Lernfeld 6: Leistungs­erstellung planen, steuern und kontrollieren

Die Leistungserstellung wandelt Einsatzgüter in Erzeugnisse um.

Fertigungstypen (nach Stückzahl)

• Einzelfertigung: ein Stück nach Kundenwunsch (z. B. Sondermaschine).
• Serienfertigung: begrenzte Stückzahl gleicher Produkte.
• Sortenfertigung: artverwandte Produkte (z. B. verschiedene Bleche).
• Massenfertigung: große Mengen über längere Zeit.

Organisationstypen

• Werkstattfertigung: gleichartige Maschinen in Werkstätten (flexibel).
• Fließfertigung: Anordnung nach Arbeitsablauf (effizient, wenig flexibel).
• Gruppen-/Inselfertigung: Kombination aus beidem.
• Reihenfertigung: Arbeitsplätze nach dem Arbeitsablauf angeordnet, aber ohne festen Takt; zwischen den Stationen gibt es Puffer.
• Baustellenfertigung: Das Erzeugnis ist ortsgebunden; Arbeitskräfte, Maschinen und Material kommen zum Produkt (z. B. Gebäude, Brücke, Großanlage, Schiff).

Der Rahmenlehrplan spricht allgemein von „Fertigungsverfahren“; in diesem Lernfeld fallen darunter die Fertigungstypen und die Organisationstypen.

Grundlage der Produktion sind Arbeitspläne (Arbeitsschritte) und Stücklisten (benötigte Teile).

Geplant werden Mengen, Termine und Kapazitäten.

Kapazität & Durchlaufzeit

Die Kapazität ist das maximale Leistungsvermögen. Die Durchlaufzeit umfasst Bearbeitungs-, Transport-, Liege- und Rüstzeiten. Engpässe bestimmen die Ausbringung.

Optimale Losgröße

Große Lose senken die Rüstkosten je Stück, erhöhen aber die Lagerkosten. Die optimale Losgröße liegt im Minimum der Gesamtkosten – analog zur optimalen Bestellmenge.

Wichtige Entscheidungen betreffen Eigenfertigung oder Fremdbezug und die Wirtschaftlichkeit der Produktion.

Eigenfertigung vs. Fremdbezug (Make or Buy)

Verglichen werden die entscheidungsrelevanten Kosten der Eigenfertigung (variable Kosten plus abbaubare Fixkosten, bei ausgelasteter Kapazität zusätzlich entgangene Deckungsbeiträge) mit dem Bezugspreis des Fremdbezugs; langfristig werden die vollen Kosten verglichen. Daneben zählen qualitative Faktoren wie Know-how, Kapazität, Abhängigkeit und Qualität.

Gewinnschwellenanalyse

Der Break-even-Punkt ist erreicht, wenn Erlöse = Gesamtkosten. Break-even-Menge = Fixkosten ÷ (Preis − variable Stückkosten).

Qualitätsmanagement

Total Quality Management (TQM) und der PDCA-Zyklus (Plan, Do, Check, Act) sorgen für stetige Qualitätsverbesserung.

Zwei klassische Produktionsentscheidungen durchgerechnet.

Gewinnschwelle (Break-even)

Fixkosten 50.000 €, Verkaufspreis 50 €/Stück, variable Stückkosten 30 €.
Deckungsbeitrag je Stück = 50 − 30 = 20 €.
Break-even-Menge = 50.000 € ÷ 20 € = 2.500 Stück.
Break-even-Umsatz = 2.500 × 50 € = 125.000 €.

Eigenfertigung oder Fremdbezug?

Fremdbezug: 20 €/Stück. Eigenfertigung: variable Kosten 18 €/Stück.
Nicht abbaubare Fixkosten (z. B. Abschreibungen auf vorhandene Anlagen) fallen bei Eigenfertigung und bei Fremdbezug gleichermaßen an und bleiben deshalb außer Betracht: 18 € < 20 € → Eigenfertigung. Entfallen dagegen bei Fremdbezug Fixkosten von 20.000 € bei 5.000 Stück (= 4 €/Stück), sind diese abbaubaren Fixkosten entscheidungsrelevant: Die Eigenfertigung kostet dann 18 € + 4 € = 22 € je Stück und damit mehr als der Fremdbezug → Fremdbezug günstiger.

Wer mehrere Erzeugnisse auf derselben Anlage fertigt, muss die Anlage beim Wechsel von einem Erzeugnis zum nächsten umrüsten. Die Menge, die nach einem Umrüsten ohne Unterbrechung gefertigt wird, heißt Los (auch Auflage oder Serie), ihre Stückzahl Losgröße. Das Kapitel „Produktionsplanung & optimale Losgröße“ zeigt das Prinzip. Hier wird die optimale Losgröße auf drei Wegen bestimmt: mit einer Tabelle, mit einer Formel und im Diagramm.

Zwei Kostenarten, ein Zielkonflikt

• Auflagefixe Kosten fallen für jedes Los einmal an, gleich wie viele Stück es umfasst. Dazu gehören vor allem die Rüstkosten, etwa für das Umstellen und Einrichten der Anlage, den Werkzeugwechsel und die Reinigung. Große Lose bedeuten wenige Lose im Jahr, die auflagefixen Kosten im Jahr sinken.
• Lagerkosten entstehen, weil ein fertiges Los nicht sofort verbraucht wird, sondern bis zu seinem Verbrauch im Lager liegt. Der Bestand bindet Kapital und braucht Fläche, Personal und Pflege. Große Lose bedeuten einen hohen durchschnittlichen Lagerbestand, die Lagerkosten im Jahr steigen.

Die Lagerkosten werden mit dem Lagerkostensatz (auch Lagerhaltungskostensatz) berechnet, einem Prozentsatz pro Jahr vom Wert des durchschnittlichen Lagerbestands. Er deckt hier alle Lagerkosten ab, auch die Zinsen für das im Bestand gebundene Kapital. Als Wert je Stück werden hier die Herstellkosten je Stück ohne die auflagefixen Kosten angesetzt; in Aufgaben ist dieser Wert vorgegeben:

Lagerkosten je Stück und Jahr = Herstellkosten je Stück × Lagerkostensatz

Die optimale Losgröße ist die Losgröße, bei der die Summe aus auflagefixen Kosten und Lagerkosten im Jahr am kleinsten ist. Die Herstellkosten des Jahresbedarfs ohne die auflagefixen Kosten (Jahresbedarf × Herstellkosten je Stück) hängen im Modell nicht von der Losgröße ab und spielen für die Entscheidung deshalb keine Rolle.

Annahmen des Modells

• Der Jahresbedarf ist bekannt und wird gleichmäßig verbraucht.
• Ein fertiges Los kommt auf einmal ins Lager und wird bis auf null abgebaut, dann folgt das nächste. Der durchschnittliche Lagerbestand beträgt deshalb Losgröße ÷ 2 (Anfangsbestand gleich Losgröße, Endbestand null). Ein Sicherheitsbestand bleibt außer Betracht.
• Auflagefixe Kosten je Los, Herstellkosten je Stück und Lagerkostensatz sind fest.
• Anlage und Lager haben genug Kapazität für jede Losgröße.

Tabellarisch

Ein Hersteller von Rauchmeldern fertigt die Kunststoffgehäuse selbst auf einer Spritzgießmaschine, auf der auch andere Teile laufen. Die Montage braucht 12.000 Gehäuse im Jahr, gleichmäßig verteilt. Jedes Umrüsten der Maschine verursacht auflagefixe Kosten von 150 €. Die Herstellkosten ohne die auflagefixen Kosten betragen 10,00 € je Gehäuse, der Lagerkostensatz 25 % pro Jahr. Lagerkosten je Stück und Jahr = 10,00 € × 25 % = 2,50 €.

Für mehrere mögliche Losgrößen werden die Kosten eines Jahres nebeneinandergestellt. Gesamtkosten sind hier die Summe aus auflagefixen Kosten und Lagerkosten:

So entsteht die Zeile für 1.000 Stück: 12.000 ÷ 1.000 = 12 Lose; 12 × 150 € = 1.800 €; 1.000 ÷ 2 = 500 Stück; 500 × 2,50 € = 1.250 €; 1.800 € + 1.250 € = 3.050 €.

Die niedrigsten Gesamtkosten hat die Losgröße 1.200 Stück mit 3.000 € im Jahr. Die Tabelle findet das Minimum allerdings nur unter den Losgrößen, die in ihr stehen. Liegt das Optimum zwischen zwei Zeilen, liefert erst die Formel den genauen Wert.

Die Tabelle zeigt noch etwas: Um das Minimum herum verlaufen die Gesamtkosten flach. Bei 1.000 Stück liegen sie nur 50 € (rund 1,7 %) höher, bei 1.500 Stück 75 € (2,5 %). Kleine Abweichungen von der optimalen Losgröße kosten also wenig, große viel: Bei 3.000 Stück sind es 1.350 € (45 %) mehr.

