Produktionskapazität: Strategien zur Steigerung von Produktivität und Effizienz

Unternehmen der Fertigungsindustrie sind stets bestrebt, ihre verfügbaren Ressourcen optimal zu nutzen, um die Produktivität zu steigern und die Produktionskosten zu senken. Angesichts des heutigen Wettbewerbsdrucks investieren Hersteller zunehmend in eine präzise Produktionsplanung und -steuerung, um die Durchlaufzeiten unter Kontrolle zu halten.

Die Berechnung der Produktionskapazität ist einer der grundlegenden Schritte, mit denen Hersteller die maximale Produktionsleistung ihrer Anlagen ermitteln können.

Darüber hinaus stützen sich Hersteller auf Zahlen zur Produktionskapazität, um fundierte Finanzpläne zu erstellen und das Unternehmenswachstum genau zu prognostizieren. Daher müssen Unternehmen ihre Produktionskapazität korrekt berechnen, um ihre geschäftlichen Entscheidungen langfristig darauf abstimmen zu können.

Dieser Leitfaden befasst sich ausführlich mit dem Thema Produktionskapazität und geht dabei über die Grundlagen hinaus, um effektive und umsetzbare Strategien zur Steigerung der Produktivität und Effizienz in der Fertigung aufzuzeigen. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.

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Die Produktionskapazität ist die maximale Produktmenge, die ein Unternehmen unter Einsatz seiner verfügbaren Ressourcen innerhalb eines bestimmten Zeitraums herstellen kann. Diese Kennzahl ist wichtig, da sie die grundlegenden geschäftlichen Entscheidungen eines Herstellers sowohl kurz- als auch langfristig beeinflusst.

Wenn beispielsweise ein produzierendes Unternehmen eine größere Anzahl größerer Aufträge abwickeln möchte, müssen die Entscheidungsträger wissen, ob der Betrieb den Anstieg der Nachfrage ausreichend bewältigen kann. Darüber hinaus nutzen Hersteller die Produktionskapazität als Grundlage für Entscheidungen zur Personalauslastung sowie für Investitionsentscheidungen, unter anderem in Bezug auf Maschinen, Anlagen und Einrichtungen.

Daher ist es für Hersteller wichtig, die Produktionskapazität ihres Betriebs zu kennen, da diese sowohl für administrative als auch für betriebliche Entscheidungen maßgeblich ist und es den Unternehmen ermöglicht, ihre Produktionseffizienz zu maximieren.

Jeder Hersteller möchte das Beste aus den vorhandenen Anlagen herausholen. Doch bevor man die Produktion steigern kann, benötigt man einen zuverlässigen Überblick darüber, wie die Kapazitäten tatsächlich ausgelastet sind. Diesen Überblick zu gewinnen, ist schwieriger, als es scheint.

Engpässe und Ausfallzeiten
Jede Produktionslinie hat ihre Schwachstellen. Wenn Sie diese nicht im Blick behalten, können Sie nur raten. Ein einzelnes Gerät, das zu langsam läuft, eine Reihe ungeplanter Ausfälle oder ein unausgewogener Arbeitsablauf können den Durchsatz unbemerkt drosseln. Wenn sich das Problem erst in Ihren Zahlen bemerkbar macht, sind Sie bereits im Rückstand und müssen sich beeilen, um den Rückstand aufzuholen.

Personal- und Einsatzplanungsgrenzen
Maschinen laufen nicht von selbst. Ausbildungslücken, Personalmangel oder starre Einsatzpläne können die Produktion bremsen, selbst wenn die Anlagen einsatzbereit sind. Saisonale Schwankungen verschärfen das Problem noch: Mal fehlt es an Personal, mal zahlen Sie für Arbeitskräfte, die Sie nicht voll auslasten können.

Alter der Anlagen und Wartung
Ältere Anlagen bedeuten oft längere Wartungszeiten und weniger Einblick in die Leistung. Sie funktionieren zwar vielleicht noch, aber wenn Sie sich auf Ihr Bauchgefühl oder reaktive Reparaturen verlassen, unterschätzen Sie, wie viel Sie die Ausfallzeiten tatsächlich kosten.

