Fertigungsabläufe: Arten, Aufbau und Optimierung in der Praxis

Was sind Fertigungsabläufe?

Ein Fertigungsablauf ist die definierte Abfolge aller Schritte, die notwendig sind, um aus Rohmaterial ein fertiges Produkt zu machen. Vom Moment, in dem das Material an der Maschine bereitgestellt wird, über jeden einzelnen Bearbeitungsschritt, jede Qualitätsprüfung, jedes Rüsten und jeden Transport bis zum fertigen Teil in der Verpackung.

Das klingt geradlinig. In der Praxis ist es das selten. In den meisten Fertigungen gibt es Dutzende von Schritten, die ineinandergreifen. Maschinen, die aufeinander warten. Materialien, die zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein müssen. Werkzeuge, die gewechselt werden. Prüfungen, die zwischen den Schritten stattfinden. Puffer, die sich bilden, obwohl sie nicht geplant waren.

Der Fertigungsablauf beschreibt nicht nur, was passiert, sondern auch in welcher Reihenfolge, an welcher Maschine, mit welchem Werkzeug und in welcher Zeit. Er ist das Rückgrat jeder Produktion. Und er ist der Ort, an dem Effizienz gewonnen oder verloren wird.

Dieser Artikel erklärt, welche Fertigungsarten es gibt, wie ein typischer Ablauf aufgebaut ist, wo Verluste im Ablauf entstehen, wie sie sichtbar gemacht werden und wie die Praxis der Ablaufoptimierung aussieht.

Fertigungsarten im Vergleich

Nicht jede Fertigung funktioniert gleich. Die Art, wie der Fertigungsablauf organisiert ist, hängt von der Losgröße, der Produktvielfalt und dem Automatisierungsgrad ab. Die folgende Tabelle zeigt die wesentlichen Fertigungsarten und ihre Auswirkungen auf den Ablauf:

SYMESTIC ist optimiert auf die Serien-, Massen- und Chargenfertigung. Also auf diskrete Fertigungsprozesse, bei denen zählbare Produkte in möglichst hohen Losgrößen in kurzer Zeit produziert werden.

Aufbau eines typischen Fertigungsablaufs

Unabhängig von der Fertigungsart folgt jeder Ablauf einer grundlegenden Struktur. Die folgende Tabelle zeigt die typischen Phasen eines Fertigungsablaufs und was in jeder Phase passiert:

Wo im Fertigungsablauf die Verluste entstehen

Jede Phase des Fertigungsablaufs hat spezifische Verlustquellen. Die größten Verluste entstehen nicht dort, wo die Maschine offensichtlich stillsteht, sondern in den Übergängen zwischen den Phasen und in den Momenten, in denen die Maschine zwar läuft, aber nicht optimal:

Zwischen Auftragsfreigabe und Rüsten: Der Auftrag ist im System freigegeben, aber das Material steht noch nicht bereit. Oder das Werkzeug ist noch an einer anderen Maschine. Oder die Information über die Parametereinstellungen fehlt. Diese Wartezeiten sind in den meisten Fertigungen nicht transparent, weil sie keiner Maschine zugeordnet werden.

Während des Rüstens: Rüstzeiten gehören zu den am meisten unterschätzten Verlustquellen. Nicht weil einzelne Rüstvorgänge so lange dauern, sondern weil die Streuung enorm ist. Derselbe Werkzeugwechsel kann bei einem Bediener 15 Minuten dauern und bei einem anderen 35 Minuten. Ohne automatische Messung fällt das nicht auf, weil es keinen Vergleichswert gibt.

Während der Produktion: Hier liegen die klassischen OEE-Verluste: Mikrostopps, Taktzeitabweichungen, ungeplante Stillstände, Ausschuss. Die Maschine läuft, aber nicht mit der Geschwindigkeit, die sie könnte. Oder sie stoppt alle 10 Minuten für 20 Sekunden. Oder sie produziert Teile, die am Linienende als Ausschuss identifiziert werden.

An den Übergängen zwischen Stationen: Wenn Maschine A schneller produziert als Maschine B verarbeiten kann, baut sich ein Puffer auf. Wenn Maschine B schneller ist, steht sie und wartet. Diese Engpässe verschieben sich je nach Produkt und Auftrag und sind ohne Echtzeit-Monitoring nicht erkennbar.

Wie Fertigungsabläufe in der Praxis transparent gemacht werden

Bei Meleghy Automotive (internationaler Automobilzulieferer, Umform-, Füge- und Beschichtungsprozesse, Werke in Deutschland, Spanien, Tschechien und Ungarn) wurde die OEE-Erfassung an den wichtigsten Prozessschritten in allen Werken aufgebaut. Bidirektionale Anbindung an SAP R3 über ABAP IDoc: Mapping von Maschinenzyklen zu Fertigungsaufträgen, Rückspielen der Daten ins ERP für vollständige Transparenz. Bidirektionale Anbindung an CASQ-it (Böhme und Weihs) um Stichproben zu triggern. Der modulare Baukasten ermöglicht eigenständige Skalierung durch Meleghy. Skalierung innerhalb von 6 Monaten auf die Werke Wilnsdorf, Gera, Brandýs (CZ), Bernsbach, Reinsdorf und Miskolc (HU). Ergebnis: 10 % Reduktion von Stillstandszeiten, 7 % Verbesserung der Ausbringung, 5 % Verbesserung der Verfügbarkeit.

