Feinplanungs-Software: Die neun ultimativen Must-Haves!

Ohne eine softwaregestützte Feinplanung ist es kaum mehr möglich, den Herausforderungen einer modernen und kundenorientierten Produktion, dem Trend zur kundenindividuellen Fertigung, volatilen Beschaffungsmärkten und nicht zuletzt dem zunehmenden Fachkräftemangel gerecht zu werden. Im folgenden Artikel möchten wir einen Überblick darüber geben, was eine moderne Feinplanungssoftware leisten muss und welche Einflussfaktoren im Feinplanungsprozess zu berücksichtigen sind.

Die Feinplanung ist ein wesentlicher Schritt im Produktionsmanagement, der die detaillierte zeitliche und ressourcenbezogene Zuordnung von Aufträgen, Maschinen und Arbeitskräften innerhalb des Produktionsprozesses plant und koordiniert. Entsprechendes Ziel einer Feinplanungssoftware ist es, die Effizienz und Produktivität zu maximieren, indem Engpässe minimiert, Durchlaufzeiten verkürzt und Produktionsziele optimiert werden. Im Rahmen der Optimierungsläufe werden Faktoren wie Kapazitätsauslastung, Material- und Personalverfügbarkeit, Maschinen- und Arbeitsplatzrestriktionen, Rüstzeiten sowie Liefertermine berücksichtigt

Aufgabe einer Feinplanungssoftware ist es, einen nach Zielkriterien optimierten und umsetzbaren Produktionsplan zu erstellen.

Abgrenzung einer Feinplanungssoftware zur Plantafel

Feinplanungssoftware wie GANTTPLAN und Plantafeln sind zwei unterschiedliche Ansätze zur Planung und Steuerung von Produktionsprozessen. Während Feinplanungssoftware hochentwickelte computergestützte Systeme sind, die zur Erstellung detaillierter Produktionspläne komplexe Algorithmen und Optimierungstechniken verwenden, sind Plantafeln oftmals physische Tafeln oder Whiteboards, die rein zur Visualisierung und Kommunikation von Produktionsplänen verwendet werden.

Entsprechend unterscheidet sich die digitale Feinplanung wie folgt von einer einfachen Plantafel:

• Feinplanung ist automatisch: Moderne Feinplanungssoftware ermöglicht es, Daten automatisch aus einem führenden System (in der Regel einem ERP-System) und dem Shopfloor (in der Regel einem MES- oder MOM-System) zu extrahieren, diese Daten zu verplanen und selbständig wieder in die Peripheriesysteme zurückzuschreiben – Produktionspläne in das ERP-System und Belegungspläne in das MES- bzw. MOM-System.

• Feinplanung ist zentral: Die moderne Feinplanungsphilosophie löst sich von der isolierten Betrachtung der Planungsprozesse, in denen dezentral und hierarchisch absteigend grob- und feingeplant sowie bis zur Maschine planerisch feinjustiert wird. Eine Feinplanungssoftware bündelt diese Kompetenzen zur koordinierten Erstellung eines Produktions- bzw. Belegungsplans. Sie ist der Single Point of Truth der Produktionsplanung.
• Feinplanung ist echtzeitnah: Oberstes Ziel der Feinplanung ist es, in einem dynamischen Bestell-, Produktions-, Lager- und Lieferprozess jederzeit handlungsfähig zu sein. Oder anders ausgedrückt: Bei der modernen Feinplanung steht das Agieren vor dem Reagieren. Dies wird erreicht, indem auf komplexe Störungen und Einflüsse schnell reagiert und die Planung entsprechend angepasst werden kann.

• Feinplanung ist optimiert: Ein Feinplanungssystem muss die Möglichkeit bieten, die Planung anhand verschiedener Zielkriterien ganzheitlich zu optimieren. Hier stoßen insbesondere Planungslösungen auf Excel-Basis schnell an ihre Grenzen.

