Wie eine simultane Planung die Serienfertigung verändert

Gestörte Lieferketten und Produktionsrückgänge – die Corona-Krise hat die Industrie noch immer fest im Griff. Viele Unternehmen rechnen damit, dass sich auch im kommenden Jahr die Lage kaum entspannt, sich branchenabhängig sogar noch zuspitzen könnte. Daher haben die meisten Betriebe bereits Lehren aus der Pandemie gezogen.

Laut einer Studie des Fraunhofer Instituts vom Dezember 2020 haben von 237 befragten Betrieben des verarbeitenden Gewerbes 59 Prozent ihre Produktionsabläufe umstrukturiert. Und in einer aktuellen Studie des Aachener Softwarehauses INFORM unter rund 190 Führungskräften aus dem Logistik- und Supply Chain Management halten 93 Prozent die Digitalisierung für entscheidend, um auf Krisen resilienter zu agieren. Daher haben 63 Prozent der Befragten bereits Digitalisierungsprojekte im Bereich der Produktionsplanung- und -steuerung angestoßen oder geplant.

Komplexität der Produktion beherrschen

Unternehmen mit Serienfertigung erkennen dabei zunehmend, dass ein wesentlicher Faktor für ihre Wertschöpfung die Produktionsplanung ist. Mit einer zielgerichteten Digitalisierung wollen Betriebe ihre Transparenz erhöhen, die Prozesskette beschleunigen und die Komplexität der Planung beherrschbar machen. „Diese Ziele lassen sich für die gesamte interne Supply Chain nur erreichen mit einer simultanen Planung, die alle einfließenden Faktoren gleichzeitig betrachtet und über die komplette interne Versorgungskette synchronisiert“, erklärt Stefan Auerbach, Experte für die Optimierung von Produktionsprozessen vom Aachener Softwarehaus INFORM. Das Unternehmen entwickelt seit rund 30 Jahren unter anderem Software für die integrierte Planung der internen Supply Chain.

Eine Frage der Methode

„Wenn Unternehmen der Prozessindustrie wie Kosmetik-, Pharma-, Lebensmittel- oder Getränkehersteller ihre Produktionsplanung mithilfe von Softwaresystemen optimieren wollen, dann geht es nicht nur um die Auswahl eines Tools. Es geht vor allem um die Methode, die hinter einer Software steht“, so Auerbach weiter. Schließlich geht es darum, alle Abläufe so zu planen, dass am Ende ein machbarer, kostenoptimaler und termintreuer Produktionsplan entsteht. „Dazu jedoch muss man in der Lage sein, alle Einflussgrößen von der Materialverfügbarkeit bis hin zur Durchlaufterminierung parallel zu planen“, erläutert Stefan Auerbach von INFORM.

Vollständige Transparenz statt Planungs-Chaos

Simultane Produktionsplanung ist ein softwaregestützter, integrierter Planungsansatz. Damit stellen Unternehmen auf der Grundlage errechneter Produktions- und Absatzprognosen sicher, dass sie Rohwaren pünktlich beschaffen und zeitgleich auch die vorhandenen Kapazitäten und erforderlichen Vorproduktionen berücksichtigen. „Unternehmen sind so in der Lage, die häufig isoliert betrachteten Vorgaben der Bereiche Vertrieb, Beschaffung, Produktion und strategische Geschäftsentwicklung in einen abteilungsübergreifenden Planungsprozess zu integrieren“, erklärt Auerbach.

Die Notwendigkeit manueller Eingriffe in den Planungsprozess lassen sich auf ein Minimum reduzieren, da die Planungssoftware alle relevanten Einflussfaktoren und Parameter gleichzeitig und über alle Produktionsstufen hinweg simultan erfasst und berücksichtigt. „Unternehmen erhalten so eine vollständige Transparenz über die Gesamtsituation ihrer Bestände und dispositiven Aufgaben“, so Stefan Auerbach von INFORM.

Schrittweise planen hat ausgedient

Ohne ein spezialisiertes System ist die Planung eines termingerechten und effizienten Ablaufs ein Kraftakt – zeitintensiv und umständlich. Immerhin stellen sich viele Fragen: Sind genügend Rohmaterialien vorhanden? Welche Vorprodukte sind bis wann zu produzieren? Gibt es saisonal bedingte Sonderaufträge? Verfügt die Fertigung über ausreichend Maschinenkapazität, um sowohl Standardaufträge als auch Sonderaufträge termingerecht fertigzustellen?

Bei dem Versuch, aus den Antworten auf diese Fragen einen optimalen Produktionsplan zu erstellen, erweist sich häufig die Vorge­hensweise als die Ursache der Probleme – zumal sich die Schnelligkeit als auch die Komplexität unserer Arbeitswelt deutlich erhöht hat. „Die klassische Planung geht stufenweise vor – ohne ganzheitlichen Blick“, sagt Optimierungsexperte Auerbach von INFORM. Die Primärbedarfe überführt man zunächst in eine Materialbedarfs- und Losgrößenplanung. Es folgen Durchlaufterminierung und Kapazitätsausgleich, bevor ein finaler Plan steht.

