne Einheit für den Durchlauf durch die gesamte Linie benötigt.

Sie werden auch auf die Verwendung von Zykluszeit in der Fertigung als Bezeichnung für die gesamte verstrichene Produktionszeit stoßen: von der Freigabe für die Produktion über Fertigung und Montage bis hin zur Prüfung. Diese weiter gefasste Kennzahl kann Bearbeitung, Prüfung, Transport und Wartezeiten umfassen. Sie hilft dabei, den Produktionsfluss zu verstehen, ist aber keine Maschinenzeit pro Stück, die Sie mit einer Auftragsmenge multiplizieren können.

Für die Praxis gilt: Legen Sie fest, welchen Abschnitt die Kennzahl abdeckt, bevor Sie damit arbeiten. Dieser Leitfaden konzentriert sich auf Arbeitsgang- und Stückzeiten als Eingangsgrößen für die Produktionsplanung.

Kennzahl	Welche Frage sie beantwortet	Typische Einheit
Zykluszeit eines Arbeitsgangs	Wie lange dauert ein wiederholbarer Arbeitsgang?	Sekunden oder Minuten pro Zyklus oder Stück
Durchlaufzeit in der Produktion	Wie lange benötigt ein Teil für den festgelegten Fertigungsablauf einschließlich der Wartezeiten?	Verstrichene Stunden oder Tage
Taktzeit	In welchem Rhythmus muss produziert werden, um den Kundenbedarf zu decken?	Verfügbare Produktionszeit pro benötigter Einheit
Durchsatz	Welche Menge wird in einem festgelegten Zeitraum fertiggestellt?	Einheiten pro Stunde oder Tag

Die Taktzeit ist eine aus dem Bedarf berechnete Vorgabe. Die Zykluszeit ist ein Messwert aus dem Prozess. Der Durchsatz gibt die Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit an. Wer diese Größen auseinanderhält, vermeidet einen häufigen Fehler: einen Wert in Teilen pro Minute so zu behandeln, als wäre er in Minuten pro Teil angegeben.

So berechnen Sie die Zykluszeit in der Fertigung

Bei einem einzeln beobachteten Zyklus ziehen Sie den Startzeitpunkt vom Endzeitpunkt ab. Verwenden Sie für jede Beobachtung dieselben Ereignisse als Start- und Endpunkte.

Wird derselbe Artikel wiederholt in einem Arbeitsgang gefertigt, berechnen Sie die durchschnittliche Zeit pro Einheit:

Durchschnittliche Zykluszeit pro Einheit = gemessene Produktionszeit ÷ in dieser Zeit fertiggestellte Einheiten

Das Ergebnis ist eine Zeit pro Einheit. Die umgekehrte Rechnung ergibt die Ausbringungsrate:

Ausbringungsrate = fertiggestellte Einheiten ÷ gemessene Produktionszeit

Wählen Sie das Zeitfenster bewusst. Bei der Messung des laufenden Zyklus bleiben separat erfasste Stillstände unberücksichtigt. Ein vollständiges Beobachtungsfenster einschließlich der Stillstände liefert dagegen den effektiven durchschnittlichen Abstand zwischen fertiggestellten Einheiten in diesem Zeitraum. Beide Werte können nützlich sein, beantworten aber unterschiedliche Fragen. Halten Sie fest, welchen Ansatz Sie verwendet haben, bevor Sie den Wert mit einer bestehenden Vorgabe vergleichen.

Auch die gezählte Stückzahl ist entscheidend. Wenn Ausschuss anfällt, macht es einen Unterschied, ob Sie durch alle fertiggestellten Teile oder nur durch die akzeptierten Gutteile teilen. Kennzeichnen Sie eine auf Gutteilen basierende Kennzahl entsprechend. Ein Qualitätsverlust darf nicht unbemerkt verändern, was Sie als Zykluszeit der Maschine bezeichnen.

Bei einer Maschine, die mehrere Teile in einem Zyklus fertigt, ist eine weitere Unterscheidung nötig: Sekunden pro Maschinenzyklus sind nicht Sekunden pro Teil. Teilen Sie die Zykluszeit durch die Anzahl der pro Zyklus gefertigten Teile, um die durchschnittliche Zeit pro Teil zu erhalten. Bei der Ressourcenplanung müssen Sie dennoch die tatsächliche Dauer des Chargenzyklus beibehalten.

Beispiel aus der Zerspanung: Rüstzeit separat berücksichtigen

Stellen Sie sich ein Bearbeitungszentrum vor, das jeweils ein Teil fertigt. Sie beobachten die Fertigung von 60 Teilen in 120 Minuten, einschließlich des regelmäßigen Be- und Entladens. In diesem Beispiel gibt es weder Stillstände noch Ausschuss. Das separat betrachtete Rüsten dauert 30 Minuten.

