CNC-Maschinenbelegung: Dreh- und Fräsmaschinen richtig einplanen

In den meisten Zerspanungsbetrieben stehen Drehmaschinen und Bearbeitungszentren in derselben Halle, werden von denselben Leuten bedient und stehen in der Maschinenbelegung als gleichwertige Zeilen untereinander. Im Alltag verhalten sie sich aber völlig unterschiedlich. Eine Drehmaschine, die im Stangenbetrieb 400 Teile am Stück herunterfährt, verlangt eine andere Planung als ein Bearbeitungszentrum, auf dem zwölf Teile in drei Aufspannungen entstehen.

Wer die Maschinenbelegung im CNC-Bereich über einen Kamm schert, plant an einer der beiden Maschinengruppen vorbei. Entweder wird an der Drehmaschine ständig umgerüstet, weil die Reihenfolge nach Terminen statt nach Rüstfamilien gebildet wurde. Oder am Bearbeitungszentrum verschwindet die zweite Aufspannung im Plan, weil der ganze Auftrag als ein einziger Block eingetragen ist.

Dieser Beitrag beschreibt die Unterschiede, die für die Belegung tatsächlich zählen: Losgröße, Rüstanteil, Laufzeit je Stück und Mehrfachspannung. Und was daraus für die Reihenfolge auf der Zeitachse folgt.

Was Drehen und Fräsen in der Maschinenbelegung unterscheidet

Alle vier Größen hängen zusammen. Sie entscheiden darüber, wie lang die Balken im Plan sind, wie oft sie wechseln und wie teuer ein Umsortieren wird.

Merkmal	CNC-Drehen	CNC-Fräsen	Folge für die Belegung
Typische Losgröße	größer, oft Serie ab Stange	kleiner, häufig Einzelteil bis Kleinserie	Drehen erzeugt lange Blöcke, Fräsen viele kurze
Laufzeit je Stück	Sekunden bis wenige Minuten	Minuten bis Stunden	Stückzahländerung verschiebt Drehaufträge stark, Fräsaufträge kaum
Rüstanteil am Arbeitsgang	bei Serie klein, bei Kleinmenge dominierend	fast immer erheblich	Rüsten muss als eigene Zeit im Plan stehen
Aufspannungen je Teil	meist eine, oft Gegenspindel	zwei bis vier sind normal	Frästeile brauchen mehrere Arbeitsgänge
Was den Plan kippt	eine Umrüstung zwischen zwei Losen	eine vergessene zweite Aufspannung	unterschiedliche Kontrollpunkte

Der Rüstanteil ist der eigentliche Unterschied

An der Drehmaschine verteilt sich das Rüsten auf viele Teile. Backen ausdrehen, Revolver bestücken, Stangenlader einstellen, erstes Teil messen – das kostet Zeit, aber bei 400 Stück fällt es je Teil kaum ins Gewicht. An der Fräsmaschine liegt der Fall anders: Vorrichtung aufbauen, Nullpunkt antasten, Werkzeuge einmessen, Programm vorsichtig einfahren. Bei acht Teilen kann das Rüsten länger dauern als die gesamte Zerspanung.

Daraus folgt eine Planungsregel, die im Betrieb oft unausgesprochen gilt und deshalb nicht im Plan steht: An der Drehmaschine sortiert man nach Rüstverwandtschaft, am Bearbeitungszentrum nach Termin und Aufspannung. Wer beide Maschinengruppen nach demselben Prinzip plant, verliert entweder Rüstzeit oder Termine. Wie Sie Rüst- und Laufzeit sauber trennen und realistische Werte dafür bekommen, steht ausführlich unter Rüstzeiten in der Produktionsplanung.

Die Losgröße bestimmt, wie fein Sie planen müssen

Ein Drehauftrag über 400 Teile ist ein Block von mehreren Stunden oder Tagen. Der Plan dafür ist grob, aber belastbar: Was einmal steht, steht meist bis zum Ende. Zwölf Frästeile mit drei Aufspannungen sind dagegen neun bis zwölf einzelne Einträge, die sich gegenseitig behindern und zwischen denen entgratet, gemessen oder gewartet wird.

Die Konsequenz ist unbequem, aber eindeutig: Die Fräserei braucht die feinere Planung, obwohl dort weniger Teile durchlaufen. Der Aufwand steckt nicht in der Stückzahl, sondern in der Zahl der Übergänge.

Mehrfachspannung: ein Arbeitsgang oder mehrere?