• Feinplanung ist ortsunabhängig und kollaborativ: Eine moderne Feinplanungs-Lösung sollte webbasiert sein und in einer serviceorientierten Architektur zum Einsatz kommen. Damit ist das Tool über einen Web-Browser auf jedem Gerät und plattformunabhängig verfügbar. Anwendende erhalten so Planungssicherheit – auch beispielsweise aus dem Home-Office heraus.

Wie Feinplanungssoftware bei Maschinenausfällen hilft

Sobald alle Anlagen & Maschinen und deren Verfügbarkeiten im System gepflegt sind, kann eine moderne Feinplanungssoftware die im Arbeitsplan hinterlegten Alternativmaschinen sofort in den Planungslauf einbeziehen. Dabei werden abweichende Faktoren der Alternativmaschine wie Geschwindigkeitsfaktoren (schneller oder langsamer), benötigte Qualifikationen von Bedienern, teurere Personalbindung oder generell höhere variable Kosten in den Optimierungsläufen berücksichtigt. Die Software prüft auch, ob eine Ersatzplanung überhaupt notwendig ist, z.B. bei nicht terminkritischen Aufträgen auf der ausgefallenen Maschine.

Vorteile eines Feinplanungstools für die Verwaltung von Maschinenausfällen:

• Temporäres Hinterlegen von Stillstandszeiten der defekten Maschine
• Hinterlegen begrenzter Kapazitäten in Form von Geschwindigkeitsfaktoren, z.B. bei reduzierter Leistung einer Maschine
• Automatische Berücksichtigung von maschinenspezifischen Restriktionen (z.B. Mitarbeiterqualifikationen) bei der Belegung von Alternativmaschinen
• Automatische Berücksichtigung der Verfügbarkeit maschinenspezifischer Werkzeuge und entsprechender Alternativen
• Schnell verfügbare, transparente und auftragsgenaue Informationen über kritische Liefertermine inklusive Alternativterminvorschläge

Feinplanungssoftware ohne Personalplanungsmodul: Möglich, aber nicht empfehlenswert

Für die Personal(einsatz)planung stellt sich konkret die Frage, ob sie der Produktionsplanung vor- oder nachgelagert sein soll. Beides hat unternehmensspezifische Vor- und Nachteile. In der Praxis wird die Personal(einsatz)planung jedoch häufig der Produktionsplanung vorgelagert. Das heißt, sie ist ein Inputfaktor für die Feinplanung der Produktion, wodurch Personal als Ressource und damit als Engpass betrachtet wird.

Vier Aspekte, die bei der Implementierung der Personal(einsatz)planung in die Produktionsfeinplanung zu berücksichtigen sind:

• Schichtplanung mit Sonderzeiten für Ausnahmen, um geplante und ungeplante Personalausfälle jederzeit im Planungslauf berücksichtigen zu können
• Planung mit Mitarbeiterqualifikationen, um die Zuordnung in arbeitsplatzbezogene und arbeitsplan- bzw. vorgangsbezogene Qualifikationen abbilden zu können. Dies gibt Auskunft darüber, wo ein Mitarbeiter eingesetzt werden kann und welche Arbeiten er ausführen darf.
• Planung von Mitarbeitergruppen, um große Mitarbeiterpools auf Gruppenebene zusammenfassen und planen zu können. Dies ermöglicht mehr Flexibilität bei der Personal(einsatz)planung
• Planung mitarbeiterbezogener Kosten, um die stark variierenden Kosten von Mitarbeiterstunden je nach gewählten Zielkriterien der Planungsoptimierung berücksichtigen zu können

Fertigungshilfsmittel & Werkzeuge im Feinplanungsprozess

Je nach Unternehmen und Branche spielen Fertigungshilfsmittel (FHM) im Produktionsprozess eine mehr oder weniger große Rolle. Eine besonders wichtige Kategorie unter den FHM sind die Werkzeuge. Dabei kann es sich sowohl um klassische Montagewerkzeuge handeln, die in der Industrie vielfältig eingesetzt werden, als auch z.B. um Werkzeuge im Revolver einer CNC-Maschine oder um spezielle Werkzeugsätze* in der Spritzgussfertigung.

