APS-Systeme erklärt: Wann automatische Produktionsplanung sinnvoll wird

Die Vorstellung ist verlockend: Alle Aufträge ins System, Knopf drücken, und die Software legt jeden Arbeitsgang so auf die Maschinen, dass alle Termine gehalten und möglichst wenig gerüstet wird. Das ist das Versprechen eines APS-Systems – Advanced Planning and Scheduling. Und in Betrieben, die die Voraussetzungen dafür haben, hält es das Versprechen.

Die Voraussetzungen sind der Punkt. Dieser Beitrag erklärt, was ein APS tut, was es dafür braucht, warum es in einem Betrieb mit zehn Maschinen meist schlechter plant als der Meister und wann sich die Automatik trotzdem lohnt.

Was ein APS-System tut

Ein APS nimmt Fertigungsaufträge mit Arbeitsgängen, Zeiten und Terminen, kennt die Maschinen mit Kapazitäten und Arbeitszeiten, und berechnet mit einem Algorithmus eine Belegung: welcher Arbeitsgang wann auf welcher Maschine. Dabei berücksichtigt es Reihenfolgeabhängigkeiten (Fräsen erst nach Drehen), Rüstzeiten, die vom vorherigen Auftrag abhängen, Alternativmaschinen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, Personal, Werkzeuge, Material – je nach System mehr oder weniger davon.

Das Ergebnis ist ein Plan, der nach einem Ziel optimiert ist: minimale Verspätung, minimale Rüstzeit, maximale Auslastung, oder eine Gewichtung daraus. Und es entsteht in Sekunden, auch bei tausend Aufträgen auf hundert Maschinen – das ist die Leistung, die kein Mensch erbringen kann.

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Was ein APS voraussetzt

Der Algorithmus ist nur so gut wie seine Daten, und er braucht alle:

• Jede Rüstzeit, abhängig vom Vorgänger. Nicht „Rüsten 30 Minuten“, sondern eine Matrix: von Spannmittel A nach B 20 Minuten, von A nach C 50 Minuten, von C nach A 45 Minuten. Bei zehn Spannmitteln sind das hundert Werte je Maschine.
• Jede Alternativmaschine mit Faktor. Dass der Arbeitsgang auch auf Fräse 2 laufen kann, aber 30 Prozent länger braucht und ein anderes Programm.
• Jede Abhängigkeit. Dass Fräsen nach Drehen kommt, dass zwischen Härten und Schleifen 24 Stunden liegen müssen, dass Prüfen nur mit dem einen Messmittel geht.
• Jede Kapazitätsänderung. Urlaub, Krankheit, Wartung, Spätschicht – im Voraus, im System.
• Jede Regel, die der Meister im Kopf hat. Dass der neue Mitarbeiter das Spannmittel C nicht kann. Dass Fräse 2 bei Guss Probleme macht. Dass der Kunde von 4715 ohnehin erst Freitag abholt.

Fehlt davon die Hälfte – und in einem kleinen Betrieb fehlt sie immer –, berechnet das APS einen Plan, der auf dem Papier optimal ist und in der Halle nicht funktioniert. Der Meister baut ihn dann um, und das APS hat außer Kosten nichts gebracht.

Warum der Meister im kleinen Betrieb besser plant

In einem Betrieb mit zehn Maschinen und vierzig offenen Aufträgen ist die Reihenfolgeentscheidung überschaubar: je Maschine vier bis acht Blöcke, und die Regeln dafür – rote Termine zuerst, gleiche Aufspannungen zusammen, Engpass nie ohne Nachschub – lassen sich in fünf Minuten am Morgen anwenden. Der Meister kennt dabei die Dinge, die in keinem System stehen, und er kennt sie heute, nicht erst, nachdem jemand sie eingepflegt hat.

Was der Meister nicht gut kann, ist das Rechnen: Enden entlang der Arbeitszeit, Nacht und Wochenende überspringen, Folgearbeitsgänge nachziehen, Termine vergleichen. Das ist die Arbeitsteilung, die für kleine Betriebe funktioniert: Der Mensch legt die Reihenfolge fest, das Werkzeug rechnet die Zeiten. Eine Plantafel tut genau das – ohne Optimierer, aber mit Zeitachse, Terminampel und Konfliktprüfung. Die Regeln dazu stehen in Reihenfolgeplanung in der Produktion.

Der Unterschied ist nicht, dass die Tafel schlechter plant als das APS. Sie plant anders: Sie überlässt die Entscheidung dem, der die Halle kennt, und nimmt ihm das Rechnen ab.

Wann ein APS sinnvoll wird

Es gibt Betriebe, für die die Automatik der richtige Weg ist. Man erkennt sie an vier Merkmalen:

1. Zu viele Kombinationen für einen Kopf. Ab etwa vierzig Maschinen mit vielen Alternativen und hunderten offenen Aufträgen kann niemand mehr in fünf Minuten eine gute Reihenfolge finden. Dann rechnet der Algorithmus besser.

2. Rüstzeiten dominieren. Wenn das Rüsten so teuer ist, dass die Reihenfolge über zwanzig Prozent Kapazität entscheidet – in Lackierereien, Härtereien, bei großen Pressen –, lohnt die Rüstmatrix und der Optimierer, der sie ausnutzt.

3. Die Daten existieren bereits. Betriebe mit gepflegtem PPS, vollständigen Arbeitsplänen und Rückmeldung aus der Halle haben die Voraussetzungen. Dort ist das APS die logische nächste Stufe.

4. Jemand betreut es. Ein APS braucht einen Planer, der das System versteht, die Daten pflegt und die Ergebnisse prüft. Halbtags mindestens.

Wer alle vier Merkmale hat, ist kein kleiner Betrieb mehr – und für ihn ist dieser Beitrag nicht geschrieben. Wer ein oder zwei hat, sollte die Frage in zwei Jahren noch einmal stellen.

Der Mittelweg, den viele übersehen

Zwischen „der Meister macht alles im Kopf“ und „das APS rechnet alles aus“ liegt der Weg, der für die meisten kleinen Betriebe passt: eine Feinplanung, in der der Mensch die Blöcke legt und das Werkzeug alles rechnet, prüft und meldet. Sie hat vom APS die Zeitachse, die Terminprüfung und die Konflikterkennung – und vom Meister das Wissen, das kein Algorithmus hat.

Sie ist in Tagen eingeführt, braucht keine Rüstmatrix und keinen Planer, und sie liefert dem Betrieb, was er tatsächlich wollte: einen Plan, der stimmt, den jeder sieht und den man in fünf Minuten ändern kann. Wie diese Feinplanung im Einzelnen aussieht, beschreibt Feinplanung in der Produktion einfach erklärt.

Ein Wort zur Vorführung

Wer sich ein APS vorführen lässt, sollte eine Frage stellen: „Was passiert, wenn ich die Rüstmatrix nicht habe?“ Die ehrliche Antwort ist: Dann plant das System mit Pauschalen, und der Plan ist ungefähr so gut wie einer von Hand – nur weniger nachvollziehbar. Die weniger ehrliche Antwort ist ein Beratungsangebot für die Erhebung der Rüstmatrix. Beides ist ein Hinweis darauf, ob der Betrieb schon so weit ist.