Diese Frage entscheidet über die Qualität der ganzen Belegung, und sie wird in kleinen Betrieben meist aus dem Bauch heraus beantwortet. Eine brauchbare Faustregel:

Jede Aufspannung wird ein eigener Arbeitsgang, sobald zwischen den Aufspannungen etwas anderes passieren kann. Wird das Teil zwischendurch entgratet, gemessen, gehärtet, an eine andere Maschine gegeben oder über Nacht liegen gelassen, gehören die Aufspannungen getrennt. Läuft die Rückseite direkt nach dem Umspannen in derselben Einrichtung weiter, reicht ein Arbeitsgang.

Der Test ist einfach: Kann die Maschine zwischen Seite 1 und Seite 2 etwas anderes machen? Wenn ja, ist die Lücke planungsrelevant und gehört sichtbar in die Zeitachse. Wenn nein, wäre ein zweiter Eintrag nur Buchhaltung.

Bei Drehteilen mit Gegenspindel stellt sich die Frage seltener – die zweite Seite läuft in derselben Aufspannung mit. Wird dagegen auf der zweiten Maschine weichgedreht, gehärtet und anschließend hartgedreht, sind das drei Arbeitsgänge mit Reihenfolge, nicht einer.

Wo die Reihenfolge verletzt wird

Wenn ein Teil über mehrere Aufspannungen und Maschinen läuft, gilt eine feste Reihenfolge: Fräsen Seite 2 kann nicht vor Fräsen Seite 1 beginnen. In einer Tabelle sieht man das nicht. Auf einer Zeitachse mit einer Zeile je Maschine fällt es sofort auf, wenn der zweite Arbeitsgang weiter links liegt als der erste. Genau diese Prüfung ist der Hauptgrund, Arbeitsgänge überhaupt einzeln zu führen – mehr dazu unter Reihenfolgeplanung in der Produktion.

Was das für die Reihenfolge auf der Maschine bedeutet

An der Drehmaschine: bündeln, solange der Termin es zulässt

Zwei Aufträge aus demselben Werkstoff, mit ähnlichem Durchmesser und vergleichbarer Werkzeugbelegung hintereinander gelegt, sparen eine komplette Umrüstung. Das ist der größte Hebel, den die Belegung einer Drehmaschine hat – und er kostet nichts außer Aufmerksamkeit beim Sortieren.

Die Grenze ist der Liefertermin. Bündeln Sie nur, solange beide Aufträge danach noch rechtzeitig fertig werden. Rechnen wir ein Beispiel: Umrüsten dauert 90 Minuten, die Laufzeit beträgt 3 Minuten je Teil. Zwei Lose zu 120 Teilen getrennt gerüstet ergeben 2 × 90 + 2 × 360 = 900 Minuten. Zusammen gerüstet und hintereinander gefahren sind es 90 + 720 = 810 Minuten. Anderthalb Stunden gewonnen – aber nur, wenn der frühere der beiden Termine das Warten aushält. Diese Abwägung kann keine Software für Sie treffen, sie kann Ihnen nur beide Zahlen gleichzeitig zeigen.

Am Bearbeitungszentrum: Aufspannungen dicht halten

Hier lohnt Bündeln seltener, weil die Vorrichtungen zu verschieden sind. Wichtiger ist, dass die Aufspannungen eines Teils nicht auseinanderfallen. Ein Frästeil, dessen zweite Aufspannung vier Tage nach der ersten läuft, blockiert in der Zwischenzeit Platz, Aufmerksamkeit und oft eine Vorrichtung. Planen Sie die Aufspannungen eines Auftrags so eng wie möglich hintereinander, auch wenn dazwischen theoretisch Platz für einen anderen Auftrag wäre.

Der Eilauftrag trifft beide Gruppen unterschiedlich

Ein Eilauftrag, der in eine laufende Drehserie gedrückt wird, kostet zwei Umrüstungen – eine hinein, eine zurück. Am Bearbeitungszentrum kostet er meist nur die Verschiebung der nachfolgenden Aufträge. Wenn Sie die Wahl haben, wo der Eilauftrag hineingeht, ist die Fräserei in der Regel die günstigere Stelle.