Rechnerisch

Die Formel ist dieselbe wie bei der optimalen Bestellmenge (Andler-Formel). An die Stelle der Bestellkosten treten die auflagefixen Kosten, an die Stelle des Einstandspreises die Herstellkosten je Stück:

Optimale Losgröße = √( (2 × Jahresbedarf × auflagefixe Kosten je Los) ÷ (Herstellkosten je Stück × Lagerkostensatz) )

Der Lagerkostensatz wird als Dezimalzahl eingesetzt (25 % = 0,25), im Nenner stehen die Lagerkosten je Stück und Jahr. Im Beispiel:

√( (2 × 12.000 × 150) ÷ (10 × 0,25) ) = √( 3.600.000 ÷ 2,5 ) = √1.440.000 = 1.200 Stück
Anzahl der Lose = 12.000 ÷ 1.200 = 10 Lose im Jahr
Auflagefixe Kosten = 10 × 150 € = 1.500 €; Lagerkosten = 600 × 2,50 € = 1.500 €; zusammen 3.000 €

Ergibt die Formel keine ganze Zahl, wird auf eine sinnvolle Stückzahl gerundet, zum Beispiel auf volle Behälter. Wegen des flachen Kostenverlaufs ändert das die Kosten kaum.

Weil die Größen unter einer Wurzel stehen, wirkt eine Änderung abgeschwächt: Steigen die auflagefixen Kosten auf das Vierfache, verdoppelt sich die optimale Losgröße nur (√4 = 2). Höhere Lagerkosten je Stück machen die optimale Losgröße kleiner.

Grafisch

Für das Diagramm werden die Werte der Tabelle eingetragen: waagerecht die Losgröße, senkrecht die Kosten im Jahr.

• Die Kurve der auflagefixen Kosten fällt, zuerst steil, dann immer flacher. Bei doppelter Losgröße halbieren sich diese Kosten (600 Stück: 3.000 €, 1.200 Stück: 1.500 €).
• Die Lagerkosten steigen als Gerade durch den Nullpunkt: doppelte Losgröße, doppelte Lagerkosten.
• Die Gesamtkostenkurve entsteht, indem man für jede Losgröße beide Werte addiert. Sie fällt zuerst, erreicht ihren tiefsten Punkt und steigt dann wieder.

Im Modell liegt der tiefste Punkt der Gesamtkostenkurve genau über dem Schnittpunkt der beiden anderen Kurven. Im Beispiel schneiden sie sich bei 1.200 Stück, beide Kostenarten betragen dort 1.500 €. Links davon überwiegen die auflagefixen Kosten, rechts die Lagerkosten. Die optimale Losgröße lässt sich deshalb am Schnittpunkt ablesen.

Grenzen in der Praxis

Die berechnete Losgröße ist ein Richtwert. Die Fertigung weicht davon ab, wenn eine Annahme des Modells nicht zutrifft:

• Kapazität: Die Anlage wird für andere Erzeugnisse gebraucht, ein großes Los würde sie zu lange belegen.
• Lagerfläche: Der Platz reicht nicht für den Bestand, den ein großes Los erzeugt.
• Haltbarkeit: Verderbliche oder schnell veraltende Erzeugnisse dürfen nur begrenzt lagern.
• Bedarf: Der Bedarf schwankt oder endet bald, etwa weil ein Nachfolgemodell kommt.
• Termine und Einheiten: Liefertermine sowie Behälter- und Palettengrößen geben Mengen vor.

Darf ein Los höchstens eine bestimmte Menge umfassen und liegt die optimale Losgröße darüber, ist diese Höchstmenge die günstigste zulässige Losgröße: Unterhalb des Optimums sinken die Gesamtkosten mit jeder größeren Losgröße. Wer die Rüstkosten senkt, etwa durch schnelleres Umrüsten, kann dagegen kleinere Lose wirtschaftlich fertigen und Lagerbestände abbauen.

Bevor ein Auftrag in die Fertigung geht, klärt die Arbeitsvorbereitung drei Fragen: Wie viel Arbeitszeit steckt in dem Auftrag? Reicht die Kapazität der Arbeitsplätze im geplanten Zeitraum? Wann muss die Fertigung beginnen, und wann kann sie frühestens fertig sein? Das Kapitel „Produktionsplanung & optimale Losgröße“ gibt dazu einen Überblick. Hier werden die Zeiten berechnet und die Termine geplant.

Auftragszeit

Die Auftragszeit ist die Vorgabezeit, die ein Mensch für die Ausführung eines Auftrags an einem Arbeitsplatz braucht. Sie besteht aus zwei Teilen:

• Die Rüstzeit umfasst das Vorbereiten des Arbeitsplatzes vor dem Auftrag, etwa Werkzeug einsetzen, Programm laden und Maschine einstellen, und das Abrüsten danach, etwa Werkzeug ausbauen und aufräumen. Sie fällt je Auftrag oder je Los einmal an, gleich wie viele Stück gefertigt werden.
• Die Ausführungszeit ist die Zeit für die Bearbeitung aller Einheiten. Sie ergibt sich aus der Zeit je Einheit und der Auftragsmenge.

Auftragszeit = Rüstzeit + Ausführungszeit

Ausführungszeit = Auftragsmenge × Zeit je Einheit

Vorgabezeiten stehen meist in Minuten im Arbeitsplan. Zeiten in Sekunden werden vorher umgerechnet (Sekunden ÷ 60). Für die Auftragszeit eines Auftrags mit mehreren Arbeitsgängen werden die Rüstzeiten und die Zeiten je Einheit aller Arbeitsgänge addiert. Für die Kapazitätsplanung braucht man dagegen die Zeiten je Arbeitsplatz.

Zeitgliederung nach REFA

Viele Betriebe gliedern die Vorgabezeiten nach dem Verfahren des REFA-Verbands, eines Fachverbands für Arbeitsgestaltung und Betriebsorganisation. Rüstzeit und Zeit je Einheit bestehen danach jeweils aus drei Teilen:

• Die Grundzeit ist die Zeit für die planmäßige Arbeit. Beim Rüsten heißt sie Rüstgrundzeit, beim Ausführen einfach Grundzeit (je Einheit).
• Die Erholungszeit umfasst Unterbrechungen, die nötig sind, um die Ermüdung durch die Arbeit abzubauen, etwa Kurzpausen bei schwerer körperlicher Arbeit oder großer Hitze. Beim Rüsten heißt sie Rüsterholungszeit.
• Die Verteilzeit umfasst Zeiten, die unregelmäßig anfallen und sich nicht für jede Einheit planen lassen. Sie wird deshalb auf alle Einheiten verteilt. Beim Rüsten heißt sie Rüstverteilzeit. Die sachliche Verteilzeit entsteht durch zusätzliche Tätigkeiten und Störungen, zum Beispiel eine Rückfrage beim Meister, eine kleine Störung an der Maschine oder einen unvorhergesehenen Werkzeugwechsel. Die persönliche Verteilzeit dient persönlichen Bedürfnissen, etwa dem Gang zur Toilette.

Was der Vorbereitung oder dem Abschluss des Auftrags dient, gehört zum Rüsten. Was unvorhergesehen während der Ausführung anfällt, gehört zur Verteilzeit.

Erholungs- und Verteilzeit werden nicht für jede Einheit gemessen. Sie werden als Zuschläge in Prozent der jeweiligen Grundzeit angesetzt: die Rüstzuschläge auf die Rüstgrundzeit, die Zuschläge der Ausführung auf die Grundzeit je Einheit.

Rüstzeit = Rüstgrundzeit + Rüsterholungszeit + Rüstverteilzeit

Zeit je Einheit = Grundzeit + Erholungszeit + Verteilzeit

Ein Gartenmöbelhersteller fräst an einer CNC-Maschine 500 Tischplatten. Die Arbeitsvorbereitung rechnet mit einer Rüstgrundzeit von 48 min, einer Rüsterholungszeit von 5 % und einer Rüstverteilzeit von 20 % der Rüstgrundzeit. Die Grundzeit beträgt 2,4 min je Tischplatte, die Erholungszeit 10 % und die Verteilzeit 15 % der Grundzeit.

Rüsterholungszeit: 48 × 0,05 = 2,4 min
Rüstverteilzeit: 48 × 0,20 = 9,6 min
Rüstzeit: 48 + 2,4 + 9,6 = 60 min
Erholungszeit je Einheit: 2,4 × 0,10 = 0,24 min
Verteilzeit je Einheit: 2,4 × 0,15 = 0,36 min
Zeit je Einheit: 2,4 + 0,24 + 0,36 = 3,0 min
Ausführungszeit: 500 × 3,0 = 1.500 min
Auftragszeit: 60 + 1.500 = 1.560 min
In Stunden: 1.560 ÷ 60 = 26 h

Normalleistung und Leistungsgrad

Vorgabezeiten gelten für die Normalleistung. Das ist die Leistung, die ein geeigneter, geübter und voll eingearbeiteter Mitarbeiter auf Dauer und im Durchschnitt der Schicht erbringen kann, wenn er die vorgesehenen Erholungs- und Verteilzeiten nutzt. Wie schnell jemand tatsächlich arbeitet, drückt der Leistungsgrad aus:

Leistungsgrad = Istleistung ÷ Normalleistung × 100 %

Bei einer Zeitaufnahme misst der Zeitnehmer die tatsächlich gebrauchte Zeit (Istzeit) und beurteilt zugleich den Leistungsgrad der beobachteten Person. Daraus berechnet er die Zeit für Normalleistung, die dann als Grundzeit in die Vorgabezeit eingeht:

Grundzeit = Istzeit × Leistungsgrad (als Dezimalzahl)

Braucht eine Mitarbeiterin bei einem Leistungsgrad von 120 % für eine Tischplatte 2,0 min, beträgt die Grundzeit für Normalleistung 2,0 × 1,2 = 2,4 min. Wer schneller als normal arbeitet, braucht weniger Zeit als vorgegeben. Geplant wird trotzdem mit der Vorgabezeit für Normalleistung.