Bei Schmiedetechnik Plettenberg (metallverarbeitender Betrieb, Schmiedeprozesse, stark variierende Auftragsgrößen) fehlte die durchgängige Transparenz über den Fertigungsablauf. Produktionsdaten wurden überwiegend manuell erfasst, Maschinenzustände waren nur begrenzt sichtbar, Abweichungen wurden oft erst im Nachgang erkannt. Die Einführung begann direkt in der Fertigung: erste Maschine angebunden, Datenpunkte definiert, Dashboards live konfiguriert. Nahtlose Anbindung an das bestehende ERP InforCOM. Sobald ein Fertigungsauftrag im ERP freigegeben wird, stehen alle relevanten Arbeitsgänge, Maschineninformationen und Zeitdaten automatisch in SYMESTIC bereit. Rückmeldungen fließen direkt zurück. Ergebnis: Echtzeittransparenz über Maschinen, Schichten und Aufträge, weniger Stillstände durch schnellere Ursachenanalyse, weniger fehleranfällige manuelle Datenerfassungen.

In beiden Fällen war der entscheidende Punkt nicht die Neugestaltung des Fertigungsablaufs, sondern seine Sichtbarmachung. Erst wenn jeder Schritt gemessen wird, vom Rüsten über die Produktion bis zur Rückmeldung, werden die tatsächlichen Verluste im Ablauf erkennbar.

Fertigungsablauf mit und ohne digitale Erfassung

Häufige Fragen zu Fertigungsabläufen

Was ist der Unterschied zwischen Fertigungsablauf und Produktionsprozess?
Ein Produktionsprozess ist ein einzelner Bearbeitungsschritt: Spritzgießen, Fräsen, Schweißen, Montieren. Ein Fertigungsablauf ist die vollständige Sequenz aller Produktionsprozesse, die ein Teil durchläuft, vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt. Der Fertigungsablauf umfasst zusätzlich die Rüstvorgänge, Transporte, Puffer, Prüfungen und Rückmeldungen zwischen den einzelnen Prozessen.

Wo ist der größte Hebel zur Verbesserung von Fertigungsabläufen?
In den meisten Fertigungen liegt der größte Hebel nicht in den einzelnen Bearbeitungsschritten, sondern in den Übergängen: Rüstzeiten, Wartezeiten, Liegezeiten, Anfahrverluste. Diese Zeiten machen oft 30-50 % der gesamten Durchlaufzeit aus, werden aber selten gemessen, weil sie keinem Produktionsprozess zugeordnet sind. Der erste Schritt ist, sie sichtbar zu machen.

Braucht man ein MES, um Fertigungsabläufe zu optimieren?
Optimieren kann man auch ohne MES. Messen kann man ohne MES nicht zuverlässig. Der Kern der Frage ist: Wie gut sind die Daten, auf deren Basis Verbesserungen durchgeführt werden? Wenn Rüstzeiten geschätzt, Stillstände aus dem Gedächtnis dokumentiert und Stückzahlen am Schichtende hochgerechnet werden, dann basiert jede Optimierung auf unvollständigen Informationen. Ein MES liefert die automatische, lückenlose Datenbasis, die eine gezielte Optimierung erst ermöglicht.

Wie hängen Fertigungsablauf und OEE zusammen?
OEE misst die Effektivität einer einzelnen Maschine oder Anlage innerhalb des Fertigungsablaufs. Sie zeigt, wie gut diese eine Station ihre Aufgabe erfüllt. Der Fertigungsablauf ist das Gesamtbild: Alle Stationen, alle Übergänge, alle Puffer. Eine Maschine kann eine OEE von 85 % haben und trotzdem der Engpass des gesamten Ablaufs sein, wenn die Stationen davor und danach schneller sind. Deshalb reicht es nicht, OEE pro Maschine zu betrachten, sondern der gesamte Ablauf muss transparent sein.

Was passiert, wenn der Fertigungsablauf nicht zum Produkt passt?
Das kommt häufiger vor als gedacht. Ablaufsequenzen, die für ein Produkt optimal sind, können für ein anderes Produkt auf derselben Linie suboptimal sein. Unterschiedliche Taktzeiten an den einzelnen Stationen führen zu Puffern oder Wartezeiten. In der Praxis zeigt sich das oft erst, wenn ein Produktwechsel stattfindet und die Durchlaufzeit plötzlich deutlich ansteigt, obwohl die OEE der einzelnen Maschinen gleich bleibt. Die Lösung ist, den Ablauf nicht nur für das Hauptprodukt, sondern für das gesamte Produktportfolio zu analysieren.

Über den Autor:

Martin Brandel

MES Consultant und Projektleiter bei der symestic GmbH. Über 30 Jahre Erfahrung in industrieller Automatisierung und Maschinenanbindung. Dipl.-Ing. Nachrichtentechnik.