So bauen Sie eine CNC-Maschinenbelegung auf, die hält

Maschinen einzeln als Zeilen anlegen. Jede Drehmaschine, jedes Bearbeitungszentrum, dazu Säge, Entgratplatz und Messraum. Zwei baugleiche Maschinen sind zwei Zeilen, nicht eine mit doppelter Kapazität.
Echte Arbeitszeiten hinterlegen. Schichtbeginn, Schichtende, Pause – je Maschine. Ein Drehautomat, der mit Stangenlader unbeaufsichtigt weiterläuft, bekommt das längere Zeitfenster, das er tatsächlich nutzt.
Arbeitsgänge nach Aufspannungen schneiden. Drei bis acht Arbeitsgänge je Teil reichen in aller Regel. Jede Aufspannung mit Unterbrechung wird ein eigener.
Rüstzeit und Laufzeit getrennt eintragen. Rüstzeit einmal je Auftrag, Laufzeit je Stück. Ohne diese Trennung lässt sich weder eine Stückzahl ändern noch der Nutzen einer Bündelung erkennen.
Reihenfolge festlegen, dann erst terminieren. Erst steht fest, was worauf folgt. Danach wird gerechnet, wann es fertig ist.
Restaufwand gegen den Liefertermin prüfen. Stehen für ein Frästeil noch zwei Aufspannungen mit zusammen 19 Stunden an, reichen drei Arbeitstage bis zum Termin knapp – zwei reichen nicht. Das fällt nur auf, wenn jemand die Rechnung stellt.

Wer diese Reihenfolge einhält, hat eine Belegung, die auch dann noch stimmt, wenn am Dienstag etwas dazwischenkommt. Der allgemeine Aufbau eines solchen Plans ist unter Maschinenbelegungsplan erstellen beschrieben.

Wo Papier und Tabelle an ihre Grenze kommen

Solange die Belegung auf einer Magnettafel oder in einer Tabelle liegt, muss jeder Effekt von Hand nachgerechnet werden: Was passiert mit den folgenden Aufträgen, wenn dieser Frästeilauftrag zwei Tage später beginnt? Reicht die Zeit bis Freitag noch, wenn 90 Minuten Rüsten dazukommen? Genau dort hilft eine digitale Plantafel, ohne dass daraus ein ERP-Projekt wird.

In Fertigungstakt ist jede Maschine eine Zeile, die Zeitachse lässt sich als Tag, Woche, zwei oder vier Wochen anzeigen. Jeder Arbeitsgang trägt Reihenfolge, Rüstzeit, Laufzeit und Maschine; Start und Ende werden entlang der hinterlegten Arbeitszeit gerechnet, Nächte und Wochenenden übersprungen. Verschieben geht per Drag & Drop, auch am Tablet in der Halle. Gemeldet werden Doppelbelegungen, Termine außerhalb der Arbeitszeit, Arbeitsgänge vor ihrem Vorgänger und Enden nach dem Liefertermin. Eine Ampel je Auftrag rechnet den Restaufwand gegen die verbleibende Zeit.

Was die Software nicht tut: Sie plant die Folgearbeitsgänge nicht selbst um. Wenn Sie die zweite Aufspannung verschieben, wird dieser Arbeitsgang neu gerechnet – der Konflikt zur dritten Aufspannung wird gemeldet, aufgelöst wird er von Ihnen. Das ist Absicht. In einem Betrieb mit fünf bis dreißig Maschinen steckt das Wissen über Werkzeuge, Vorrichtungen und Kunden bei den Leuten, nicht in einer Optimierungsregel.

Ihr nächster Schritt

Prüfen Sie Ihre heutige Belegung an vier Fragen. Sie brauchen dafür keine Software, nur eine ehrliche Antwort.

Steht die Rüstzeit irgendwo getrennt von der Laufzeit, oder führen Sie eine Gesamtzeit je Auftrag?
Sind die Aufspannungen Ihrer Frästeile im Plan als eigene Schritte sichtbar, oder nur als ein Balken?
Wissen Sie, welche zwei Drehaufträge dieser Woche sich eine Rüstung teilen könnten?
Wer außer Ihnen kann morgen früh sagen, was nach dem aktuellen Los auf die Drehmaschine kommt?

Bei drei oder vier unbefriedigenden Antworten liegt das Problem nicht an fehlender Kapazität, sondern an fehlender Sichtbarkeit. Der nächste Schritt ist dann nicht die nächste Maschine, sondern eine Zeitachse, auf der alle dasselbe sehen. Wie die Auftragsstruktur dafür aussehen sollte, lesen Sie unter CNC-Produktionsplanung: Aufträge und Maschinen zusammenbringen.