Weil der Leistungsgrad ein Verhältnis von Leistungen ist, verhalten sich auch die Mengen in derselben Zeit wie die Leistungsgrade. Montiert ein Mitarbeiter bei einem Leistungsgrad von 125 % 150 Teile je Schicht, wären es bei Normalleistung 150 ÷ 1,25 = 120 Teile und bei einem Leistungsgrad von 110 % 120 × 1,10 = 132 Teile. Falsch wäre es, die 15 Prozentpunkte Unterschied einfach von den 150 Teilen abzuziehen.

Stunden, Arbeitstage und Lose

Für die Planung wird die Auftragszeit in Stunden und Arbeitstage umgerechnet:

Stunden = Minuten ÷ 60

Arbeitstage = Stunden ÷ Arbeitsstunden je Arbeitstag

Maßgeblich ist die tägliche Arbeitszeit des Betriebs, zum Beispiel 7,5 Stunden bei einer kürzeren Schicht, nicht pauschal 8 Stunden. Im Beispiel oben ergeben 26 h bei einer Schicht von 8 Stunden 26 ÷ 8 = 3,25 Arbeitstage. Werden nur ganze Tage eingeplant, wird auf 4 Arbeitstage aufgerundet, denn auch der angefangene vierte Tag wird gebraucht.

Wird ein Auftrag in mehrere Lose aufgeteilt, etwa weil der Kunde in Teillieferungen abnimmt, muss vor jedem Los neu gerüstet werden. Die Ausführungszeit bleibt gleich, denn die Gesamtmenge ändert sich nicht. Nur die Rüstzeit fällt mehrfach an:

Zeitbedarf aller Lose = Zahl der Lose × Rüstzeit + Gesamtmenge × Zeit je Einheit

Fertigt der Gartenmöbelhersteller die 500 Tischplatten in zwei Losen zu je 250 Stück, fallen 2 × 60 = 120 min Rüstzeit an, also 60 min mehr. Der Zeitbedarf steigt von 1.560 auf 1.620 min. Umgekehrt spart es Rüstzeit, gleiche Teile aus mehreren Aufträgen in einem Los zu fertigen. Wie groß ein Los wirtschaftlich sein sollte, zeigt die optimale Losgröße.

Kapazitätsbedarf und Kapazitätsabgleich

Für die Planung wird die Kapazität eines Arbeitsplatzes in Stunden ausgedrückt, also als die Arbeitszeit, die er in einem Zeitraum leisten kann. Für jeden Zeitraum, etwa eine Woche, stehen sich zwei Größen gegenüber:

• Kapazitätsbedarf: die Summe der Auftragszeiten aller Aufträge, die in diesem Zeitraum an dem Arbeitsplatz bearbeitet werden sollen
• Verfügbare Kapazität: Arbeitstage × Arbeitsstunden je Tag × Zahl der gleichartigen Maschinen oder Arbeitsplätze, abzüglich geplanter Ausfälle wie Wartung

Beim Kapazitätsabgleich werden beide Größen verglichen und, wo sie nicht zusammenpassen, durch Maßnahmen in Einklang gebracht. Ist der Bedarf größer als die verfügbare Kapazität, besteht ein Engpass. Die Differenz ist der Fehlbedarf. Ist der Bedarf kleiner, bleibt Kapazität frei. Die Auslastung ist der Kapazitätsbedarf in Prozent der verfügbaren Kapazität.

Eine Abkantpresse steht in einer Schicht montags bis freitags je 8 Stunden zur Verfügung, also 40 Stunden je Woche:

In Woche 1 liegt die Auslastung bei 46 ÷ 40 × 100 = 115 %. Ein Auftrag mit 7 Stunden aus Woche 1 hat einen späteren Liefertermin. Wird er in Woche 2 verlegt, sinkt der Bedarf in Woche 1 auf 46 − 7 = 39 h und steigt in Woche 2 auf 31 + 7 = 38 h. Beide Wochen passen.

Bei einem Engpass gibt es zwei Richtungen:

• Kapazität erhöhen: Mehrarbeit, eine Zusatzschicht oder zusätzliche Arbeitskräfte, sofern geschultes Personal vorhanden ist, oder einen Teil der Arbeit auf eine andere geeignete Maschine verlagern
• Bedarf senken oder verlagern: Aufträge mit späterem Liefertermin in einen Zeitraum mit freier Kapazität verschieben, Aufträge oder Arbeitsgänge an einen Fremdbetrieb vergeben (Lohnfertigung) oder gleiche Teile in einem Los zusammenfassen, um Rüstzeit zu sparen

Welche Maßnahme passt, hängt von den Umständen ab. Ein Auftrag mit nahem, festem Liefertermin lässt sich nicht verschieben. Eine Fremdvergabe scheidet aus, wenn Zeichnungen geheim zu halten sind oder der Fremdbetrieb nicht rechtzeitig liefert. Eine Zusatzschicht braucht geschultes Personal. Kleinere Lose verschärfen einen Engpass, weil öfter gerüstet wird. Ist umgekehrt zu viel Kapazität frei, werden Aufträge vorgezogen oder Lageraufträge eingeplant.

Auftragszeit und Durchlaufzeit

Die Auftragszeit sagt, wie viel Arbeitszeit an den eigenen Arbeitsplätzen in einem Auftrag steckt. Wann der Auftrag fertig ist, sagt sie nicht. Dafür zählt die Durchlaufzeit, die Zeitspanne vom Start des Auftrags in der Fertigung, etwa der Materialentnahme aus dem Lager, bis zu seiner Fertigstellung. Zu ihr gehören außer den Rüst- und Ausführungszeiten auch:

• Transportzeiten, etwa vom Lager zur Maschine oder zwischen zwei Arbeitsplätzen
• Liegezeiten, in denen Teile vor einer belegten Maschine oder im Zwischenlager warten
• Fremdbearbeitungszeiten, wenn ein Arbeitsgang außer Haus erledigt wird, etwa Härten oder Galvanisieren

Oft machen die Liegezeiten den größten Teil der Durchlaufzeit aus. Wer die Durchlaufzeit verkürzen will, setzt deshalb häufig dort an und nicht bei den Bearbeitungszeiten.

Vorwärts- und Rückwärtsterminierung

Bei der Terminierung legt die Arbeitsvorbereitung fest, wann jeder Arbeitsgang beginnen und enden soll. Grundlage sind die Durchlaufzeiten der Arbeitsgänge einschließlich Transport- und Liegezeiten. Viele Betriebe rechnen dabei mit einem Betriebskalender, der nur die Arbeitstage fortlaufend nummeriert. Wochenenden und Feiertage zählen nicht mit.

• Vorwärtsterminierung: Ausgangspunkt ist der frühestmögliche Beginn, etwa der Tag, an dem das Material eintrifft. Die Durchlaufzeiten werden in der Reihenfolge der Arbeitsgänge addiert. Ergebnis ist der früheste Endtermin.
• Rückwärtsterminierung: Ausgangspunkt ist der Liefertermin. Die Durchlaufzeiten werden vom letzten Arbeitsgang aus zurückgerechnet. Ergebnis ist der späteste Starttermin, zu dem die Fertigung beginnen muss, damit der Termin gehalten wird.

Ein Hersteller von Metallregalen hat zugesagt, einen Auftrag bis zum Ende von Arbeitstag 148 des Betriebskalenders zu versenden; das ist hier der Liefertermin. Das Material trifft am Arbeitstag 131 ein, früher kann die Fertigung nicht beginnen. Die Durchlaufzeiten der Arbeitsgänge betragen zusammen 2 + 3 + 4 + 2 + 1 = 12 Arbeitstage:

Vorwärts ist der Auftrag frühestens am Ende von Arbeitstag 142 fertig, also 148 − 142 = 6 Arbeitstage vor dem Liefertermin. Rückwärts muss die Fertigung spätestens am Arbeitstag 137 beginnen, also 137 − 131 = 6 Arbeitstage nach dem frühestmöglichen Beginn. Diese 6 Arbeitstage sind der Puffer des Auftrags.

Die Rückwärtsterminierung bindet Material und Kapital so spät wie möglich, lässt aber keine Reserve: Jede Störung gefährdet den Liefertermin. Die Vorwärtsterminierung zeigt, ob ein gewünschter Termin überhaupt zu schaffen ist, und hält den Puffer als Reserve frei. Dafür liegen fertige Erzeugnisse unter Umständen länger auf Lager.

Liegt der späteste Starttermin schon in der Vergangenheit oder der früheste Endtermin nach dem Liefertermin, reicht die Zeit nicht. Dann helfen Mehrarbeit, kürzere Liege- und Transportzeiten oder das Überlappen von Arbeitsgängen: Der nächste Arbeitsgang beginnt mit einem Teil der Menge, bevor der vorige ganz fertig ist. Reicht auch das nicht, muss mit dem Kunden ein neuer Termin vereinbart werden. Die Terminierung allein prüft nicht, ob die Arbeitsplätze an den geplanten Tagen frei sind. Das leistet erst der Kapazitätsabgleich.

