CNC-Produktionsplanung: Aufträge und Maschinen richtig koordinieren

Eine Dreherei mit acht Maschinen hat auf dem Papier acht Kapazitäten. In der Praxis hat sie für ein bestimmtes Teil vielleicht drei – und eine davon ist die, auf der das Teil zuletzt gelaufen ist, mit dem eingefahrenen Programm, den passenden Backen und der Vorrichtung, die noch im Regal daneben steht. Wer den Auftrag auf eine der beiden anderen legt, gewinnt Maschinenzeit und verliert eine halbe Schicht mit Einrichten und Einfahren.

Genau das macht CNC-Produktionsplanung anders als die Planung einer Montage oder einer Linie. Die Rechnung selbst ist trivial: Rüstzeit plus Stückzahl mal Laufzeit, eingetragen entlang der Schicht. Schwierig sind die Bedingungen, die nirgends geschrieben stehen – welches Programm es schon gibt, welches Werkzeug nur einmal im Haus ist, welche Maschine über Nacht allein laufen darf.

Dieser Beitrag geht diese Bedingungen der Reihe nach durch: austauschbare Maschinen, Werkzeuge und Spannmittel, Programme und Einfahrteile, mannlose Schichten.

Warum CNC-Produktionsplanung selten am Rechnen scheitert

Die meisten Planungsfehler in Zerspanungsbetrieben entstehen nicht, weil jemand falsch gerechnet hat. Sie entstehen, weil eine Zeit im Plan steht, die eine Voraussetzung unterstellt, die nicht erfüllt ist.

Drei Muster tauchen dabei immer wieder auf:

Der Arbeitsgang bekommt die Rüstzeit einer Wiederholung, obwohl es das erste Los ist. Das Programm muss erst geschrieben und eingefahren werden.
Der Auftrag wird auf die freie Maschine gelegt, weil die Zeile leer ist. Dass das Teil dort nie gelaufen ist, steht in keiner Spalte.
Zwei Aufträge laufen parallel auf zwei Maschinen und brauchen dieselbe Spannvorrichtung, die es einmal gibt.

Eine Zeitachse zeigt keinen dieser Fälle von allein, weil sie nur Maschinen und Stunden kennt. Sichtbar werden sie erst, wenn die Planung die richtigen Dinge trennt und derjenige, der plant, die passenden Fragen stellt.

Maschinen mit gleicher Fähigkeit sind nicht gleich

„Wir haben drei Maschinen, auf denen das läuft" bedeutet in fast jedem Betrieb drei verschiedene Dinge. Es lohnt sich, die eigenen Maschinen einmal in Stufen einzuteilen, weil davon abhängt, ob ein Umlegen im Plan ein Mausklick oder eine Entscheidung ist.

Stufe	Was übereinstimmt	Was beim Wechsel zu tun ist	Realistischer Mehraufwand
Baugleich	Modell, Steuerung, Werkzeugaufnahme	Werkzeuge bestücken, Spannmittel umsetzen, Nullpunkt	Rüstzeit, sonst nichts
Verwandt	Bauart, aber andere Steuerungsgeneration oder anderer Arbeitsraum	Programm anpassen, Zyklen prüfen, Erstteil messen	Rüstzeit plus Einfahren
Nur fähig	Das Teil ist herstellbar, mehr nicht	Neue Aufspannfolge, längere Laufzeit, eventuell zusätzlicher Arbeitsgang	Neue Arbeitsplanung

Für die Planung heißt das: Nur baugleiche Maschinen sind echte Alternativen, zwischen denen Sie im Tagesgeschäft frei verschieben können. Verwandte Maschinen sind die Reserve für Termindruck und Maschinenausfall – mit dem Einfahren als zusätzlichem Posten. Die dritte Stufe ist eine Entscheidung der Arbeitsvorbereitung, keine Planungsentscheidung am Vormittag.

Die Konsequenz für den Arbeitsgang

Wenn ein Teil auf mehreren Maschinen laufen kann, tragen Sie trotzdem eine feste Maschine ein – die, auf der es laufen soll. Ein Arbeitsgang ohne Maschine ist kein flexibler Arbeitsgang, sondern ein ungeplanter. Er blockiert keine Kapazität und fällt genau dann auf, wenn es zu spät ist. Die Flexibilität liegt darin, dass Sie ihn bei Bedarf auf die Alternativmaschine ziehen, nicht darin, dass Sie sich nicht festlegen.

Wie sich das auf die tägliche Belegung von Dreh- und Fräsmaschinen auswirkt, steht ausführlicher in CNC-Maschinenbelegung für Dreh- und Fräsmaschinen.

Werkzeuge und Spannmittel: die stille Nebenbedingung

Die Maschine ist die Ressource, die jeder plant. Die Ressourcen, an denen die Planung tatsächlich scheitert, sind kleiner: die Sondervorrichtung, die es einmal gibt. Der Formfräser mit langer Lieferzeit. Die Lehre, die im Messraum liegt. Der Stangenlader, der nur an einer der beiden Maschinen hängt.