Werden die Restriktionen eines Werkzeugs nicht adäquat abgebildet, kann dies schnell zu mangelhaften Planungsergebnissen führen. So kann es passieren, dass die einem Arbeitsplatz zugeordneten Reihenfolge- bzw. Belegungspläne nicht in der geplanten Sequenz abgearbeitet werden können, weil z.B. zugeordnete Werkzeuge bereits an anderen Maschinen oder Arbeitsplätzen gerüstet sind. Der erstellte Produktionsplan ist dann im schlimmsten Fall nicht umsetzbar.

Durch die detaillierte Pflege im Planungstool können die Einflüsse der Fertigungshilfsmittel auf den Feinplanungsprozess besonders gut abgebildet werden, so u.a. durch

• prozess- oder eigenschaftsbedingte Ausfallzeiten der Fertigungshilfsmittel durch eigene Sonderzeiten und Schichtmodelle,
• prozess- oder eigenschaftsbedingte Einflüsse der Fertigungshilfsmittel auf die Maschinengeschwindigkeit,
• spezifische Eigenschaften der Fertigungshilfsmittel und deren Einfluss auf die Optimierung von Rüstzeiten und
• planungsrelevante Logiken der Fertigungshilfsmittel (etwa die Einplanung von Sperrzeiten).

* Werkzeugsätze sind Zusammenstellungen von Einzelwerkzeugen, die fertigungsspezifisch eingesetzt werden. Neben den eingesetzten Einzelwerkzeugen müssen auch die Werkzeugsätze in einem Feinplanungstool verwaltet und einsatzoptimiert werden, um z.B. rüstminimale Produktionssequenzen zu erzeugen.

Materialbedarfsplanung: Ohne sie keine Feinplanung

Die Materialbedarfsplanung, die den Materialbedarf für die Herstellung oder den Verkauf von Produkten ermittelt, hat einen enormen Einfluss auf die Feinplanung. Ein so genanntes MRP-System (Material-Requirements-Planning) berechnet den Materialbedarf auf der Grundlage des aktuellen Lagerbestands und des prognostizierten Bedarfs aus der Produktionsplanung (Aufträge), den Absatzprognosen und den Lieferzeiten. Ausgehend vom Bedarfstermin (z.B. dem bestätigten Liefertermin) wird der spätestmögliche Bestell- bzw. Produktionstermin ermittelt.

Der Materialbedarfsplanungslauf analysiert alle benötigten Materialmengen, stellt Verknüpfungen zu Stücklisten und Bestandsdaten her und generiert auftragsrelevante Bestellvorschläge bzw. Fertigungsaufträge, die auf Wunsch automatisiert abgewickelt werden können. Ein modernes Feinplanungswerkzeug sollte zudem die Bildung komplexer Auftragsnetze aus Fremdbeschaffung und Eigenfertigung abbilden können.

Die Integration des Materialbedarfsplanungslaufs (MRP-Lauf) in den Feinplanungsprozess kann sehr unterschiedlich aussehen:

• Die gesamte Materialbedarfsplanung wird im vorgelagerten ERP-System durchgeführt und das Feinplanungswerkzeug wird mit Informationen aus dem „Fremdsystem“ versorgt. In diesem Fall werden Fertigungsaufträge inkl. der entsprechenden Stücklisten an das Feinplanungstool übergeben. Die Bestandsüberwachung und notwendige Bestellaufträge verbleiben im ERP-System.
• Der Materialbedarfsplanungslauf wird direkt im Feinplanungstool durchgeführt und mit Informationen aus dem ERP gespeist (z.B. Bestellungen/Aufträge, Arbeitspläne, Listen und Bestände).
• Unterschiedlich ausgeprägte Hybridprozesse, bei denen je nach Ausprägung Teile des MRP-Laufs im ERP-, andere Teile im Feinplanungstool ablaufen.