Eine Fertigungsstörung ist jede Abweichung vom geplanten Ablauf der Fertigung, die Menge, Termin, Qualität oder Kosten eines Auftrags gefährdet. Eine Maschine fällt aus, ein Werkstoff entspricht nicht der Bestellung, oder Teile werden fehlerhaft gefertigt. Wer eine Störung dauerhaft beheben will, muss ihre Ursache kennen.

Ursachen ordnen

Dieselben Gruppen stehen an den Gräten eines Ishikawa-Diagramms. Gröber unterscheidet man technische Ursachen (Maschine, Werkzeug, Material), organisatorische Ursachen (Arbeitsplan, Terminplanung, Bereitstellung des Materials) und personelle Ursachen (Qualifikation, Ermüdung, Ausfall von Beschäftigten). Die Gruppe zeigt, wer handeln muss: die Instandhaltung bei der Maschine, der Einkauf beim Material, die Arbeitsvorbereitung bei der Methode.

Fertigungsbedingte Mängel am Erzeugnis

Fertigungsbedingt sind Mängel, die beim Bearbeiten, Montieren oder Beschichten entstehen:

• Maßabweichung: Ein Teil ist zu lang oder zu kurz, eine Bohrung sitzt versetzt.
• Montagefehler: Teile fehlen oder sind vertauscht, Schrauben sind nicht angezogen.
• Oberflächenfehler: Kratzer, Blasen im Lack, ungleichmäßige Beschichtung.
• Funktionsfehler: Das Erzeugnis erfüllt seinen Zweck nicht, etwa weil ein Kabel falsch angeschlossen ist.

Davon zu trennen sind Mängel, die schon im gelieferten Material steckten (Beschaffung), und Schäden aus Lagerung oder Transport, etwa Rost durch feuchte Lagerung. Sie haben andere Ursachen und brauchen andere Maßnahmen, zum Beispiel eine gründlichere Wareneingangsprüfung oder einen anderen Lagerplatz.

Folgen von Fertigungsfehlern

Im eigenen Betrieb entstehen Ausschuss und Nacharbeit, Maschinen stehen still, Teile müssen sortiert und erneut geprüft werden. Weil Kapazität fehlt, verzögern sich der betroffene und die nachfolgenden Aufträge.

Gegenüber dem Kunden ist fehlerhafte Ware mangelhaft (§ 434 BGB). Der Käufer kann zuerst Nacherfüllung verlangen, unter weiteren Voraussetzungen auch vom Vertrag zurücktreten, den Kaufpreis mindern oder Schadensersatz verlangen (§ 437 BGB). Die Kosten der Nacherfüllung, etwa für Transport, Arbeit und Material, trägt der Verkäufer (§ 439 Abs. 2 BGB). Ist eine Vertragsstrafe vereinbart, ist sie verwirkt, sobald der Lieferant mit seiner Leistung in Verzug kommt (§ 339 BGB). Dazu kommt der Vertrauensverlust: Kunden bestellen weniger oder wechseln den Lieferanten.

Gegenüber Dritten haftet der Hersteller nach dem Produkthaftungsgesetz: Wird durch den Fehler eines Produkts ein Mensch getötet oder verletzt, muss der Hersteller den Schaden ersetzen, auch wenn ihn kein Verschulden trifft (§ 1 ProdHaftG). Unter weiteren Voraussetzungen gilt das auch, wenn eine andere Sache beschädigt wird.

Fehlerkosten und Qualitätskosten

Die Qualitätskosten fassen die Kosten der Fehlerverhütung, der Prüfung und der Fehler selbst zusammen:

• Fehlerverhütungskosten entstehen, bevor ein Fehler auftritt: Schulungen, vorbeugende Instandhaltung, Qualitätsplanung, Bewertung von Lieferanten.
• Prüfkosten entstehen für Wareneingangs-, Zwischen- und Endprüfungen, für Prüfmittel und Prüfpersonal.
• Interne Fehlerkosten verursachen Fehler, die vor der Auslieferung entdeckt werden: Ausschuss, Nacharbeit, Sortierprüfungen, Stillstand.
• Externe Fehlerkosten verursachen Fehler, die erst beim Kunden auffallen: Nacherfüllung, Rücknahme, Rückrufe, Vertragsstrafen, Schadensersatz.

Je später ein Fehler entdeckt wird, desto teurer ist er. Im Wareneingang kostet ein fehlerhaftes Teil eine Rücksendung, nach der Montage zusätzlich Ausbau und Nacharbeit, beim Kunden zusätzlich Transport, Gewährleistung und Ansehen. Eine verbreitete Faustregel, die Zehnerregel, geht davon aus, dass sich die Kosten eines Fehlers von Stufe zu Stufe etwa verzehnfachen. Deshalb wird an mehreren Zeitpunkten geprüft: im Wareneingang, fertigungsbegleitend nach wichtigen Arbeitsgängen, oft als Selbstprüfung am Arbeitsplatz, und als Endprüfung am fertigen Erzeugnis.

Qualitätskostenminimum

Mehr Fehlerverhütung und Prüfung senken die Fehlerquote und damit die Fehlerkosten, kosten aber selbst Geld. Im klassischen Modell wird die Fehlerquote gesucht, bei der die Summe beider Kostenarten am niedrigsten ist.

Das Minimum liegt bei 2 %. Von 2 % auf 1 % sinken die Fehlerkosten nur um 9.000 €, Fehlerverhütung und Prüfung werden aber um 14.000 € teurer. Der Punkt, an dem sich die beiden Kostenverläufe schneiden, liegt hier zwischen 2 % und 1 % und ist nicht das Minimum. Entscheidend ist immer die niedrigste Summe.

Das Modell vereinfacht: Viele Unternehmen setzen heute darauf, Fehler durch bessere Abläufe gar nicht erst entstehen zu lassen, weil Vorbeugen auf Dauer meist günstiger ist als Prüfen und Nacharbeiten.

Korrekturmaßnahmen

• Unmittelbar wirkende Maßnahmen beheben die Störung und begrenzen ihre Folgen sofort: Anlage anhalten, Werkzeug wechseln oder Maschine neu einstellen, verdächtige Teile sperren und prüfen (Sortierprüfung), Nacharbeit veranlassen.
• Mittelbar wirkende Maßnahmen setzen an der Ursache an und verhindern, dass der Fehler wiederkommt. Sie wirken erst nach einiger Zeit: Schulung, vorbeugende Instandhaltung mit festen Wechselintervallen, korrigierter Arbeitsplan, Wechsel des Lieferanten.

Wie weit die Sortierprüfung reichen muss, hängt vom Prüfzeitpunkt ab: Entdeckt eine fertigungsbegleitende Prüfung den Fehler, sind alle Teile verdächtig, die seit der letzten fehlerfreien Prüfung gefertigt wurden. Die Fertigung informiert außerdem die betroffenen Stellen: die Arbeitsvorbereitung wegen der Termine, den Einkauf, wenn das Material die Ursache ist, und den Vertrieb, wenn sich eine Lieferung verzögert.

Viele Erzeugnisse werden nicht gleichmäßig über das Jahr verkauft: Gartengeräte vor allem im Frühjahr, Heizgeräte im Winter, Speiseeis im Sommer. Die Produktionsplanung muss deshalb entscheiden, wie eng die Fertigung dem Absatz folgen soll. Dafür gibt es zwei Grundformen und eine Mischform.

Absatzsynchrone Produktion

Bei der absatzsynchronen Produktion richtet sich die Produktionsmenge jeder Periode nach dem Absatz, der für diese Periode erwartet wird. Die Fertigung läuft dem Verkauf nur so weit voraus, dass die Ware rechtzeitig fertig ist, etwa um einige Tage oder Wochen.

• Vorteile: Die Lagerbestände an Fertigerzeugnissen bleiben niedrig. Es wird wenig Kapital gebunden, und Lagerkosten sowie das Risiko, dass Ware veraltet oder verdirbt, sind gering.
• Nachteile: Anlagen und Personal müssen für die Absatzspitze reichen und sind in absatzschwachen Zeiten nicht ausgelastet. In der Saison fällt Mehrarbeit an, außerhalb fehlt Arbeit. Auch der Materialbedarf schwankt, und eine falsche Absatzprognose wirkt sich ohne Lagerpuffer sofort auf die Lieferfähigkeit aus.

Konstante (emanzipierte) Produktion

Bei der emanzipierten Produktion, auch konstante Produktion genannt, löst sich die Fertigung vom Absatzverlauf: In jeder Periode wird dieselbe Menge hergestellt. Soll der Lagerbestand am Ende des Planungszeitraums wieder so hoch sein wie am Anfang, gilt:

Produktionsmenge je Periode = Gesamtabsatz des Planungszeitraums ÷ Zahl der Perioden

Lagerbestand am Periodenende = Lagerbestand am Periodenanfang + Produktion − Absatz

In absatzschwachen Perioden wächst das Lager, in absatzstarken wird es abgebaut. Das Lager wirkt als Puffer zwischen gleichmäßiger Fertigung und schwankendem Verkauf.