Die durchschnittliche Arbeitsgangzeit beträgt:

120 Minuten ÷ 60 Teile = 2 Minuten pro Teil

Das entspricht 30 Teilen pro Stunde während des beobachteten Produktionslaufs. Es bedeutet nicht, dass der gesamte Auftrag einschließlich des Rüstens diese Ausbringungsrate erreicht.

Bei diesem Arbeitsgang belegen Rüsten und Fertigung dieselbe Ressource, ohne sich zeitlich zu überschneiden. Die geplante Dauer ergibt sich daher wie folgt:

Arbeitsgangdauer = Rüstzeit + Menge × Zeit pro Teil

Auftragsmenge	Rüstzeit	Fertigungszeit	Gesamtdauer des Arbeitsgangs
60 Teile	30 Minuten	120 Minuten	150 Minuten
120 Teile	30 Minuten	240 Minuten	270 Minuten

Wenn Sie die Rüstzeit in einem einzigen Durchschnittswert pro Stück aus dem ersten Los verstecken, lässt sich dieser Wert nicht korrekt auf das zweite Los hochrechnen. Wenn Sie Rüstzeit und Zeit pro Stück getrennt erfassen, können Sie die Menge ändern, ohne dieselbe Rüstzeit doppelt anzurechnen.

Das gilt auch umgekehrt: Addieren Sie die Rüstzeit nicht erneut, wenn die Zeitschätzung sie bereits enthält. Bei einem Ofen oder einem anderen Chargenprozess, dessen Dauer innerhalb der zulässigen Chargengröße konstant bleibt, verwenden Sie die Chargendauer. Multiplizieren Sie den Heizzyklus nicht mit der Anzahl der Teile in der Charge.

Messdaten erheben, mit denen Sie tatsächlich planen können

Eine Zeitstudie muss nicht erst zu einem großen Verbesserungsprojekt werden, um der Planung zu helfen. Beginnen Sie mit einem Arbeitsgang, dessen tatsächliche Dauer immer wieder vom Plan abweicht.

Legen Sie Produkt, Arbeitsgang, geeignete Maschine und Arbeitsmethode fest. Stimmen Sie mit den ausführenden Mitarbeitern ab, welche Ereignisse den Start und das Ende markieren. Erfassen Sie die Menge und beobachten Sie genügend Wiederholungen, um zu erkennen, ob die Dauer stabil bleibt oder stark schwankt. Dokumentieren Sie Rüsten, Stillstände, Ausschuss und außergewöhnliche Nacharbeit so, dass sie einzeln erkennbar bleiben.

Vergleichen Sie anschließend nur Vergleichbares. Abweichungen können auf ein anderes Material, Programm, Werkzeug, eine andere Arbeitsweise oder Maschine zurückgehen. In einer Fertigung mit großer Variantenvielfalt kann ein gemeinsamer Durchschnitt für unterschiedliche Produkte mehr verdecken als aufzeigen. Der schnellste beobachtete Zyklus ist ein nützlicher Anhaltspunkt für Verbesserungen, aber nicht automatisch ein realistischer Planungswert.

Fragen Sie den Bediener, was in der ermittelten Zeit fehlt. Material holen, das erste Teil prüfen oder eine Vorrichtung freimachen können notwendige Tätigkeiten sein, auch wenn sie in der Schnittzeitanzeige der Maschine nicht auftauchen. Sie zu ignorieren, lässt die Arbeit nicht verschwinden – der Plan setzt dafür nur zu wenig Zeit an.

Legen Sie abschließend fest, wo Sie die einzelnen Zeitverluste berücksichtigen. Sind Schichtpausen in der Messung nicht enthalten, bilden Sie diese in der verfügbaren Arbeitszeit ab. Enthält eine effektive Zeit bereits einen Zuschlag für wiederkehrende Stillstände, dürfen Sie denselben Zuschlag nicht an anderer Stelle erneut ansetzen. So wird aus einer gemessenen Dauer eine schlüssige Eingangsgröße für die Planung statt einer weiteren optimistischen Zahl.

Den Zyklus verbessern, ohne den Auftrag aus dem Blick zu verlieren

Die Messung der Zykluszeit zeigt, wo sich ein genauerer Blick lohnt. Lange Handhabungszeiten können auf Verbesserungsmöglichkeiten bei Vorrichtungen, beim Werkzeugzugang oder bei der Materialbereitstellung hinweisen. Bei schwankenden Zykluszeiten können eine besser reproduzierbare Arbeitsmethode oder Instandhaltungsmaßnahmen nötig sein. Lange Rüstzeiten sollten gesondert analysiert werden, statt sie in einer erhöhten Stückzeit zu verstecken.

Priorisieren Sie den Arbeitsgang, der die Fertigung Ihrer anstehenden Aufträge begrenzt. Zeitersparnisse an einem stark ausgelasteten Engpass können wertvolle Produktionskapazität freisetzen. Dieselbe Zeitersparnis an einer Ressource mit viel freier Kapazität ändert möglicherweise nichts am Fertigstellungstermin des Auftrags, wenn der nächste Arbeitsgang weiterhin nicht beginnen kann.