Im Feinplanungslauf werden die ermittelten Produktionsvorschläge zu Fertigungsaufträgen umgewandelt und bestenfalls nach definierten Zielkriterien priorisiert. Dies kann sowohl im Feinplanungstool als auch im ERP-System erfolgen.

Im Sinne der Feinplanung hat die Materialbedarfsplanung somit das Ziel, einen optimierten und realisierbaren Belegungsplan für die Produktion zu ermöglichen.

In Projekten zur Einführung von Feinplanungslösungen nimmt die Validierung der Materialbedarfsplanung erfahrungsgemäß einen großen Raum ein und ist für den erfolgreichen Einsatz einer solchen Software von großer Bedeutung.

Rüstzeitmanagement und Rüstzeitoptimierung

„Fasse alle Arbeitsgänge so zusammen, dass die gleichen Materialien mit möglichst wenigen Rüstvorgängen auf den vorhandenen Maschinen hergestellt werden können!“ So hilfreich diese Möglichkeit dem einen oder anderen bereits erscheinen mag, handelt es sich dabei noch lange nicht um eine Rüstoptimierung, sondern bestenfalls um eine Art Rüstaufwandsminimierung. Für eine rüstoptimale Reihenfolgeplanung müssen zusätzliche Kriterien in die Betrachtung einfließen, wie z.B. die Berücksichtigung

• von Werkzeugen bzw. Werkzeugsätzen,
• von vorgegebenen festen Sequenzen durch DoP-Nummern bzw. IDs,
• von Lagerrestriktionen,
• von bereichsübergreifenden Vorgängen und
• von Rüstmatrizen zur Anwendung material- und prozessspezifischer Rüstzeiten.

Ziel der Rüstoptimierung ist es also, eine gesamtoptimale und abgestimmte Produktionssequenzierung über alle Fertigungsbereiche hinweg zu erreichen. Dabei ist es in den seltensten Fällen ratsam, den gesamten Produktionsplan rein auf die Optimierung von Rüstprozessen auszurichten. Zu empfehlen ist die Anwendung von Zielkriterien und die Kombination bzw. Gewichtung dieser, um etwa Termin-, Personalkosten-, Fertigungskosten-, Kapitalbindungskosten-, Kapazitäts-, und/oder Durchlaufzeitrestriktionen zusätzlich in den Planungslauf zu integrieren.

Schnittstellen zu vor- und nachgelagerten Systemen

Da eine Feinplanungssoftware keine vom betrieblichen Kontext entkoppelte Insellösung darstellt, sind Schnittstellen ein zentrales Thema. Von wesentlicher Bedeutung ist die Verbindung mit dem vorgelagerten ERP-System, um den bidirektionalen Austausch von planungsrelevanten Stamm- und Bewegungsdaten, wie Fertigungsaufträge, Arbeitspläne, Stücklisten, Bestellungen oder Bestandsinformationen zu gewährleisten.

Um die in der Feinplanung erstellten Produktionspläne einem echtzeitnahen Realitätscheck aus dem Shopfloor zu unterziehen, bieten sich zudem auch Schnittstellen zur Betriebsdatenerfassung (BDE) bzw. Maschinendatenerfassung (MDE) an. Diese umfassen u.a. Rückmeldungen über Arbeitsfortschritte, ungeplante Störungen, geplante Wartungsarbeiten sowie Personal- und Materialverfügbarkeiten.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Feinplanungslösungen auf zwei zentralen schnittstellenrelevanten Datensäulen stehen:

• Eigentliches Planungsmodell mit allen planungsrelevanten Stammdaten: Übersicht über alle weitgehend statischen Daten wie angelegte Arbeitsplätze, Arbeitspläne, Personaldaten, Stücklisten, Schichtmodelle usw. und
• Planungsrelevante Bewegungsdaten: Übersicht über dynamische Daten, die sich regelmäßig ändern wie Fertigungsaufträge, Kundenbedarfe, Lagerbedarfe, Prognosebedarfe, Bestellungen, Bestände, usw. 

