Maschinenbelegungsplan erstellen und verwalten – Mit Fertigungssteuerung zum Erfolg

Was ist ein Maschinenbelegungsplan?

Ein Maschinenbelegungsplan erlaubt Unternehmen die präzise Zuordnung von Produktionsaufträgen zu Maschinen und Anlagen. Das Ziel ist dabei, die vorhandenen Kapazitäten und Ressourcen so effizient wie möglich zu nutzen sowie anfallende Kosten auf ein Minimum zu reduzieren. 

In der Produktionsplanung werden die gegebenen Aufträge mit der Verfügbarkeit von Maschinen und den jeweiligen Deadlines so abgeglichen, dass die beteiligten Anlagen möglichst konstant ausgelastet sind (minimale Standzeit) und letztlich alle Produkte termingerecht fertiggestellt werden. 

Je größer und komplexer Fertigungsprozesse sind, desto wichtiger ist es, dass Unternehmen anhand der vorhandenen Daten eine Maschinenbelegungsplan erstellen. Denn abhängig von der Größe einzelner Aufträge können schon geringfügige Optimierungen im Fertigungsprozess erhebliche (finanzielle) Auswirkungen haben.

Herausforderungen in der Produktionsplanung 

Bei der Planung der Produktionsprozesse müssen Unternehmen mit einer Reihe von internen sowie externen Faktoren kalkulieren, die Einfluss auf die Fertigung haben können. 

• Stillstände aufgrund fehlender Materialien (knappe / teure Ressourcen)
• Lieferprobleme (Ausfall eines Zulieferers / Krisensituationen)
• Nachfrageschwankungen (saisonal / konjunkturell)
• Verfügbarkeit von Arbeitskräften (einfache Arbeiten / Fachkräfte)
• Steigende Komplexität von Fertigungsprozessen

Möchten Unternehmen auf Dauer konkurrenzfähig bleiben, haben sie keine andere Wahl, als entsprechende Lösungsansätze für diese (möglichen) Problematiken zu entwickeln. Eine wichtige Grundlage bildet dabei eine vorausschauende Prozessplanung.

Warum ist ein Maschinenbelegungsplan wichtig? 

Heutige Produktionsprozesse sind in vielen Branchen deutlich zu komplex, als dass diese ohne eine exakte Planung sinnvoll durchführbar wären. Für die Einführung einer konsequenten Belegungsplanung in der Produktion gibt es dabei neben der reinen Komplexität der Abläufe aber auch eine ganze Reihe weiterer guter Gründe.

Optimierung der Auslastung 

Durch eine präzise Planung ist sichergestellt, dass die eingesetzten Maschinen möglichst durchgängig für die Fertigung genutzt werden. So lässt sich auch gleichzeitig deren Rüstzeit optimieren. Auf diesem Wege steigt die Produktivität des Prozesses und Leerlauf- bzw. Leerstandzeiten werden auf ein Minimum reduziert.

Reduzierung von Engpässen

Ein Maschinenbelegungsplan kann Konflikte, wie etwa die Überbelegung einer einzelnen Maschine innerhalb eines bestimmten Zeitraums, aufdecken. Durch die frühzeitige Identifizierung solcher Planungskonflikte können rechtzeitig Änderungen an der Belegung vorgenommen werden.

Optimaler Ressourceneinsatz

Mithilfe eines gut geführten Plans zur Maschinenbelegung optimieren Unternehmen sowohl die Auslastung von Maschinen als auch den Einsatz wertvoller Fachkräfte. Dieses hohe Maß an Feinplanung erlaubt eine exakte Bereitstellung von Personalressourcen in der Produktion, was auch den jeweiligen Mitarbeitern Planungssicherheit bietet. 

Termingerechte Fertigung 

Mit einer den gesamten Produktionsprozess umfassenden Planung haben Unternehmen die Gewissheit, dass die jeweiligen Aufträge rechtzeitig bzw. mit einem entsprechenden Zeitpuffer abgeschlossen werden können. So werden die georderten Waren bzw. Produkte frühzeitig bereit- und die Kunden zufriedengestellt.

Einsparung von Kosten 

Werden Aufträge konsequent anhand der verfügbaren Ressourcen verplant, hat dies zur Folge, dass Maschinen weniger stillstehen, Energie und Material effizienter eingesetzt und Mitarbeiter nicht übermäßig stark beansprucht werden. Die Notwendigkeit für eventuell teure Überstunden entfällt ebenso.

Die Arbeit mit einem Maschinenbelegungsplan verschafft Unternehmen ein bedeutendes Maß an Transparenz über die eigenen Produktionsprozesse. Dies wiederum erlaubt eine effektive Kontrolle und gezielte Steuerung der Abläufe.