Deshalb gehören Verbesserung und Terminplanung zusammen. Ein schnellerer Arbeitsgang verändert den Zeitbedarf; ein Produktionsplan zeigt, wo sich die gewonnene Zeit nutzen lässt. Aktualisieren Sie nach einer Methodenverbesserung die entsprechende Planungsdauer und prüfen Sie die daraus entstehende Reihenfolge. Gehen Sie nicht davon aus, dass sich jeder Liefertermin um denselben Betrag vorziehen lässt.

Mit SkyPlanner aus gemessenen Zeiten einen besseren Plan erstellen

In SkyPlanner können Sie einen Prozessschritt über Zeit/Stück, Stück/Zeit oder feste Dauer beschreiben und die Rüstzeit separat erfassen. So lassen sich ein Zerspanungsarbeitsgang mit einer Zeit pro Teil, ein Produktionsschritt mit einer vorgegebenen Ausbringungsrate oder ein Chargenprozess mit fester Dauer jeweils passend zur Arbeit abbilden.

Auch historische Produktionsdaten helfen Ihnen, die Schätzung zu verbessern. SkyPlanner kann anhand früherer Produktionszeiten eines Prozessschritts eine Dauer vorschlagen, die Sie anstelle des Standardwerts übernehmen können. Dafür sind relevante Daten aus der bisherigen Produktion erforderlich. Dies ersetzt nicht die anfängliche Erhebung brauchbarer Messdaten.

Der Vorteil ist eine praxisnahe Rückkopplung: In der Fertigung wird erfasst, wie lange die Arbeit dauert, Sie prüfen die Dauer, und der nächste Plan kann auf einem besseren Zeitwert aufbauen. Sie müssen sich nicht weiter auf eine Vorgabe verlassen, die noch aus der Zeit vor einer Änderung an Werkzeugen, Verfahren oder Produkt stammt.

Arcturus, die Planungs-KI von SkyPlanner, plant anschließend die Arbeitsgänge anhand der konfigurierten Kapazitäten der Arbeitsstationen, der Abhängigkeiten und der Prioritäten ein. Der Gantt-Plan zeigt die geplanten Arbeiten auf Ihren Ressourcen. Eine korrigierte Arbeitsgangzeit fließt in diese Berechnung ein – zusammen mit den anderen Aufträgen, die dieselben verfügbaren Stunden beanspruchen.

Statt einen Balken manuell zu verlängern und alle betroffenen Auftragsreihenfolgen anzupassen, können Sie SkyPlanner den Plan neu berechnen lassen und die Auswirkungen prüfen. Sie geben die Prioritäten vor und sichern Ihre Entscheidungen durch Regeln und Sperren ab. So erhalten Sie nicht nur eine realistischere Zeitangabe, sondern sehen auch klarer, was diese Dauer für bereits zugesagte Arbeiten bedeutet.

So sieht das im Alltag eines stark ausgelasteten Zerspanungsbetriebs aus

Eskomatic, ein finnischer Lohnfertiger für Zerspanung, musste ein breites Produktspektrum und wechselnde Losgrößen bewältigen. Dabei wurden die Auftragsreihenfolgen weitgehend von Hand organisiert. Mit SkyPlanner erhielt das Team eine übersichtlichere visuelle Darstellung der Auftragsreihenfolge und eine automatische Belegungsplanung. Nach Angaben des Unternehmens lassen sich dadurch realistische Liefertermine leichter erkennen und den Kunden genauer mitteilen.

Diese Erfahrung zeigt, was nach der Messung folgt: die gewonnenen Produktionsdaten für eine übersichtlichere Tagesplanung und fundiertere Lieferzusagen zu nutzen.

Nutzen Sie Ihre nächste Zeitstudie für die Planung

Wenn geplante Arbeitsgangzeiten und tatsächliche Fertigungszeiten immer weiter auseinanderliegen, sollten Sie nicht nur einen Wert in einer Tabelle korrigieren. Nutzen Sie den realistischeren Zeitwert in einem Planungssystem, das die Auswirkungen auf den gesamten Arbeitsplan des Auftrags und die übrige Auslastung zeigen kann.

SkyPlanner lässt sich über seine offene REST API mit jedem ERP- oder MES-System verbinden. So können Sie Ihre bestehenden Systeme mit den Planungsfunktionen von SkyPlanner verknüpfen. Legen Sie im Rahmen dieser Integration fest, wie Ihre Fertigungszeiten erfasst und übertragen werden sollen.

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo und bringen Sie einen typischen Arbeitsplan, eine kürzlich gemessene Arbeitsgangzeit und die Vorgabezeit mit, die Sie derzeit für die Planung nutzen. Anhand dieser konkreten Angaben können Sie erkunden, wie realistischere Zeiten Ihren Produktionsplan verbessern könnten. Wenn Sie sich zunächst selbst umsehen möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.