Je nach Erwartungen an die Ergebnisse des Feinplanungsprozesses und abhängig von den eigenen betrieblichen Gegebenheiten, können Schnittstellen zu und aus dem Feinplanungstool sehr unterschiedlich gestaltet werden, etwa in Form von

• Einfachen dateibasierte Schnittstellen wie .csv, .txt oder .xml,
• SQL-Datenbankschnittstellen zum Austausch relevanter Tabelleninformationen oder
• Online-Schnittstellen mit direktem bidirektionalem Zugriff auf die Peripheriesysteme wie ERP- und/oder MES-System.

Automatische Planung und manuelles Eingreifen sind kein Widerspruch, sondern angestrebter Workflow

Anders als bei rein manuellen Systemen bekommt der Nutzer einer Feinplanungssoftware einen automatisch vorgefertigten Plan. Die Qualität der Pläne ist dabei insbesondere davon abhängig, wie viele Regeln im System hinterlegt wurden. Sind alle Regeln hinterlegt, ist die Planqualität 100% und der Produktionsplan kann so 1:1 übernommen und in die Fertigung übergeben werden. Die Planungsrealität sieht jedoch anders aus und eine Planqualität von 100% ist schwer zu erreichen. Erfahrungsgemäß spricht man bei einer Planqualität von 95%, was im Umkehrschluss einen manuellen Anpassungsaufwand von fünf Prozent bedeutet, von einem sehr guten Plan und einer realistischen Zielgröße bei der Einführung einer Feinplanungssoftware. Denn bereits diese fünf Prozent manueller Anpassungsaufwand sind zeitintensiv und bedürfen einer gewissen Erfahrung der Planerinnen und Planer. Die eingesparte Zeit können Planerinnen und Planern dafür aufwenden, bei Problemen in der Fertigung ad-hoc reagieren und Plananpassungen vornehmen zu können.

Die notwendigen manuellen Eingriffe können dabei am PC oder mobilen Endgeräten durch Drag & Drop der Aufträge direkt im Leitstand angepasst werden. Anders als bei der optimierten automatischen Planung, kann bei manuellen Eingriffen auch ohne bestimmte Restriktionen gearbeitet werden. Diese Option sollte aber sehr bewusst und aktiv (aus)gewählt werden, da das Risiko besteht, dass Aufträge verplant werden, obwohl bspw. Personale, Materialien oder Werkzeuge nicht verfügbar sind.

Reports & Visualisierung: Mit einer Feinplanungssoftware die Zukunft ins Hier und Heute holen

Durch immer komplexere Fertigungsprozesse und den Trend zur kundenindividuellen Fertigung wird die Produktionsplanung in vielen Unternehmen immer unübersichtlicher. Können einzelne Fertigungsaufträge noch gut überblickt werden, ist die schiere Menge und Komplexität ohne Software nicht mehr zu überblicken, geschweige denn zu steuern. Entsprechend richtet eine moderne digitale Feinplanung den Blick auf die zu planende (nahe) Zukunft. Und zwar aus der Perspektive des Hier und Jetzt. Dazu werden neben den eigentlichen Planungsfunktionalitäten auch vielfältige, individuell anpassbare Visualisierungs-, Reporting- und Dashboard-Funktionalitäten zur Verfügung gestellt. Dabei gibt es vielfältige Möglichkeiten, wovon wir zwei kurz näher vorstellen möchten:

• Leitstand: Ein auf Ganttcharts beruhendes Visualisierungstool zur Darstellung von Vorgängen und Aufträgen in Form von Zeitintervallen. Der Leitstand ermöglicht es, die Produktions(fein)planung aus unterschiedlichen Perspektiven, etwa aus der Sicht von Maschinen eines Bereichs oder eines Fertigungsauftrages (Darstellung der Gesamtdurchlaufzeit über alle Ressourcen) zu betrachten. Ein zusätzlich wichtiger Aspekt im Leitstand ist die Einfärbung der Balkendiagramme nach spezifischen Aspekten, beispielsweise gleiche Farben für gleiches Material, gleiche Auftragsfamilien, gleicher Arbeitsplatz oder Mitarbeiter. Moderne Feinplanungslösungen sollten es Usern zudem erlauben, eigene Farbzuweisungen und Filter anzulegen, um bspw. alle Aufträge eines speziellen Kunden kenntlich zu machen.
• Reports stellen individuell konfigurier- und filterbare sowie farblich anpassbare Übersichten in Form von Listen und/oder Grafiken dar. Streng genommen ist der Leitstand somit bereits ein komplexer Report. Andere mögliche Reports sind Auslastungsreports auf Zeitintervallebene (Bsp.: Auslastung der Maschine X beträgt in drei Wochen 70 Prozent, Maschine Y hat an folgenden Tagen freie Kapazitäten), Engpass- bzw. Verspätungsreports und/oder Wartezeiten von Ressourcen oder Belegungspläne von Ressourcen wie Mitarbeiter, Arbeitsplätze oder Werkzeuge.

Nutzererlebnis & Konfigurierbarkeit: Professionelle Business-Software darf auch Spaß machen

In der agilen und dynamischen Welt der digitalen Feinplanung ist es wichtig, dass eine Software nicht nur funktional, sondern auch optisch ansprechend und intuitiv bedienbar ist. Eine moderne Benutzeroberfläche mit flachen Hierarchien, Drag-and-Drop-Funktionen und einer klaren Darstellung der komplexen Planungsprozesse erleichtert die Einarbeitung und motiviert die Anwender zur aktiven Nutzung der Software.

Im Vergleich zu Desktop-Anwendungen ermöglichen Web-Anwendungen in der Produktions(fein)planung eine schnellere Anzeige, eine einfachere Navigation sowie die Online-Betrachtung des Leitstandes an jedem beliebigen mobilen Endgerät. Grafische Reports direkt im Leitstand sind per Mouseover einfach einsehbar. So sind Auslastung und Engpässe schnell erkennbar.

Der Einsatz einer Web-Applikation mit serviceorientierter Architektur bringt alle Beteiligten auf den gleichen, aktuellen Informationsstand. Die Planungsverantwortlichen erhalten somit nicht nur eine Arbeitserleichterung durch digitalisierte und automatisierte Prozesse, sondern auch eine höhere Transparenz. Mehrere Mitarbeitende können sich so ohne Zeitverzögerung zu Reaktionen auf geänderte Rahmenbedingungen austauschen. Eine robustere vorausschauende Planung ist so viel besser möglich. Echtes kollaboratives Arbeiten zieht damit auch in der Produktionsplanung ein.

Moderne Feinplanungssoftware sollte zudem umfassende Konfigurationsmöglichkeiten bieten, um sie an die individuellen Bedürfnisse des Unternehmens anzupassen. Dazu gehört die Einrichtung einer detaillierten Nutzerverwaltung, die Definition von Schnittstellen zu anderen Systemen, die Anpassung des Planungsverhaltens an die spezifischen Prozesse des Unternehmens und die Möglichkeit, individuelle Dashboards und Berichte zu erstellen.

Fazit

Abschließend lässt sich festhalten, dass eine Feinplanungssoftware eine entscheidende Rolle für Unternehmen spielen. Sie ermöglicht eine effiziente Ressourcenallokation, verbessern die Planungsgenauigkeit und tragen zur Steigerung der Produktivität bei. Durch die Automatisierung von Prozessen und die Integration verschiedener Funktionen können Unternehmen ihre Produktionsabläufe optimieren und wettbewerbsfähig bleiben. Es ist jedoch wichtig, die Bedürfnisse und Anforderungen des Unternehmens sorgfältig zu analysieren und die passende Softwarelösung auszuwählen, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.