Fertigungsoptimierung beginnt am Engpass: Ihre fleißigste Maschine lügt

Drei Maschinen stehen in einer Reihe. Die erste schafft 100 Einheiten pro Stunde, die zweite 60, die dritte 80. Jede Einheit durchläuft alle drei. Wie viele Einheiten pro Stunde produziert das Werk?

Sechzig. Nicht 80, den Durchschnitt. Nicht 100, die schnellste. Die Linie bewegt sich im Tempo ihres langsamsten Schritts, und alles andere ist Überkapazität, die den Kunden nie erreicht. Mit genau diesem Gedanken sollte Fertigungsoptimierung beginnen: Ausbringung, Kosten oder Durchlaufzeit des gesamten Werks verbessern, indem man die eine Ressource findet, die es begrenzt – den Engpass –, und alles andere um sie herum organisiert. Wer zuerst eine andere Maschine verbessert, ändert an der Versandrampe meist gar nichts.

„Das Ziel“ – und warum ein Roman Fabriken verändert hat

1984 veröffentlichte der israelische Physiker Eliyahu Goldratt The Goal (deutsch: „Das Ziel“), ein Wirtschaftsbuch in Romanform. Werksleiter Alex Rogo hat drei Monate Zeit, sein Werk zu retten. Bei einer Pfadfinderwanderung am Wochenende bemerkt er, dass die ganze Gruppe nur so schnell gehen kann wie Herbie, der langsamste Junge – und dass die Lücken in der Kolonne immer größer werden, egal wie schnell die Kinder vorn marschieren. Das Werk, erkennt er, funktioniert genauso.

Aus dieser Idee wurde die Engpasstheorie (Theory of Constraints, TOC). Ihr Kern passt in einen Satz: Jedes System hat mindestens einen Engpass, und die Ausbringung des Systems ist die Ausbringung des Engpasses.

Die Alltagsversion ist eine Autobahn, auf der drei Spuren zu einer werden. Den dreispurigen Abschnitt zu verbreitern, bringt Ihnen auf dem Weg zur Arbeit nichts.

Ein Rechenbeispiel: 100, 60, 80

Nennen wir die Maschinen Zuschnitt (100/h), Schweißen (60/h) und Lackieren (80/h) und lassen sie eine 8-Stunden-Schicht laufen. Jede Einheit bringt 50 $ Durchsatz: Verkaufspreis minus Materialkosten.

• Ausbringung des Werks: 60 × 8 = 480 Einheiten pro Schicht, also 24.000 $ Durchsatz.
• Eine Stunde Verlust beim Schweißen (eine Störung, ein verspäteter Mitarbeiter, ein langer Rüstwechsel): Das Werk produziert 420 Einheiten. Diese Stunde hat 60 × 50 $ = 3.000 $ gekostet – unwiederbringlich.
• Eine Stunde Verlust beim Zuschnitt: Der Zuschnitt schafft in den verbleibenden 7 Stunden immer noch 700 Einheiten, weit mehr, als das Schweißen aufnehmen kann. Die Ausbringung des Werks bleibt bei 480. Kosten der verlorenen Stunde: null, solange ein paar Teile vor dem Schweißen warten.
• Eine Stunde Einsparung beim Lackieren durch eine clevere Verbesserung: Das Lackieren stand ohnehin 2 Stunden pro Schicht still und wartete auf das Schweißen. Jetzt steht es 3 Stunden still. Die Einsparung ist eine Fata Morgana.

Goldratts Satz ist es wert, ihn sich zu merken: Eine am Engpass verlorene Stunde ist eine Stunde, die dem ganzen System verloren geht; eine an einem Nicht-Engpass gesparte Stunde ist eine Fata Morgana.

Mythos: Jede Maschine sollte zu 100 % laufen

Hier fängt die am stärksten ausgelastete Maschine an zu lügen. Der Zuschnitt in unserem Beispiel kann auf Hochtouren laufen, und sein Auslastungsbericht wird großartig aussehen. Aber er produziert 100 Einheiten pro Stunde für eine Schweißstation, die 60 abnimmt. Die übrigen 40 pro Stunde stapeln sich: 320 Einheiten WIP am Ende der Schicht – alle eingekauft, zugeschnitten, eingelagert und wartend. Die am stärksten ausgelastete Maschine im Bericht ist nicht die wichtigste. Sie ist nur die, die den größten Stapel produziert.