Innerhalb dieses Prozesses führen die unüberschaubaren, mehrstufigen Abhängigkeiten immer wieder zu aufwendigen Korrekturen. „Bei einer solchen Vorgehensweise besteht die Aufgabe des Planers häufig nur darin, einen Weg zu einem machbaren Plan zu finden. Mit entsprechender Software jedoch kann er das berechnete Ergebnis in die Praxis umsetzen!“

Liefertreue und Kundenzufriedenheit verbessern

Im Gegensatz zur Schritt-für-Schritt Planung vernetzt spezialisierte Software die drei wesentlichen Teilbereiche, die innerhalb der Supply Chain für eine optimale Produktionsplanung entscheidend sind: Prognose, Beschaffungs- und Produktionsplanung. Dazu führt sie ohne Medienbrüche alle Informationen auf einer Plattform zusammen. „Das Herzstück einer solchen Software ist ein speziell entwickeltes, algorithmisches Optimierungsmodell“, so Auerbach.

Die Software berechnet die Bestellvorschläge, die beim Lieferanten unter Berücksichtigung der jeweiligen Einflussfaktoren kostenoptimal bestellt werden sollen. Gleichzeitig plant sie die Fertigungsaufträge unter Berücksichtigung der Materialverfügbarkeit sowie der tatsächlich verfügbaren Kapazitäten über den gesamten Planungshorizont machbar ein.

Zusätzlich berechnet das System kostenoptimal sowie dynamisch die Losgrößen, und zwar ebenfalls über den kompletten Planungshorizont, um die Kapazitäten effizient auszulasten und die Bestände auf allen Produktionsstufen zu minimieren. „Auf diese Weise reduzieren Anwender Fehlmengen nachhaltig. Außerdem verbessert sich durch eine erhöhte Liefertreue auch die Kundenzufriedenheit“, sagt Auerbach.

Erfolg in einem dynamischen Markt mit vielen Unbekannten

Von den Vorteilen einer simultanen Produktionsplanung ist auch der Kosmetikhersteller Babor überzeugt. Das Familienunternehmen mit 700 Mitarbeitenden fertigt 2.500 Kosmetikprodukte auf der Grundlage von circa 15.000 Komponenten, die weltweit beschafft werden. Zum Teil muss Babor die natürlichen Rohstoffe für die Kosmetika bis zu eineinhalb Jahre im Voraus ordern. Darüber hinaus führt die Produktvielfalt zu einer hohen Komplexität in den Bereichen Beschaffung und Produktionsplanung mit direkten Auswirkungen auf die Absatzplanung.

Rupert Freutsmiedl, Director Supply Chain Management & Member of the Executive Committee bei BABOR erklärt: „Irgendwann mussten wir diese Komplexität anders managen. Auf der Grundlage von Daten aus dem ERP-System und klassischer Tabellenkalkulation konnte nicht mehr abgeleitet werden, was wann wo bestellt und dann produziert werden konnte und sollte, und wie wir dabei noch die vorhandenen Kapazitäten optimal ausnutzen, alle Lieferzusagen einhalten und Bestands-und Lagerkosten minimieren.“

Seit 2015 setzt der Kosmetikhersteller für die Produktionsplanung die Software ADD*ONE Simultanplanung von INFORM ein. In Sachen Transparenz, Effizienz und Agilität hat BABOR seither große Fortschritte gemacht. „Zum einen greifen alle Kolleginnen und Kollegen im SCM sowie in der Produktions- und der Absatzplanung auf dieselben Daten zu. Änderungen sind sofort für alle sichtbar. Damit konnten wir einen völlig neuen Grad an Transparenz erreichen“, so Freutsmiedl.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist das „Management by Exception“: „Anstatt wie früher jedes Produkt und jeden Produktionsschritt einzeln zu planen, müssen wir uns heute lediglich um die Ausnahmen kümmern, was zu einer enormen Effizienzsteigerung führt.“ Und Stefan Auerbach von INFORM ergänzt: „Der intelligente Algorithmus der Software berechnet automatisch die optimale Produktion bei begrenzten Kapazitäten und deckt damit in der Regel ungefähr 90 Prozent aller Vorgänge ab. Nur beim Rest der Fälle ist ein manuelles Eingreifen erforderlich. Simultane Produktionsplanung ist damit die perfekte Symbiose aus Mensch und Mathematik.“

Darüber hinaus unterstützt die Software BABOR auch bei der Umsetzung seiner Nachhaltigkeitsstrategie. So errichtet das Unternehmen derzeit in Eschweiler den nach eigenen Angaben nachhaltigsten Kosmetikproduktionsstandort weltweit. Ziel ist, dass das Gebäude mittelfristig weitgehend energieautark arbeitet. „Zusätzlich reduzieren wir mit der simultanen Produktionsplanung unsere Ressourcenverschwendung im Beschaffungs- und Produktionsprozess deutlich“, so Freutsmiedl.

INFORM ist der Pionier für Simultanplanung

Lange Zeit war die simultane Produktionsplanung nur ein theoretisches Konzept. Einerseits war die vorhandene Hardware für derartig komplexe Berechnungen nicht ausgelegt. Andererseits waren auch die zur Verfügung stehenden Algorithmen nicht ausgereift genug. „INFORM ist es jedoch als erstes Unternehmen gelungen, die Theorie praxistauglich zu machen“, sagt Stefan Auerbach. Hochspezialisierte Algorithmen sind heute in der Lage, für einen machbaren Produktionsplan mehrere hunderttausend Variablen und mehrere Millionen Nebenbedingungen gleichzeitig zu durchzurechnen. Die Simultanplanung erlaubt es produzierenden Unternehmen heute, ihre Produktionsplanung aus einem völlig neuen Blickwinkel zu betrachten.