Nachfrageschwankungen
Prognosen reichen nur bis zu einem gewissen Grad. Ein plötzlicher Auftragsansturm oder ein unerwarteter Einbruch können Ihre Pläne über Nacht über den Haufen werfen. Ohne flexible Möglichkeiten zur Anpassung der Kapazitäten laufen Sie Gefahr, Ihren Kunden zu viel zu versprechen oder Kapital in Lagerbeständen zu binden, die sich nicht verkaufen lassen.

Wie bereits erläutert, liefern Produktionskapazitäten Führungskräften und Geschäftsleitern wichtige Informationen, um weitreichende Entscheidungen bezüglich ihres Betriebs zu treffen.

Die Ermittlung der Produktionskapazität eines Fertigungsunternehmens hängt von der Art des jeweiligen Betriebs ab. So unterscheidet sich beispielsweise die Berechnung der Produktionskapazität bei einem Betrieb mit großer Produktvielfalt und geringen Stückzahlen erheblich von der eines Unternehmens mit hoher Stückzahl, das Massenproduktion betreibt.

Die erste Hürde beim Aufbau Ihrer Produktionskapazität ist die Ermittlung der Maschinenstundenzahl. Damit ist die potenzielle Anzahl an Stunden gemeint, in denen eine Maschine zur Herstellung von Produkten genutzt werden kann.

Maschinenstundenleistung = Anzahl der einsatzfähigen Maschinen × Anzahl der Arbeitsstunden

Auf dieser Grundlage können Sie die Produktionskapazität für einen Betrieb berechnen, der eine einzige Produktart herstellt, indem Sie die Zeit berücksichtigen, die für die Herstellung eines einzelnen Artikels benötigt wird.

Daher lautet die Formel für die Produktionskapazität:

Produktionskapazität pro Einzelstück = Maschinenstundenkapazität ÷ Zeitaufwand für die Herstellung eines Einzelstücks

Nehmen wir als Beispiel ein Textilunternehmen, das T-Shirts mit Aufdrucken herstellt. Die Mitarbeiter arbeiten täglich 8 Stunden und nutzen dabei 20 DTG-Drucker (Design-to-Garment), um T-Shirts herzustellen. Die Mitarbeiter benötigen 15 Minuten, um ein T-Shirt fertigzustellen.

Maschinenstundenleistung = 8 × 20 = 160 Maschinenstunden

Zeitaufwand für die Herstellung eines Hemdes = 0,25 Stunden

Produktionskapazität = 160 ÷ 0,25 = 640 T-Shirts pro Tag

Für Unternehmen, die ihren Betrieb ausweiten möchten, gibt es verschiedene Möglichkeiten, ihre Produktionskapazität zu erhöhen. Hier einige Beispiele:

Weitere Arbeitsschichten einführen: Ein produzierendes Unternehmen kann seine Produktionskapazität steigern, indem es die für die Produktion zur Verfügung stehende Zeit verlängert. Dies kann durch die Einführung von Überstundenzuschlägen geschehen, um die Mitarbeiter zu motivieren, zusätzliche Stunden zu arbeiten.

Alternativ können Hersteller auf einen Schichtbetrieb umstellen. Verschiedene Mitarbeitergruppen sorgen dafür, dass die Maschinen länger laufen, wodurch die Produktionskapazität erheblich gesteigert wird.

Produktion auslagern: Manchmal laufen Ihre Maschinen zwar auf Hochtouren, reichen aber dennoch nicht aus, um die Nachfrage der Verbraucher zu decken. Fertigungsunternehmen können ihre Produktionskapazität erhöhen, indem sie Aufträge an einen Auftragsfertiger auslagern, um die Nachfrage kurzfristig zu decken.

lean manufacturing einführen: Lean manufacturing sorgen dafür, dass die Produktionsabläufe so effizient wie möglich ablaufen, indem sie verschiedene Formen von Verschwendung beseitigen, die in einer Produktionsstätte auftreten können.

Daher zielen alle Maßnahmen darauf ab, sicherzustellen, dass Maschinen und Mitarbeiter darauf hinarbeiten, mehr Produkte zu liefern.

Verbesserung der Anlageneffizienz: Durch eine vorausschauende Maschinenwartung wird sichergestellt, dass die Anlagen stets in einem einwandfreien Betriebszustand sind. Dadurch kommt es zu weniger Maschinenstillständen, die den Produktionsbetrieb unterbrechen.