• Vorteile: Anlagen und Personal sind gleichmäßig ausgelastet. Die Kapazität muss nur für die Durchschnittsmenge reichen, nicht für die Spitze. Personaleinsatz und Materialbeschaffung lassen sich gut planen, und in der Saison kann sofort aus dem Lager geliefert werden.
• Nachteile: Vor der Saison entstehen hohe Lagerbestände. Sie binden Kapital und verursachen Lagerkosten, etwa für Lagerfläche, Versicherung und die Zinsen auf das gebundene Kapital. Bleibt der Absatz hinter dem Plan zurück, kann Ware veralten, aus der Mode kommen oder verderben.

Bei konstanter Produktion sind zwei Prüfungen nötig. Erstens muss der Höchstbestand in die Lagerkapazität passen. Zweitens darf der Bestand nie unter null fallen: Liegen Anfangsbestand und bisher produzierte Menge zusammen unter dem bisherigen Absatz, entsteht eine Fehlmenge, und Kunden können nicht beliefert werden. Gerechnet wird deshalb kumuliert, also Periode für Periode vom Anfangsbestand aus, nicht nur mit der Differenz einer einzelnen Periode.

Stufenplanung als Mischform

Bei der Stufenplanung legt der Betrieb wenige Produktionsniveaus fest, zum Beispiel eines für die Saison und eines für die übrigen Monate. Innerhalb jedes Abschnitts bleibt die Menge gleich. So schwankt die Auslastung weniger als bei absatzsynchroner Produktion, und das Lager wächst weniger stark als bei konstanter Produktion.

Beispiel: drei Varianten im Vergleich

Ein Hersteller von Heizlüftern erwartet für das nächste Jahr einen Absatz von 16.000 Stück. Am Jahresanfang liegen 2.500 Stück auf Lager, am Jahresende soll es wieder so viel sein. Konstante Produktion je Quartal: 16.000 ÷ 4 = 4.000 Stück. Die Stufenplanung sieht 6.500 Stück im ersten und vierten Quartal und 1.500 Stück im zweiten und dritten Quartal vor. Bei absatzsynchroner Produktion entspricht die Produktion jedes Quartals dem Absatz, der Lagerbestand bleibt bei 2.500 Stück.

Lagerbestände jeweils am Quartalsende in Stück. Rechenweg für das erste Quartal bei konstanter Produktion: 2.500 + 4.000 − 6.000 = 500.

Die konstante Produktion braucht die geringste Kapazität, nämlich 4.000 Stück je Quartal, baut aber bis zum Ende des dritten Quartals 5.500 Stück Lagerbestand auf. Bei absatzsynchroner Produktion bleibt der Bestand bei 2.500 Stück, dafür muss die Fertigung im vierten Quartal 7.000 Stück schaffen und im zweiten nur 1.000. Die Stufenplanung liegt dazwischen: höchstens 3.500 Stück auf Lager und höchstens 6.500 Stück Produktion je Quartal. Ohne den Anfangsbestand von 2.500 Stück entstünde bei konstanter Produktion schon im ersten Quartal eine Fehlmenge. Fehlmenge: 6.000 − 4.000 = 2.000 Stück.

Welche Variante passt?

• Erzeugnis: Konstante Produktion setzt lagerfähige Erzeugnisse voraus, die sich nicht schnell ändern. Für verderbliche Waren, modische Artikel oder Anfertigungen nach Kundenwunsch eignet sich eher die absatzsynchrone Produktion.
• Fertigungsorganisation: Massenfertigung auf fest getakteten Fließlinien arbeitet am wirtschaftlichsten mit gleichbleibender Menge. Sie spricht für konstante Produktion oder wenige Stufen.
• Kosten: Zu vergleichen sind die Lagerkosten der konstanten Produktion mit den Kosten wechselnder Auslastung, etwa Zuschlägen für Mehrarbeit, Kosten für nicht genutzte Anlagen und für befristete Aushilfen.
• Personal: Schwankende Mengen lassen sich mit Arbeitszeitkonten, befristeten Arbeitskräften und Mehrarbeit auffangen. Mehrarbeit ist durch das Arbeitszeitgesetz begrenzt: Die werktägliche Arbeitszeit darf 8 Stunden nicht überschreiten und nur dann auf bis zu 10 Stunden verlängert werden, wenn der Durchschnitt innerhalb von sechs Kalendermonaten oder 24 Wochen bei höchstens 8 Stunden je Werktag liegt (§ 3 ArbZG).

In der Leistungserstellung entstehen aus Werkstoffen, Betriebsmitteln und menschlicher Arbeit die Erzeugnisse, von deren Verkauf ein Industriebetrieb lebt. Sie liegt zwischen Beschaffung und Absatz: Was, wie viel und bis wann gefertigt werden muss, ergibt sich aus den Kundenaufträgen und dem Absatzplan. Wie gut die Fertigung arbeitet, entscheidet über Lieferzeit, Qualität und Kosten und damit darüber, ob Kunden wieder bestellen. Welche Fertigungstypen und Organisationsformen es gibt, zeigt das Kapitel „Produktionsverfahren & -programm“. Hier geht es um die Aufgaben der Leistungserstellung und um die Ziele, die sie verfolgt.

Drei Teilaufgaben: planen, steuern, kontrollieren

Die Leistungserstellung gliedert sich in drei Teilaufgaben, die immer wieder nacheinander ablaufen.

Die Kontrolle ist kein Schlusspunkt. Ihre Ergebnisse gehen in die nächste Planung ein: Dauert ein Arbeitsgang regelmäßig länger als vorgegeben, werden die Vorgabezeiten oder die Kapazitätsplanung angepasst. Planung, Steuerung und Kontrolle bilden so einen Regelkreis.

Sachziel und Formalziele

Das Sachziel beschreibt, was die Fertigung leisten soll: die Erzeugnisse, die der Markt verlangt, in der geforderten Menge und Qualität und zum zugesagten Termin. Wie wirtschaftlich das geschieht, beschreiben die Formalziele. In der Produktion sind das vor allem:

• niedrige Kosten je Stück, etwa durch geringen Materialverbrauch, wenig Ausschuss und wenige Rüstvorgänge
• eine hohe Auslastung der Maschinen und Arbeitsplätze, damit sich die fixen Kosten auf viele Stück verteilen
• kurze Durchlaufzeiten, damit Aufträge schnell fertig sind und wenig Kapital in halbfertigen Erzeugnissen steckt
• niedrige Bestände an Material, unfertigen und fertigen Erzeugnissen
• hohe Termintreue, also möglichst viele Aufträge, die zum zugesagten Termin fertig sind
• Flexibilität, um auf Eilaufträge, Änderungswünsche und Störungen reagieren zu können

Dazu kommen ökologische Ziele wie ein geringer Energie- und Wasserverbrauch und wenig Abfall, und soziale Ziele wie sichere, gesunde und ergonomisch gestaltete Arbeitsplätze. Verfolgen lässt sich ein Ziel nur, wenn es messbar ist. „Die Durchlaufzeit soll sinken“ reicht dafür nicht. Brauchbar ist erst eine Angabe wie „mittlere Durchlaufzeit der Serienaufträge bis zum Ende des Quartals von 12 auf 9 Arbeitstage senken“.

Zielbeziehungen und Zielkonflikte

Ziele stehen nicht für sich. Verbessert eine Maßnahme zwei Ziele zugleich, herrscht Zielharmonie: Weniger Ausschuss senkt die Kosten, verbessert die Qualität und hilft, Termine zu halten, weil weniger nachgefertigt werden muss. Verschlechtert die bessere Erreichung des einen Ziels ein anderes, liegt ein Zielkonflikt vor. Berühren sich zwei Ziele gar nicht, spricht man von Zielneutralität. Typische Zielkonflikte in der Fertigung sind:

• Auslastung oder Durchlaufzeit: Sind alle Maschinen voll verplant, warten neue Aufträge vor den Arbeitsplätzen. Liegezeiten und Durchlaufzeiten steigen. Wer kurze Durchlaufzeiten will, muss Kapazität frei halten.
• Große Lose oder niedrige Bestände: Große Lose sparen Rüstkosten je Stück, füllen aber das Lager und binden Kapital.
• Lieferbereitschaft oder Kapitalbindung: Ein Vorrat an Fertigerzeugnissen erlaubt die sofortige Lieferung, kostet aber Lagerfläche und bindet Geld.
• Qualität oder Kosten: Besseres Material und mehr Prüfungen erhöhen zunächst die Kosten. Auf längere Sicht können sie Kosten senken, wenn Ausschuss, Nacharbeit und Reklamationen zurückgehen.
• Variantenvielfalt oder Stückkosten: Viele Ausführungen erfüllen mehr Kundenwünsche, bedeuten aber kleinere Lose und häufiges Umrüsten.

Auflösen lässt sich ein Zielkonflikt nicht, wohl aber gewichten. Die Unternehmensleitung legt fest, welches Ziel Vorrang hat, und setzt für das andere eine Grenze, etwa: Durchlaufzeit so kurz wie möglich, Auslastung aber mindestens 80 %.