Herausforderungen bei der Belegungsplanung

So wichtig und sinnvoll es für produzierende Unternehmen in der Regel ist, einen Maschinenbelegungsplan zu erstellen, so komplex ist die Umsetzung in der Realität. Denn die guten Gründe für eine Einführung dieses Planungsinstruments sind ebenso wesentliche Faktoren, die diese Umsetzung in der Praxis erschweren:

• Hohe Komplexität bei vielen Maschinen / Aufträgen

  Die wenigsten Unternehmen übernehmen nur einzelne Aufträge. Faktisch müssen in der Regel zahlreiche einzelne Aufträge unterschiedlicher Größe und Komplexität zwischen allen verfügbaren Ressourcen innerhalb der Produktion koordiniert werden. Dies ist meist ein sehr komplexes Unterfangen.

• Unvorhersehbare Ereignisse 

  Fällt eine Maschine aufgrund eines Defekts kurzfristig aus oder stehen dringend benötigte Materialien plötzlich nicht zur Verfügung (Lieferengpässe), betreffen solche Vorfälle die gesamte Belegungsplanung. Auf der einen Seite sind sie unvorhersehbar, auf der anderen Seite muss der Plan sie schnellstmöglich abbilden.

• Kurzfristige Änderungen

  Kommen kurzfristig zum Beispiel neue Aufträge rein, kann dies die Produktion vor erhebliche Herausforderungen stellen. Denn zur Erfüllung dieser Aufträge braucht es Kapazitäten, die aufgrund der bisherigen Belegungsplanung nominell nicht zur Verfügung stehen. 

Beispiel: In einer Fabrik für Maschinenteile werden verschiedenste Komponenten gefertigt. Bis zum Ende des Monats müssen regulär 8.000 Bauteile für Kunden fertiggestellt werden, worauf die Maschinenbelegung entsprechend ausgelegt ist. Mitte des Monats kommt ein kurzfristiger Eilauftrag eines Großkunden im Jahresendgeschäft für 1.500 Spezialbauteile rein, die ebenfalls bis Ende des Monats zur Verfügung stehen sollen. 

Das Unternehmen steht nun vor der Herausforderung, diese zusätzlichen Kapazitäten zu verplanen. Um beide Aufträge abschließen zu können und keine Vertragsstrafen zu riskieren, müssen Aufträge umgeschichtet, Arbeitszeiten ggf. verlängert und Aufgaben priorisiert werden. Ein optimaler Maschinenbelegungsplan sollte daher immer gewisse Pufferzeiten berücksichtigen, um solche Eventualitäten abzufedern.

Maschinenbelegungsplanung mit Excel

Eine einfache Möglichkeit, die Belegungsplanung in der Produktion anzugehen, bieten gängige Tabellenprogramme wie etwa Excel. Hier lassen sich mit geringem Aufwand umfangreiche Zeitpläne und Tabellen erstellen.

Fügt man hier die wichtigsten Daten ein (Anzahl Maschinen / verfügbare Kapazitäten / Aufträge mit Start- und Endtermin / Personalkapazitäten), so können Verantwortliche mit Hilfe von Bedingten Formatierungen, diversen Formeln und der Möglichkeit zur Datenvalidierung umfassende Datensätze sowohl strukturieren als auch präsentieren.

Um einen Maschinenbelegungsplan zu erstellen, sind Tabellenprogramme wie Excel ein guter Einstieg und intuitiv verständlich. Gleichzeitig braucht es hier wenig IT-Knowhow und die meisten Unternehmen verfügen bereits über entsprechende Programme, wodurch keine wesentlichen Zusatzkosten entstehen.

Auf der anderen Seite brauchen Anwender ein sehr gutes Verständnis von Excel und den Möglichkeiten dieser Programme. Die jeweiligen Erkenntnisse sind immer nur so gut und zuverlässig wie die meist händisch eingepflegten Daten. 

Und: Je größer die Fertigung und je umfangreicher die Aufträge, desto komplexer fällt sowohl die Einrichtung als auch die zeitlich aufwendige Pflege aus. Im schlimmsten Fall sind die ursprünglichen Daten zum Zeitpunkt der Einpflege in die Tabelle längst veraltet.

Die Vorteile digitaler Maschinenbelegungsplanung

Aufgrund der Komplikationen, die sich ab einer gewissen Unternehmensgröße bei der manuellen Pflege von Belegungsplänen unweigerlich ergeben, nutzen die meisten Unternehmen digitale Lösungen zur Planung. Diese bieten – gerade im Vergleich mit der manuellen Pflege über Tabellenprogramme – eine ganze Reihe an Vorteilen.

Möglichkeit zur Automatisierung 

Im Anschluss an eine entsprechende Konfiguration erstellen digitale Planungsprogramme präzise und praktisch fehlerfreie Maschinenbelegungspläne. Das Risiko für Planungsfehler, wie Überschneidungen oder falsche Kapazitätsschätzungen, wird auf ein Minimum reduziert. 