Eine Werkzeugverwaltung ist für einen Betrieb mit zehn Maschinen selten die richtige Antwort. Was hilft, ist eine feste Frageliste, bevor ein Arbeitsgang verbindlich im Plan steht.

Gibt es die Spannvorrichtung nur einmal? Liegt im selben Zeitfenster ein anderer Auftrag, der sie braucht?
Ist das Sonderwerkzeug im Haus – und wenn nicht, ist der Liefertermin vor dem geplanten Start?
Reicht die Standzeit für die Losgröße, oder muss jemand mitten im Lauf wechseln?
Liegt das Messmittel für die Prüfung bereit, oder wird es gerade an einem anderen Auftrag gebraucht?
Kann das Werkzeug außerhalb der Maschine voreingestellt werden, oder blockiert das Rüsten die Spindel?

Der letzte Punkt entscheidet über die Zahl, die Sie als Rüstzeit eintragen. Geplant gehört die Zeit, in der die Maschine steht – nicht die Zeit, die der Einrichter insgesamt braucht. Wer Werkzeuge außerhalb voreinstellt, trägt eine kürzere Rüstzeit ein und plant damit ehrlicher. Mehr dazu in Rüstzeiten in der Produktionsplanung.

Programme und Einfahrteile gehören in den Plan

Ein Neuteil und ein Wiederholteil sind planerisch zwei verschiedene Vorgänge, auch wenn dieselbe Zeichnungsnummer darauf steht. Beim Neuteil ist die Maschinenzeit oft der kleinere Teil des Aufwands.

So planen Sie ein Neuteil, ohne dass die Vorbereitung unsichtbar bleibt:

Programmierung als eigenen Arbeitsgang anlegen, mit der Arbeitsvorbereitung oder dem CAM-Platz als Zeile im Plan. Ein Arbeitsplatz muss keine Maschine sein.
Beschaffung prüfen: Rohmaterial, Sonderwerkzeug, Vorrichtung. Diese Termine bestimmen den frühesten Start, nicht die freie Maschinenzeit.
Einfahren einplanen – entweder als eigener Arbeitsgang oder als deutlich erhöhte Rüstzeit am ersten Maschinenarbeitsgang. Beides ist richtig, solange die Zeit überhaupt im Plan steht.
Erstteilprüfung als Arbeitsgang führen, nicht als stille Annahme. Wenn das Teil zur Messung muss, ist das Durchlaufzeit.
Erst danach die Serie einplanen.
Nach dem ersten Lauf die tatsächliche Rüst- und Laufzeit zurückschreiben. Ab der zweiten Wiederholung planen Sie mit echten Zahlen statt mit Schätzungen.

Schritt 6 unterbleibt am häufigsten und bringt am meisten: Wer Wiederholteile mit gemessenen Zeiten plant, braucht für die Terminzusage eine Rechnung statt eines Bauchgefühls.

Einfahrteile und Termine

Rechnen wir ein Beispiel: Ein Los mit 200 Stück und 40 Sekunden Laufzeit je Stück ergibt gut zwei Stunden reine Maschinenzeit. Ist das Programm neu, kommen Programmierung, Einfahren und Erstteilprüfung hinzu – der Auftrag belegt mehrere Tage im Kalender, obwohl die Maschine zwei Stunden arbeitet. Wer den Termin nach der Maschinenzeit zusagt, hat sich vertan, bevor der erste Span fällt.

Mannlose Schichten realistisch einplanen

Eine Maschine, die nach Feierabend weiterläuft, ist die günstigste Kapazität im Haus – aber nicht für jeden Auftrag geeignet.

Geeignet ist ein Auftrag für die mannlose Schicht, wenn Spanabfuhr und Kühlung über die gesamte Laufzeit sicher sind, die Standzeit der Werkzeuge für das gesamte Los reicht oder die Maschine selbst auf Schwesterwerkzeuge wechselt, das Teilehandling ohne Bediener funktioniert – Stangenlader, Palettenwechsler, Teileförderer – und das Programm bereits eingefahren ist. Ein Erstteil gehört nie in die Nacht.

Für die Planung folgt daraus zweierlei. Erstens: Die Zeit, in der die Maschine tatsächlich arbeiten darf, muss je Maschine hinterlegt sein. Wenn die Drehmaschine mit Stangenlader bis Mitternacht läuft, die Fräse aber um 16 Uhr aus ist, dürfen beide nicht dasselbe Zeitfenster haben – sonst rechnet die Planung entweder eine Nacht weg, die es gibt, oder eine Nacht ein, die es nicht gibt.