Durch die Maximierung derGesamtanlageneffektivität (OEE) können Unternehmen ihre Produktionskapazität geringfügig steigern.

Investieren Sie in neue Maschinen: Sofern Ihr Budget es zulässt, können Sie neue Maschinen anschaffen, um die Produktionsleistung zu steigern. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn die vorhandenen Anlagen bereits voll ausgelastet sind, Ihren Kapazitätsanforderungen aber dennoch nicht gerecht werden. Solche Investitionen sollten Unternehmen, die langfristig wachsen möchten, unbedingt in Betracht ziehen, während Outsourcing für Unternehmen, die beispielsweise aufgrund saisonaler Schwankungen eine kurzfristige Lösung für Lieferengpässe suchen, die bessere Option sein kann.

Kapazitätsentscheidungen geben den Ton an, wie gut Sie mit Nachfrageschwankungen umgehen können. Wählen Sie den falschen Weg, und Sie könnten am Ende mit ungenutzten Anlagen, verspäteten Lieferungen oder an den falschen Stellen gebundenem Kapital dastehen. Ein Rahmenkonzept bietet Ihnen eine strukturierte Methode, um diese Entscheidungen zu durchdenken.

1) Lead-, Lag- und Match-Strategien

Die meisten Hersteller verfolgen bei ihrer Expansion einen der folgenden drei Ansätze:

• Leitgedanke: Schaffen Sie zusätzliche Kapazitäten, bevor die Aufträge eingehen. Das funktioniert, wenn die Märkte schnell wachsen, aber wenn die Prognose daneben liegt, müssen Sie die Kosten selbst tragen.

• Verzögerung: Warten Sie mit einer Investition, bis sich eine Nachfrage abzeichnet. Das schont zwar Ihre Liquidität, aber Sie hinken der Nachfrage stets hinterher, und die Erholung dauert länger.

• Anpassung: Erhöhen Sie die Kapazität in kleineren Schritten. So bleiben Sie näher am tatsächlichen Bedarf, auch wenn dies höhere Anforderungen an die Planung und die tägliche Transparenz stellt.

Jeder Ansatz tauscht ein Risiko gegen ein anderes ein. „Lead“ bedeutet hohe Anfangsinvestitionen, „Lag“ birgt das Risiko unzufriedener Kunden, und „Match“ sorgt für Flexibilität, erfordert aber eine engere Abstimmung.

2) Szenarioplanung und Prognosen

Kein Plan bleibt unverändert. Wenn Sie verschiedene Nachfrageszenarien erstellen – also Best-Case-, Worst-Case- und Mittelszenario –, können Sie im Voraus entscheiden, wie Sie reagieren werden, wenn sich die Zahlen ändern. Die Prognose ist wichtig, aber noch wichtiger ist es, eine klare Antwort parat zu haben, wenn der Umsatz um 15 % über oder unter Ihren Erwartungen liegt.

Umsetzung in die Praxis
Nehmen wir ein mittelgroßes Elektronikwerk, das jährlich um etwa 10 % wächst. Dort entscheidet man sich für den „Match“-Ansatz:

• In den nächsten sechs Monaten führen sie eine zweite Schicht ein und schulen die Bediener im Umgang mit verschiedenen Maschinen.

• Im Laufe des folgenden Jahres kaufen sie modulare Ausrüstung, die sich je nach Auftragsvolumen skalieren lässt.

• In mehr als 18 Monaten planen sie, eine Zweiglinie in einer anderen Anlage zu eröffnen.

Sie legen für jede Phase bestimmte Auslösepunkte fest. Wenn die Auftragszahlen einen bestimmten Wert überschreiten, gehen sie einen Schritt weiter. Wenn die Nachfrage nachlässt, halten sie inne. Auf diese Weise sind sie nicht an einen einzigen Kurs gebunden und können sich an veränderte Bedingungen anpassen.

Jede Produktionslinie hat eine Schwachstelle. Das ist der Kern der Theorie der Engpässe (TOC): Die Produktionsleistung wird durch den langsamsten Schritt bestimmt, ganz gleich, wie gut alles andere läuft.

So sieht TOC in der Praxis aus
Bei TOC geht es nicht darum, alles auf einmal zu beheben. Es geht darum, den Schritt zu identifizieren, der Sie zurückhält, und die Maßnahmen darauf abzustimmen. Der Zyklus läuft wie folgt ab:

• Finde die Einschränkung.