Wenn sich Kundenwünsche ändern

Viele Kunden bestellen heute kleinere Mengen, wollen mehr Ausführungen und erwarten kürzere Lieferzeiten. Für die Leistungserstellung hat das Folgen:

• Lose werden kleiner, Maschinen müssen öfter umgerüstet werden. Rüstzeiten verbrauchen Kapazität, und die Stückkosten steigen.
• Es gibt mehr Stücklisten und Arbeitspläne, Planung und Steuerung werden aufwendiger.
• Starre Fließbänder für ein einziges Erzeugnis passen schlechter. Gefragt sind flexible Formen wie die Gruppenfertigung oder Anlagen, die sich schnell umrüsten lassen.
• Statt auf Lager fertigt der Betrieb häufiger erst nach dem Eingang des Kundenauftrags. Oft werden gleiche Baugruppen vorgefertigt, und die Ausführung, die der Kunde bestellt hat, entsteht erst in der Endmontage.

Die Sesselbau Wittenkamp GmbH fertigte einen Sessel bisher in drei Bezugsstoffen, jeweils in Losen zu 400 Stück. Künftig können Kunden zwischen zwölf Stoffen wählen. Die Bestellungen je Stoff werden kleiner, die Lose sinken auf 100 Stück. Bei 1.200 Sesseln im Monat steigt die Zahl der Rüstvorgänge an der Polsterlinie von 1.200 ÷ 400 = 3 auf 1.200 ÷ 100 = 12. Bei 90 min Rüstzeit je Los sind das 12 × 90 = 1.080 min statt 3 × 90 = 270 min, also 18 h statt 4,5 h. Die zusätzlichen 13,5 Stunden fehlen im Monat für die Fertigung. Dem Zielkonflikt zwischen Variantenvielfalt und Stückkosten begegnet der Betrieb, indem er die Rüstzeit senkt, etwa mit vorbereiteten Stoffzuschnitten und Schnellspannvorrichtungen.

Bevor ein Betrieb Termine und Kapazitäten plant, muss feststehen, was er überhaupt herstellt. Das legt das Produktionsprogramm fest: alle Erzeugnisse, die der Betrieb in einem Zeitraum nach Art und Menge fertigt. Dieses Kapitel zeigt, wie man ein Programm beschreibt, was die Fertigungstiefe ist, wann auf Auftrag und wann auf Lager gefertigt wird und auf welchen Ebenen das Programm geplant wird.

Absatzprogramm und Produktionsprogramm

Das Absatzprogramm umfasst alles, was der Betrieb verkauft. Es kann größer sein als das Produktionsprogramm, wenn der Betrieb Handelswaren zukauft und unverändert weiterverkauft, etwa Zubehör eines anderen Herstellers, das das eigene Angebot abrundet. Umgekehrt stellt ein Betrieb oft Teile her, die er nicht verkauft, sondern selbst in seine Erzeugnisse einbaut. Beide Programme werden gemeinsam geplant: Der Absatzplan sagt, was der Markt aufnimmt, das Produktionsprogramm, was davon im eigenen Werk entsteht.

Programmbreite und Programmtiefe

Die Programmbreite gibt an, wie viele verschiedene Produktarten (Produktlinien) der Betrieb herstellt. Die Programmtiefe gibt an, wie viele Ausführungen es innerhalb einer Produktart gibt, etwa Größen, Leistungsstufen oder Farben.

Die Hollstein Gartentechnik GmbH stellt drei Produktarten her:

Produktart	Ausführungen	Zahl der Ausführungen
Rasenmäher	36 cm Akku, 42 cm Akku, 46 cm Benzin, 53 cm Benzin	4
Vertikutierer	Elektro, Benzin	2
Heckenscheren	50 cm, 60 cm, 70 cm	3

Die Programmbreite beträgt 3. Am tiefsten ist das Programm bei den Rasenmähern mit 4 Ausführungen. Nimmt der Betrieb Laubbläser auf, wird das Programm breiter. Bietet er zusätzlich einen Rasenmäher mit 40 cm Schnittbreite an, wird es tiefer.

Das Programm ändert sich laufend. Neue Produktarten oder Ausführungen kommen hinzu (Programmerweiterung), Erzeugnisse mit schwachem Absatz oder geringem Deckungsbeitrag fallen weg (Programmbereinigung).

Fertigungstiefe

Die Fertigungstiefe beschreibt, wie viele Stufen der Herstellung ein Betrieb selbst übernimmt. Ein Betrieb mit hoher Fertigungstiefe gießt, fräst, schweißt und montiert vieles selbst. Ein Betrieb mit geringer Fertigungstiefe kauft Bauteile oder ganze Baugruppen zu und beschränkt sich etwa auf Entwicklung, Endmontage und Prüfung. Ob ein einzelnes Teil selbst gefertigt oder zugekauft wird, entscheidet ein Kostenvergleich zusammen mit qualitativen Gründen (Make or Buy).

Viele Industriebetriebe haben ihre Fertigungstiefe verringert und konzentrieren sich auf das, was sie besser können als andere. Das spart Investitionen in Anlagen und macht flexibler, weil Zulieferer Mengenschwankungen mittragen. Dafür wächst die Abhängigkeit von den Zulieferern, und Wissen über die Herstellung kann im eigenen Haus verloren gehen.

Auftragsfertigung oder Lagerfertigung

Bei der Auftragsfertigung (Kundenauftragsfertigung) beginnt die Fertigung erst, wenn ein Kundenauftrag vorliegt. Bei der Lagerfertigung (Vorratsfertigung) fertigt der Betrieb auf der Grundlage einer Absatzprognose für Abnehmer, die er noch nicht kennt, und lagert die Erzeugnisse bis zum Verkauf.

Viele Betriebe verbinden beide Formen. Sie fertigen gleiche Baugruppen auf Lager vor und stellen die Ausführung, die der Kunde bestellt hat, erst in der Endmontage her. So ist die Lieferzeit kürzer als bei reiner Auftragsfertigung, und das Lager bleibt kleiner als bei reiner Lagerfertigung.

Planungsebenen

Das Produktionsprogramm wird auf drei Ebenen geplant:

• strategisch (langfristig): In welchen Produktfeldern will der Betrieb tätig sein? Welche neuen Produktarten werden entwickelt, welche Werke und Anlagen werden dafür gebraucht?
• taktisch (mittelfristig): Welche Produktarten und Ausführungen umfasst das Programm, wie breit und tief ist es, und welche Kapazitäten werden dafür aufgebaut oder angepasst?
• operativ (kurzfristig, meist bis zu einem Jahr): Welche Mengen werden in welchem Monat oder in welcher Woche gefertigt? Wie die Mengen auf die Perioden verteilt werden, zeigt das Kapitel „Produktionsmengen bei schwankendem Absatz planen“.

Je länger die Frist, desto gröber und unsicherer ist die Planung. Angaben in Jahren sind Richtwerte, die sich je nach Branche unterscheiden.

Die Produktionskontrolle prüft, ob die Fertigung erreicht hat, was geplant war. Sie vergleicht die Sollwerte der Planung mit den Istwerten, die Rückmeldungen der Arbeitsplätze, Messprotokolle und die Kostenrechnung liefern. Wo Soll und Ist auseinanderliegen, sucht sie die Ursache und stößt Maßnahmen an. Wie Fertigungsstörungen eingeordnet und Fehlerkosten bewertet werden, zeigt das Kapitel „Fertigungsstörungen und Fehlerkosten“.

Vier Kontrollbereiche

Die Ausschussquote ist der Anteil der Ausschussmenge an der gefertigten Menge in Prozent. Die Bereiche hängen eng zusammen. Ausschuss ist zugleich ein Qualitäts- und ein Mengenproblem: Die Gutmenge fehlt, Teile müssen nachgefertigt werden, der Termin gerät in Gefahr, und die Kosten steigen.

Für einen Auftrag über 4.000 Gehäuse plant die Kessendorf Antriebstechnik AG Materialkosten von 18.000 €, also 4,50 € je Gehäuse, und die Fertigstellung am Arbeitstag 212 des Betriebskalenders. Gefertigt werden 4.160 Gehäuse, davon sind 160 Ausschuss. Die Gutmenge erreicht damit die 4.000 Stück, die Ausschussquote beträgt 160 ÷ 4.160 × 100 ≈ 3,85 %. Weil 160 Gehäuse zusätzlich gefertigt werden mussten, wird der Auftrag erst am Arbeitstag 214 fertig, zwei Arbeitstage zu spät. Die Materialkosten liegen bei 4.160 × 4,50 = 18.720 €, also 720 € oder 4 % über dem Soll. Eine einzige Ursache, der Ausschuss, wirkt sich hier in drei Kontrollbereichen aus.

Vollprüfung oder Stichprobenprüfung

Bei der Vollprüfung (100-%-Prüfung) wird jedes Stück geprüft. Sie passt, wenn ein Fehler schwere Folgen hätte, etwa bei sicherheitsrelevanten Bauteilen, wenn nur wenige Stück gefertigt werden oder wenn eine automatische Prüfeinrichtung jedes Teil ohne großen Aufwand misst. Sie kostet viel Zeit und Geld. Wer große Mengen von Hand prüft, übersieht trotzdem Fehler, weil die Aufmerksamkeit nachlässt.