Zweitens: In die unbeaufsichtigte Zeit gehört nicht der knappste Auftrag. Fällt die Maschine um 23 Uhr auf Störung, merkt es niemand bis zum Morgen. Planen Sie dort den Auftrag ein, der einen Tag Puffer verträgt, und den eiligen in die besetzte Schicht – auch wenn die Rechnung andersherum verlockender aussieht.

Reihenfolge: Rüstfamilien gegen Liefertermin

Auf einer CNC-Maschine entscheidet die Reihenfolge über die verfügbare Zeit. Vier Aufträge mit gleichem Stangendurchmesser und ähnlichem Werkzeugsatz hintereinander kosten deutlich weniger Rüstzeit als dieselben vier, verteilt über die Woche. Das ist der größte Hebel, den die Arbeitsvorbereitung ohne Investition hat.

Er hat eine Grenze, und die heißt Liefertermin. Wer konsequent nach Rüstfamilien sortiert, schiebt irgendwann den Auftrag ans Wochenende, der am Mittwoch raus muss. Die brauchbare Regel: innerhalb dessen, was der Termin zulässt, nach Rüstfamilie sortieren – nicht umgekehrt. Mehr dazu in Reihenfolgeplanung in der Produktion.

Was eine digitale Plantafel in der CNC-Produktionsplanung übernimmt

Werkzeugverfügbarkeit, Einfahraufwand und die Frage, welche Maschine dieses Teil gut kann, bleiben Entscheidungen von Menschen, die den Betrieb kennen. Was eine digitale Plantafel übernimmt, ist die Buchhaltung dieser Entscheidungen.

Fertigungstakt zeigt jede Maschine und jeden Arbeitsplatz als Zeile auf einer Zeitachse, wahlweise für Tag, Woche, zwei oder vier Wochen. Jeder Arbeitsgang trägt Reihenfolge, Rüstzeit, Laufzeit und Maschine. Start und Ende werden entlang der Arbeitszeit der jeweiligen Maschine gerechnet – Arbeitstage, Schichtbeginn, Schichtende, Pause. Nächte und Wochenenden werden übersprungen, sofern Sie der Maschine nicht ein längeres Fenster gegeben haben. Genau dort bilden Sie die mannlose Schicht ab.

Verschoben wird per Drag & Drop, am Rechner wie am Tablet. Dabei meldet die Plantafel, was nicht zusammenpasst: Doppelbelegung einer Maschine (die Sie bestätigen müssen, wenn Sie es trotzdem wollen), Termine außerhalb der Arbeitszeit, ein Arbeitsgang, der vor seinem Vorgänger liegt, ein Ende nach dem Liefertermin, ungeplante und überfällige Arbeitsgänge. Eine Ampel je Auftrag rechnet den offenen Restaufwand gegen die verbleibende Zeit bis zum Termin.

Zwei Einschränkungen sollten Sie kennen, bevor Sie die Erwartung falsch setzen: Wenn Sie einen Arbeitsgang verschieben, wird dieser neu gerechnet – die nachfolgenden Arbeitsgänge werden nicht automatisch mitgezogen, sondern als Reihenfolgekonflikt gemeldet, damit Sie entscheiden. Und eine Auslastung in Prozent, eine Materialplanung oder eine automatische Optimierung gibt es nicht. Das ist keine Lücke im Funktionsumfang, sondern die Abgrenzung zu ERP- und PPS-Systemen, die in Fertigungsplanung für CNC-Betriebe ohne ERP genauer gezogen wird.

Der nächste Schritt in Ihrem Betrieb

Bevor Sie an Software denken, klären Sie diese fünf Punkte. Sie brauchen dafür einen Vormittag und keine Beratung.

Listen Sie Ihre Maschinen und ordnen Sie jeder die Stufe zu: baugleich, verwandt, nur fähig. Welche Paare sind wirklich austauschbar?
Tragen Sie für jede Maschine ein, wann sie tatsächlich arbeiten darf – inklusive der Maschinen, die unbeaufsichtigt weiterlaufen.
Prüfen Sie an drei aktuellen Aufträgen, ob Rüstzeit und Laufzeit getrennt geführt sind oder nur eine Gesamtzeit.
Suchen Sie die Betriebsmittel, die es nur einmal gibt: Vorrichtungen, Sonderwerkzeuge, Lehren. Diese Liste ist meist kürzer als befürchtet und erklärt einen großen Teil der Verzögerungen.
Nehmen Sie den letzten Auftrag, der zu spät war, und rekonstruieren Sie, an welcher Stelle die Planung von einer falschen Voraussetzung ausging.

Zeigt Punkt 5 auf Programmierung, Einfahren oder ein fehlendes Betriebsmittel, hilft keine schnellere Maschine, sondern eine Planung, in der diese Schritte eigene Arbeitsgänge sind. Zeigt er auf eine Doppelbelegung oder eine unbemerkt gerissene Terminkette, fehlt Ihnen die Zeitachse.