Flexibilität auf Knopfdruck

Ergeben sich (kurzfristige) Entwicklungen, die die Produktion betreffen, ermöglichen digitale Softwarelösungen eine schnelle und smarte Anpassung des Maschinenbelegungsplans an die geänderten Gegebenheiten. Zugleich können digitale Planungssysteme verschiedene Faktoren besser und effektiver berücksichtigen als ein rein manueller Plan.

Eine zentrale Übersicht 

Digitale Systemlösungen bieten ein hohes Maß an Transparenz, da alle Beteiligten auf aktuelle Planungsdaten zugreifen können. Alle relevanten Akteure können etwa über ein Dashboard aktuelle Aufträge oder Kapazitäten einsehen. Dies erleichtert die Kommunikation zwischen Abteilungen und unterstützt fundierte Entscheidungen.

Ressourcen effizient nutzen 

Indem Unternehmen ihren jeweiligen Maschinenbelegungsplan digital erstellen lassen, wird sichergestellt, dass wichtige Ressourcen wie Materialien, Maschinenkapazitäten oder auch Fachkräfte zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle eingesetzt werden – und zwar im jeweils erforderlichen Umfang. Dieser Zugewinn an Effizienz reduziert wiederum Arbeitskosten.

Maschinenbelegungsplanung erstellen mit Hilfe eines MES

Damit ein System eine solche digitale Belegungsplanung überhaupt leisten kann, braucht es vor allem eine zentrale Ressource: Daten. Sowohl manuelle als auch digitale Planungslösungen stehen und fallen mit der Qualität der Daten, mit denen sie arbeiten. Daher ist der Einsatz digitaler Planungssoftware in Verbindung mit einem leistungsfähigen Manufacturing Execution System (MES) eine Grundvoraussetzung für moderne Produktionsansprüche.

• Echtzeit-Verfügbarkeit von Daten

  Eine MES-Lösung hilft dabei, sämtliche relevanten Daten aus dem Fertigungsprozess in Echtzeit zu aggregieren und zielgerichtet auszuwerten. Damit lassen sich eventuell notwendige Anpassungen und Änderungen schnell erfassen und zentral auf die betreffenden Teile der Produktion anwenden.

• Kommunikation & Integration 

  Moderne MES-Systeme unterstützen eine Vielzahl branchenrelevanter Schnittstellen, die eine einfache Anbindung von ERP-Systemen erlauben. Die Verfügbarkeit solcher Schnittstellen beugt Datensilos vor und sorgt dafür, dass produktionsrelevante Daten auch sämtlichen Systemen / Maschinen zur Verfügung stehen.

• Einfache Berichterstattung

  Dieser breite Zugriff auf wichtige Prozessdaten schafft mehr Transparenz und vereinfacht – soweit erforderlich – auch eine abteilungsübergreifende Abstimmung. Gleichzeitig können zentrale Fertigungskennzahlen schnell zwischen den relevanten Akteuren aus Planung, Produktion und Management ausgetauscht werden.

Prozessoptimierung durch einen digitalen Maschinenbelegungsplan

Mit Hilfe einer Kapazitätsplanung für die Maschinenbelegung lassen sich Produktionen zeitgenau und übersichtlich planen. Durch die Visualisierung von Status, Prozessen und Kennzahlen ist sofort ersichtlich, welcher Auftrag gerade in welcher Phase ist und ob die Zeitpläne eingehalten werden. Bei der digitalen Lösung lassen sich per Drag & Drop Produktionsschritte verschieben – der Maschinenbelegungsplan dient also der Kontrolle, Überwachung und Steuerung gleichzeitig. 

Für ein exaktes digitales Abbild der Produktion zieht ein Manufacturing Execution System am besten alle verfügbaren Betriebs- und Produktionsdaten heran:

• Betriebsdaten für das strukturierte und transparente Erfassen von Mengen, Laufzeiten, Störgründen, Stillständen, Qualitäts- und Chargendaten
• Energie- & Prozessdaten zur Analyse des bestmöglichen Ressourceneinsatzes
• Organisation der Lagerbestände sowie Nachverfolgbarkeit von Wareneingang bis Warenausgang durch eine Lagerverwaltung
• Plausibilisierte Maschinendatenerfassung zur Bestimmung von Stückzahlen und Prozessdaten sowie zur Meldung von Störungen, die anschließend direkt in den Maschinenbelegungsplan einfließen
• Detaillierte chargen- und seriennummernbezogene Echtzeitüberwachung durch ein Modul für das Materialflussmanagement
• Und viele weitere, produktionsnahe Informationen.

Die Daten fließen zentral zusammen und können über individualisierbare MES Dashboards ortsungebunden visualisiert und somit höchst effizient vom Fertigungsmanagement genutzt werden. Die Produktionsplanung basiert dadurch auf belastbaren Realdaten.