Bei der Stichprobenprüfung wird aus einer Lieferung oder einem Los eine zufällig gezogene Teilmenge geprüft, und aus dem Ergebnis wird auf das ganze Los geschlossen. Liegt die Zahl der fehlerhaften Teile in der Stichprobe nicht über einer vorher festgelegten Grenze, wird das Los angenommen, sonst zurückgewiesen oder Stück für Stück nachgeprüft. Wie groß die Stichprobe ist und wo die Grenze liegt, legt ein Prüfplan fest. Die Stichprobe ist günstiger, lässt aber ein Restrisiko: Einzelne fehlerhafte Teile können unentdeckt bleiben. Zerstört die Prüfung das Teil, etwa bei einem Zugversuch oder wenn eine Schweißnaht aufgeschnitten wird, kommt nur eine Stichprobe in Frage.

Außerdem kommt es darauf an, wer prüft. Bei der Selbstprüfung kontrollieren die Mitarbeitenden am Arbeitsplatz ihre eigene Arbeit, Fehler fallen dort auf, wo sie entstehen. Bei der Fremdprüfung prüft eine andere Stelle, etwa die Qualitätssicherung, mit unabhängigem Blick.

Prüfzeitpunkte

• Wareneingangsprüfung: Gelieferte Werkstoffe und Teile werden geprüft, bevor sie in die Fertigung gehen. Beim beiderseitigen Handelskauf muss der Käufer die Ware unverzüglich nach der Ablieferung untersuchen, soweit das nach ordnungsgemäßem Geschäftsgang machbar ist, und einen Mangel unverzüglich anzeigen (§ 377 Abs. 1 HGB).
• Fertigungsbegleitende Prüfung: Nach dem Rüsten wird das erste Teil geprüft (Erstteilprüfung), bevor die Serie läuft. Danach wird in Abständen nachgemessen, damit eine schleichende Abweichung nur wenige Teile betrifft.
• Endprüfung: Das fertige Erzeugnis wird vor dem Versand auf seine Funktion und auf Merkmale geprüft, die sich erst im fertigen Zustand messen lassen.

Je früher ein Fehler auffällt, desto weniger Arbeit steckt schon in dem fehlerhaften Teil und desto kleiner ist der Schaden. Ein Fehler, den erst der Kunde entdeckt, kostet zusätzlich Gewährleistung, Transporte und Vertrauen.

Von der Kontrolle zum Qualitätsmanagement

Kontrolle findet Fehler, verhindert sie aber nicht. Das Qualitätsmanagement setzt deshalb früher an. Es legt Qualitätsziele und Zuständigkeiten fest, beschreibt Abläufe so, dass Fehler gar nicht erst entstehen, wertet Prüfergebnisse und Kundenrückmeldungen aus und verbessert die Abläufe laufend nach dem PDCA-Zyklus. Ein Qualitätsmanagementsystem kann nach der Norm DIN EN ISO 9001 von einer unabhängigen Zertifizierungsstelle zertifiziert werden. Das Zertifikat bestätigt, dass das System die Anforderungen der Norm erfüllt. Eine Garantie, dass jedes Erzeugnis fehlerfrei ist, gibt es nicht. Es ist befristet und wird in regelmäßigen Audits überprüft. Wer Qualität als Aufgabe aller Abteilungen und Mitarbeitenden versteht, vom Einkauf bis zum Kundendienst, folgt dem Ansatz des Total Quality Management (TQM).

Bevor ein Auftrag in die Fertigung geht, muss feststehen, woraus das Erzeugnis besteht und wie es entsteht. Die erste Frage beantwortet die Stückliste, die zweite der Arbeitsplan. Beide liegen meist im ERP-System und sind die Grundlage für Materialbedarf, Auftragszeit und Terminierung.

Aufbau eines Erzeugnisses

Ein Erzeugnis setzt sich aus Baugruppen und Einzelteilen zusammen, Einzelteile entstehen aus Rohstoffen. Teile, die in mehreren Baugruppen vorkommen, heißen Wiederholteile, etwa eine genormte Schraube.

Ein Pkw-Anhänger der Kranzbeck Fahrzeugbau GmbH besteht aus einem Fahrgestell, einem Kastenaufbau und zwei Rädern. Zum Fahrgestell gehören ein Rahmen, eine Achse und 12 Schrauben M10, zum Kastenaufbau 4 Bordwände und 16 Schrauben M10. Jedes Rad besteht aus Felge, Reifen und 5 Radschrauben.
Je Anhänger braucht der Betrieb 12 + 16 = 28 Schrauben M10 und 2 × 5 = 10 Radschrauben. Für 150 Anhänger sind das 4.200 Schrauben M10 und 1.500 Radschrauben.

Drei Arten von Stücklisten

Im Beispiel steht die Schraube M10 in der Mengenübersicht einmal mit 28 Stück. In der Strukturstückliste erscheint sie zweimal: mit 12 Stück unter dem Fahrgestell und mit 16 Stück unter dem Kastenaufbau. Die Baukastenstückliste des Anhängers nennt nur Fahrgestell, Kastenaufbau und Räder; die Schrauben stehen in den Listen der beiden Baugruppen.

Bedarfsauflösung

Aus dem Primärbedarf, der Zahl der geplanten Erzeugnisse, ergibt die Stücklistenauflösung den Sekundärbedarf an Baugruppen, Teilen und Rohstoffen. Gerechnet wird Stufe für Stufe von oben nach unten: Menge je übergeordneter Einheit mal Bedarf dieser Einheit. Zieht man davon die verfügbaren Bestände ab, bleibt der Nettobedarf, den der Einkauf bestellt oder die Fertigung herstellt.

Arbeitsplan

Der Arbeitsplan legt für ein Teil oder eine Baugruppe die Arbeitsgänge in ihrer Reihenfolge fest. Zu jedem Arbeitsgang gehören Arbeitsplatz oder Maschine, Werkzeuge und Vorrichtungen sowie die Vorgabezeiten: Rüstzeit je Auftrag und Ausführungszeit je Stück. Mit diesen Zeiten berechnest du die Auftragszeit und planst die Termine.

Ist ein Auftrag geplant, muss er in die Werkstatt gelangen und dort termingerecht laufen. Die Fertigungssteuerung gibt Aufträge frei, legt die Reihenfolge an den Maschinen fest und vergleicht laufend Soll und Ist.

Auftragsfreigabe

Freigegeben wird ein Auftrag erst, wenn die Verfügbarkeitsprüfung zeigt, dass alles bereitsteht: das Material in der nötigen Menge, Maschinen und Personal im geplanten Zeitraum, Werkzeuge, Vorrichtungen und Prüfmittel sowie Zeichnung, Stückliste und Arbeitsplan. Fehlt etwas, bleibt der Auftrag gesperrt, sonst stünde er halb fertig in der Halle und bände Material und Platz. Mit der Freigabe entstehen die Fertigungspapiere, heute oft digital: Laufkarte mit den Arbeitsgängen, Materialentnahmeschein und Lohn- oder Rückmeldeschein.

Push oder Pull in der Werkstatt

Beim Push-Prinzip schiebt die Planung die Aufträge nach einem Zeitplan durch die Fertigungsstufen, gleich ob die nächste Stufe sie gerade braucht. Beim Pull-Prinzip holt sich jede Stufe erst Nachschub, wenn sie verbraucht hat. Das bekannteste Werkzeug dafür ist Kanban.

Kanban

Zwischen einer liefernden und einer verbrauchenden Stelle laufen Behälter mit fester Füllmenge um, an jedem hängt eine Karte. Ist ein Behälter leer, geht seine Karte zurück; sie ist der Auftrag, genau eine Behälterfüllung nachzufertigen. Die Zahl der Karten begrenzt so den Bestand zwischen beiden Stellen. Kanban passt bei gleichmäßigem Verbrauch, wenigen Varianten, kurzen Rüstzeiten und fehlerarmer Fertigung, kaum dagegen bei Einzelfertigung oder stark schwankendem Bedarf.

Die Polsterei der Sesselbau Wittenkamp GmbH holt Sesselgestelle aus der eigenen Gestellfertigung in Behältern zu je 20 Stück. Im Umlauf sind 4 Karten, zwischen beiden Stellen stehen also höchstens 80 Gestelle. Ist ein Behälter leer, geht dessen Karte an die Gestellfertigung, die genau 20 Gestelle nachfertigt. Ohne Karte fertigt sie nichts.

Betriebsdatenerfassung

Die Betriebsdatenerfassung (BDE) hält fest, was in der Fertigung tatsächlich geschieht: Beginn und Ende eines Arbeitsgangs, gefertigte Menge und Ausschuss (Auftragsdaten), Lauf- und Stillstandszeiten mit Störgrund (Maschinendaten) sowie Anwesenheit und Arbeitszeit je Auftrag (Personaldaten). Erfasst wird an Terminals, mit Scannern oder direkt über Sensoren der Maschinen. Im ERP-System zeigen die Daten Terminverzug und Engpässe, liefern Istzeiten für die Nachkalkulation und Werte für Kennzahlen wie Nutzungsgrad oder Ausschussquote.