Ein Nicht-Engpass sollte einen Teil der Zeit stillstehen. Diese Stillstandszeit ist keine Verschwendung. Sie ist die Reservekapazität, mit der er nach einer Störung aufholen und den Engpass versorgt halten kann. Was der Stapel kostet, zeigt der Beitrag zu WIP und Little’s Law: Mehr Arbeit im System bedeutet längere Durchlaufzeiten, nicht mehr Ausbringung.

Fertigungsoptimierung in fünf Fokussierungsschritten

Die TOC macht aus der Idee eine Routine:

1. Identifizieren Sie den Engpass. Suchen Sie die Ressource mit einer dauerhaften Warteschlange davor und Maschinen im Leerlauf dahinter. Auf dem Papier zeigt die Grobkapazitätsplanung (RCCP), welcher Arbeitsplatz über 100 % ausgelastet ist – in Stunden, nicht in Stück.
2. Nutzen Sie ihn voll aus: Holen Sie jede Minute heraus. Steht das Schweißen pro Schicht 45 Minuten für Pausen still, staffeln Sie die Pausen. Das sind 0,75 × 60 = 45 Einheiten mehr pro Schicht, 2.250 $, und zwar kostenlos. Kürzere Rüstzeiten an genau dieser Maschine sind der Ort, an dem sich Rüstoptimierung am meisten auszahlt.
3. Ordnen Sie alles andere unter. Geben Sie Arbeit im Takt des Engpasses frei, nicht im Takt der schnellsten Maschine. Halten Sie einen kleinen Puffer vor dem Schweißen, damit es nie leerläuft.
4. Erweitern Sie ihn. Erst jetzt wird Geld ausgegeben: eine zweite Schweißanlage, eine zusätzliche Schicht, ein externer Partner.
5. Wiederholen Sie. Schafft das Schweißen 90 pro Stunde, ist das Lackieren mit 80 der neue Engpass.

Wo sich der Engpass versteckt

In einer geraden Linie ist der Engpass leicht zu erkennen. In einem Werk mit vielen Arbeitsplänen wandert er mit dem Produktmix: Die Aufträge dieser Woche belasten vielleicht die Presse, die der nächsten den Prüfstand. Deshalb ist die Feinplanung in der Werkstattfertigung schwieriger, als sie aussieht. Messen Sie die OEE zuerst am Engpass; 5 Punkte Gewinn dort können mehr wert sein als 20 Punkte an einer Maschine, die auf Arbeit wartet.

FAQ

Ist der Engpass immer die langsamste Maschine? Es ist die Ressource mit der geringsten Kapazität im Verhältnis zur Belastung. Auch eine schnelle Maschine, die jedes Produkt durchläuft, kann der Engpass sein.

Kann ein Engpass außerhalb der Produktion liegen? Ja. Die Prüfung, ein einzelner Einrichter, ein Lieferant oder sogar der Vertrieb kann der Engpass sein.

So sieht es in factory.online aus

In factory.online zeigt die RCCP die Belastung pro Arbeitsplatz für die kommenden Wochen. Der Planer sieht also das Schweißen bei 125 %, während der Zuschnitt bei 70 % liegt. Das Gantt-Diagramm mit begrenzter Kapazität plant die Arbeit dann um die tatsächlichen Stunden der Schweißanlage herum, und in einem Planungsszenario lässt sich testen, was eine zweite Schicht an genau dieser Maschine für verspätete Aufträge bedeuten würde.

kafaa.ai unterstützt die Termin- und Reihenfolgeplanung in der Werkstattfertigung unter Produktionsrestriktionen. Es hilft beim Vergleich von Alternativen, wenn Maschinenverfügbarkeit, Rüstverluste und Lieferprioritäten gemeinsam berücksichtigt werden müssen.

Wenn Ihre Auslastungsberichte großartig aussehen und die Lieferungen nicht, buchen Sie eine Demo und bringen Sie den Bericht mit.