• Hol so viel wie möglich aus dem heraus, was du bereits hast.

• Stellen Sie sicher, dass andere Prozesse dies unterstützen und nicht behindern.

• Falls erforderlich, sollten Investitionen getätigt oder Prozesse angepasst werden, um die Kapazität zu erweitern.

• Dann fangen Sie mit der nächsten Einschränkung von vorne an.
  

Anstatt die Ressourcen zu sehr zu verzetteln, üben Sie dort Druck aus, wo er am meisten bewirkt.

Engpässe erkennen und beseitigen
Engpässe sind nicht immer auf den ersten Blick erkennbar. Manchmal handelt es sich um die üblichen Verdächtigen wie eine langsame Maschine. In anderen Fällen sind es die Qualitätskontrolle, die Verpackung oder sogar das Warten auf Freigaben. Sie erkennen sie an langen Warteschlangen, übermäßigen Wartezeiten oder an Mitarbeitern, die untätig herumstehen. Durch die Abbildung des Prozesses, die Zeitmessung der einzelnen Schritte oder den Einsatz Produktionsüberwachung lassen sich diese versteckten Verzögerungen aufdecken.

Sobald man die Einschränkung identifiziert hat, geht es nicht nur darum, sie zu beseitigen, sondern sie auf eine höhere Ebene zu heben. Das könnte bedeuten:

• Ausfallzeiten durch bessere Wartungsroutinen reduzieren

• Verkürzung der Zykluszeit durch Schulungen oder Reduzierung der Rüstzeiten

• Ich mache ein bisschen Überstunden, damit es weiterläuft

• Kleine Puffer einbauen, damit der Engpass nie versiegt
  

Und sobald man diese Einschränkung gelöst hat, taucht schon die nächste auf. Das ist zu erwarten. Jedes Mal, wenn man diesen Zyklus wiederholt, verschiebt man die Obergrenze ein wenig nach oben.

Puffer und Gleichgewicht
TOC fordert zudem den intelligenten Einsatz von Puffern. Dabei geht es nicht nur um große Lagerbestände, sondern um Zeit- und Kapazitätspuffer, die den Engpass vor Störungen schützen. Ein kleiner WIP-Puffer vor der langsamsten Station kann den Betrieb aufrechterhalten, selbst wenn es im vorgelagerten Bereich zu Störungen kommt. Ein Zeitpuffer danach kann Verzögerungen bei der Prüfung oder schwankende Aufgaben im nachgelagerten Bereich auffangen.

Gleichzeitig soll der Rest der Fertigungslinie nicht gegen den Zweck arbeiten. Durch den Linienausgleich werden die anderen Stationen aufeinander abgestimmt, sodass Sie nicht eine Verzögerung gegen eine andere eintauschen. Das Ziel ist es, den Arbeitsfluss gleichmäßig zu halten und sicherzustellen, dass die Engpasser immer dort ansetzen, wo es am wichtigsten ist.

Das Kapazitätsmanagement sieht je nach Art des Betriebs, den Sie leiten, ganz unterschiedlich aus. Die Hebel, die in einer Auftragsfertigung den Ausschlag geben, lassen sich nicht immer auf eine Fertigungslinie übertragen, und der Versuch, ein Modell auf ein anderes zu übertragen, führt in der Regel zu Frustration.

High-Mix- vs. Low-Mix-Fertigung
In High-Mix-Umgebungen ist die Vielfalt selbst der Engpass. Die Produktion von Dutzenden von SKUs an einem einzigen Tag bedeutet ständige Umrüstungen, Werkzeugwechsel und Einarbeitungsphasen. Hier lassen sich Kapazitätsgewinne oft eher durch die Reduzierung der Komplexität als durch das Streben nach Geschwindigkeit erzielen. Das könnte bedeuten:

• Einsatz von SMED zur Verkürzung der Umrüstzeiten

• Standardisierung der Einstellungen, wo immer dies möglich ist

• Mitarbeiter vielseitig ausbilden, damit man nicht von einem einzigen Bediener für eine bestimmte Maschine abhängig ist

• Digitale Arbeitsanweisungen zur Verkürzung der Einarbeitungszeit bei weniger vertrauten Produkten

Bei der Produktion mit geringer Produktvielfalt und hohen Stückzahlen kehrt sich das Bild um. Da die Arbeit repetitiv ist, lassen sich die größten Gewinne durch einen gleichmäßigen Arbeitsfluss erzielen. Hier kommt es vor allem auf die Ausbalancierung der Fertigungslinie, die Automatisierung und die Betriebsverfügbarkeit an. Schon wenige Minuten ungeplanter Ausfallzeit können sich auf das gesamte System auswirken und Stunden an Produktionsausfall verursachen.