Rationalisieren heißt, Erzeugnisse und Abläufe so zu ändern, dass der Betrieb dieselbe Leistung mit weniger Einsatz erbringt oder mit demselben Einsatz mehr. Ob das gelingt, zeigen Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Ansatzpunkte sind die Erzeugnisse, die Verteilung der Arbeit und die Organisation der ganzen Fertigung.

Standardisierung: Normung und Typung

Bei der Normung werden Einzelteile, Werkstoffe, Maße oder Prüfverfahren nach anerkannten Normen vereinheitlicht, etwa nach DIN, EN oder ISO. Eine genormte Schraube passt in jede Bohrung derselben Norm und ist bei vielen Lieferanten erhältlich. Die Typung vereinheitlicht ganze Erzeugnisse oder Baugruppen: Statt vieler Einzelkonstruktionen gibt es wenige Grundtypen, aus denen die Varianten entstehen (Baukastenprinzip).

Die Hollstein Gartentechnik GmbH baut ihre vier Rasenmäher bisher mit vier verschiedenen Schubbügeln und neun Schraubensorten. Künftig bekommen alle Modelle denselben Schubbügel (Typung) und nur noch drei genormte Schraubensorten (Normung). Die Zahl der Teile sinkt, die Lose werden größer, der Einkauf bündelt Mengen, und das Lager führt weniger Artikel. Dafür unterscheiden sich die Modelle äußerlich weniger.

Spezialisierung und Arbeitsteilung

Wird eine Aufgabe in kleine, gleichartige Arbeitsgänge zerlegt, die immer dieselben Beschäftigten oder Maschinen ausführen, steigen Übung und Tempo, und die Anlernzeit sinkt. Zu weit getrieben, führt das zu Eintönigkeit, einseitiger Belastung und Abhängigkeit von wenigen Spezialisten. Gegenmittel sind der Wechsel zwischen Arbeitsplätzen (Jobrotation), die Erweiterung um gleichartige Aufgaben (Job-Enlargement) und die Anreicherung um planende und prüfende Aufgaben (Job-Enrichment), etwa in Gruppenarbeit.

Lean Production, TQM und Kaizen

• Lean Production richtet die Fertigung darauf aus, alles zu vermeiden, was dem Kunden keinen Wert bringt: Überproduktion, Bestände, Wartezeiten, unnötige Wege und Nacharbeit.
• Total Quality Management (TQM) macht Qualität zur Aufgabe aller Beschäftigten und Bereiche, vom Einkauf bis zum Kundendienst. Maßstab ist die Zufriedenheit der externen und der internen Kunden.
• Kaizen, im Deutschen meist kontinuierlicher Verbesserungsprozess (KVP), verbessert in vielen kleinen Schritten. Die Vorschläge kommen von den Beschäftigten vor Ort, umgesetzt wird nach dem PDCA-Zyklus.

Die drei Ansätze ergänzen sich: Lean gibt das Ziel einer verschwendungsarmen Fertigung vor, TQM den Qualitätsanspruch im ganzen Unternehmen, und Kaizen ist die Methode, mit der beides Schritt für Schritt erreicht wird.

In der Fertigung entscheidet sich, wie viel Material und Energie ein Erzeugnis verbraucht, welche Abfälle entstehen und mit welchen Stoffen die Beschäftigten umgehen. Nachhaltig fertigen heißt deshalb: sparsam, kreislauffähig und sicher.

Materialeffizienz

Jedes Kilogramm, das als Verschnitt, Späne oder Ausschuss endet, wurde eingekauft und bearbeitet und muss entsorgt werden. Ansatzpunkte sind Rohteile, die der Endform schon nahekommen, eng geschachtelte Zuschnitte, stabile Prozesse mit wenig Ausschuss und Rezyklate, also Rohstoffe aus aufbereiteten Abfällen. Den Erfolg misst der Materialausnutzungsgrad = Gewicht des Fertigteils ÷ Gewicht des eingesetzten Materials × 100.

Die Feldmark Antriebstechnik GmbH bezieht ein Getriebegehäuse als Gussrohling mit 8,0 kg. Nach dem Fräsen wiegt es 6,4 kg; der Ausnutzungsgrad beträgt 6,4 ÷ 8,0 × 100 = 80 %. Ein Rohling, der der Endform näher kommt, wiegt 7,0 kg. Der Ausnutzungsgrad steigt auf rund 91,4 %, und je Gehäuse fällt 1,0 kg weniger Späne an.

Energieeffizienz

Große Verbraucher sind Antriebe, Druckluft, Prozesswärme, Beleuchtung und Hallenheizung. Wirksam sind etwa: Leckagen im Druckluftnetz abdichten, Maschinen in Pausen abschalten statt im Leerlauf laufen lassen, Abwärme von Kompressoren zum Heizen nutzen. Unternehmen, die im Durchschnitt der letzten drei abgeschlossenen Kalenderjahre mehr als 7,5 Gigawattstunden Endenergie im Jahr verbraucht haben, müssen ein Energie- oder Umweltmanagementsystem einrichten (§ 8 Abs. 1 EnEfG).

Kreislaufwirtschaft

Für Abfälle gilt eine Rangfolge: vermeiden, zur Wiederverwendung vorbereiten, recyceln, sonst verwerten, etwa energetisch, und erst zuletzt beseitigen (§ 6 Abs. 1 KrWG). Wer Erzeugnisse entwickelt und herstellt, trägt die Produktverantwortung (§ 23 Abs. 1 KrWG): Die Produkte sollen ressourcenschonend, langlebig, reparierbar und gut verwertbar sein, und bei der Herstellung sollen vorrangig Rezyklate eingesetzt werden (§ 23 Abs. 2 Nr. 1 und 2 KrWG). In der Fertigung heißt das etwa: verschrauben statt verkleben, Werkstoffe trennbar halten, Späne sortenrein sammeln.

Gefahrstoffe

Lacke, Reiniger, Kühlschmierstoffe oder Klebstoffe können Gefahrstoffe sein. Bevor Beschäftigte damit arbeiten, beurteilt der Arbeitgeber die Gefährdung (§ 6 Abs. 1 GefStoffV, § 5 ArbSchG), gestützt vor allem auf das Sicherheitsdatenblatt des Lieferanten. Vorrang hat die Substitution, der Ersatz durch einen weniger gefährlichen Stoff oder ein anderes Verfahren (§ 7 Abs. 3 GefStoffV). Was an Gefährdung bleibt, wird in dieser Rangfolge verringert: zuerst durch geeignete, emissionsarme Verfahren und Arbeitsmittel, dann durch Schutzmaßnahmen an der Quelle wie eine Absaugung und durch organisatorische Maßnahmen, zuletzt durch persönliche Schutzausrüstung (§ 7 Abs. 4 GefStoffV). Die Beschäftigten erhalten eine schriftliche Betriebsanweisung (§ 14 Abs. 1 GefStoffV).

Wer viel Geld in die Entwicklung eines Erzeugnisses steckt, will nicht, dass ein Wettbewerber es einfach nachbaut. Die gewerblichen Schutzrechte geben dem Inhaber das ausschließliche Recht, das Geschützte zu nutzen, und verbieten Dritten etwa Herstellung, Angebot und Verkauf ohne seine Zustimmung (z. B. § 9 PatG, § 38 Abs. 1 DesignG). Angemeldet werden alle vier beim Deutschen Patent- und Markenamt (DPMA).

Die Höchstdauer gilt nur, solange die Gebühren für die Aufrechterhaltung oder Verlängerung gezahlt werden. Das Gebrauchsmuster ist schneller und billiger zu haben als das Patent, steht aber auf unsicherem Grund: Weil niemand die Voraussetzungen geprüft hat, kann es später gelöscht werden, wenn sich zeigt, dass die Erfindung nicht neu war.

Neuheit: erst anmelden, dann zeigen

Neu ist, was vor der Anmeldung nicht öffentlich bekannt war. Beim Patent zählt dazu auch eine Vorstellung durch den Erfinder selbst, etwa auf einer Messe (§ 3 Abs. 1 PatG). Gebrauchsmuster und Design sind nachsichtiger: Eigene Veröffentlichungen bleiben beim Gebrauchsmuster sechs Monate (§ 3 Abs. 1 GebrMG), beim Design zwölf Monate vor der Anmeldung unberücksichtigt (§ 6 DesignG).

Die Hollstein Gartentechnik GmbH hat ein Schnellwechselsystem entwickelt, mit dem sich das Mähmesser ohne Werkzeug tauschen lässt. Die Mechanik ist eine technische Erfindung, für sie kommen Patent und Gebrauchsmuster infrage. Das neu gestaltete Gehäuse kann sie als Design eintragen lassen, den Namen der neuen Modellreihe als Marke. „Rasenmäher“ allein ginge als Marke nicht, weil das Wort die Ware nur beschreibt.

Bei Verletzung

Wer ein Schutzrecht ohne Zustimmung nutzt, kann auf Unterlassung in Anspruch genommen werden; handelt er vorsätzlich oder fahrlässig, schuldet er außerdem Schadensersatz (§ 139 PatG, § 24 GebrMG, § 42 DesignG, § 14 Abs. 5 und 6 MarkenG). Alle vier Rechte gelten nur in Deutschland. Für andere Staaten sind eigene Anmeldungen nötig, etwa eine Unionsmarke für die ganze EU oder ein europäisches Patent.