Diskrete Industrie vs. Prozessindustrie
Hersteller in der diskreten Industrie wie Elektronik, Automobilbau und Maschinenbau haben häufig mit Montage, Prüfung und Nacharbeit zu kämpfen. Ihre Planung dreht sich um Zeit, verfügbare Materialien und die Möglichkeit, die Anlagen zwischen den Produktionsläufen neu zu konfigurieren.

In der Prozessindustrie – etwa in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmabranche – gelten andere Regeln. Das Tempo wird in der Regel durch Chargenzeiten, Reinigungszyklen und gesetzlich vorgeschriebene Aufbewahrungsfristen bestimmt. Bei der Kapazität kommt es weniger auf die Maschinengeschwindigkeit an als vielmehr darauf, wie man plant, Abläufe aufeinander abstimmt und Übergänge gestaltet, ohne wertvolle Zeit durch Wartezeiten zu verlieren.

• Stapelplanung und Reihenfolgeplanung

• CIP-Durchlaufzeiten

• Lager- oder Bereitstellungsfläche

Diese Details sind oft wichtiger als die Ausführungsgeschwindigkeit einer einzelnen Zeile.

Kapazitätshebel im Kontext
Ein Automobilwerk und ein Lebensmittelwerk stehen vor unterschiedlichen Engpässen. Die Automobilproduktion basiert in der Regel auf taktgesteuerter Montage; Kapazitätssteigerungen werden dadurch erzielt, dass Stillstandzeiten an einer Station reduziert oder modulare Robotersysteme eingesetzt werden, um mehr Varianten bearbeiten zu können.

In der Lebensmittelproduktion sind Reinigungszyklen und die Vorbereitung der Produktionsschritte die Hauptursachen für Kapazitätsengpässe. Kleine Änderungen – wie beispielsweise die Verkürzung der Umrüstzeiten zwischen den Chargen, die Anpassung der Chargengrößen oder eine bessere Vorbereitung der Zutaten – können weitaus mehr Kapazitäten freisetzen als der Versuch, die Anlagen schneller laufen zu lassen.

Zusammenfassung
Die Struktur Ihrer Branche bestimmt die Art Ihrer Engpässe. Ein einziges Rahmenkonzept passt nicht für jeden Fall. Je besser Ihr Ansatz auf Ihre betriebliche Realität abgestimmt ist, desto größer sind Ihre Chancen, echte Fortschritte zu erzielen.

Eine der besten Möglichkeiten, die Produktionskapazität effektiv zu berechnen und zu maximieren, besteht darin, digitale Tools und Systeme zu nutzen, um Produktionsdaten Ihres Betriebs zu erfassen und zusammenzufassen.

Beispielsweise nutzen Unternehmen mit Tulip entwickelte Apps, Tulip die in ihren Betrieben eingesetzten Anlagen und Maschinen miteinander zu vernetzen und Echtzeitdaten zu erfassen, die als Grundlage für Kapazitätsprognosen dienen. Darüber hinaus Tulip sich Tulip zur Digitalisierung von Arbeitsanweisungen und Wartungsverfahren einsetzen, wodurch Ineffizienzen vermieden werden, die durch manuelle Eingaben entstehen können.

Leistungssteigerungen ergeben sich daraus, dass Sie Ihre tatsächlichen Grenzen kennen und diese direkt angehen, z. B. Engpässe, Ausfallzeiten oder Personalengpässe. Nutzen Sie Planungsrahmenwerke (Lead, Lag, Match), um Ressourcen auf die Nachfrage abzustimmen, und passen Sie Ihren Ansatz an die Gegebenheiten Ihrer Branche und Ihres Produktmixes an.

Wenn Sie erfahren möchten, wie Tulip Ihnen dabei helfen Tulip , Ihre Produktionskapazität und Produktivität zu maximieren, wenden Sie sich noch heute an einen unserer Mitarbeiter!