Produktionsplanung in der Fräserei: lange Laufzeiten, Nachtläufe und Vorrichtungen einplanen

Eine Fräserei plant anders als eine Dreherei, und der Grund dafür ist banal: Ein Fräsartikel läuft selten in Minuten durch. Er läuft acht Stunden, zwölf Stunden, manchmal über zwei Tage. Damit passt der einzelne Arbeitsgang nicht mehr in eine Schicht, das Rüsten dauert länger als bei jeder Drehmaschine, und die Vorrichtung, mit der das Teil überhaupt erst gespannt werden kann, ist am Tag der Planung häufig noch gar nicht gebaut.

Produktionsplanung in der Fräserei bedeutet deshalb weniger, möglichst viele Aufträge in eine Woche zu pressen. Sie bedeutet, den langen Arbeitsgang so zu legen, dass er in die verfügbare Maschinenzeit passt, dass das Rüsten in die bemannte Zeit fällt und dass die teuerste Maschine nicht darauf wartet, dass jemand eine Vorrichtung fertig baut.

Vier Punkte unterscheiden eine Fräserei von anderen Zerspanungsbetrieben: lange Laufzeiten, mannlose Nachtläufe, das Verhältnis von 3-Achs- zu 5-Achs-Maschinen und der Vorrichtungsbau als eigener Arbeitsgang. Der Reihe nach.

Was die Produktionsplanung in der Fräserei besonders macht

Wer aus der Serienfertigung kommt, plant nach Stückzahl und Losgröße. Bei Einzelteilen und Kleinserien greift das nicht: Hier bestimmt ein einzelner Arbeitsgang oft einen ganzen Tag auf einer Maschine.

Merkmal	Drehteil in Serie	Frästeil in Einzel- und Kleinserie
Laufzeit je Arbeitsgang	Minuten bis wenige Stunden	häufig länger als eine Schicht
Rüstanteil	klein gegenüber der Laufzeit	groß, oft mehrere Stunden
Spannmittel	Standard, meist vorhanden	häufig eine eigens gebaute Vorrichtung
Anwesenheit nötig	über weite Teile der Laufzeit	vor allem beim Rüsten und beim ersten Teil
Kernfrage des Plans	Reihenfolge und Losgröße	passt der Arbeitsgang in die verfügbare Zeit?

Die Folge für die Planung: In einer Dreherei lassen sich Aufträge relativ frei schieben, weil sie klein sind. In einer Fräserei verschiebt jeder lange Arbeitsgang sofort den Rest der Woche mit. Wie es auf der anderen Seite des Betriebs aussieht, steht in der Produktionsplanung für Drehereien.

Lange Laufzeiten: wenn ein Arbeitsgang über das Schichtende reicht

Rechnen wir mit einer Maschine, die von 06:00 bis 15:00 Uhr arbeitet, abzüglich 30 Minuten Pause: 8,5 Stunden am Tag. Ein Auftrag über 6 Teile mit 3 Stunden Rüstzeit und 2,5 Stunden Laufzeit je Teil ergibt 18 Stunden – dieser eine Arbeitsgang belegt die Maschine also mehr als zwei volle Arbeitstage.

Drei Dinge gehen dabei regelmäßig schief:

Es wird mit Stunden statt mit Terminen gerechnet. 18 Stunden klingen nach zwei Tagen. Fängt der Arbeitsgang Donnerstagmittag an, ist er Montag fertig, weil das Wochenende dazwischenliegt.
Rüstzeit und Laufzeit stecken in einer Zahl. Dann ist nicht erkennbar, welcher Anteil einen Menschen braucht. Warum diese Trennung überall trägt, steht unter Rüstzeiten in der Produktionsplanung.
Der Arbeitsgang gilt als unteilbar. Muss ein Eilauftrag dazwischen, wäre es oft sinnvoll, nach dem dritten Teil zu unterbrechen. Das geht nur, wenn im Plan sichtbar ist, wo die Teile im Ablauf liegen.

Planen Sie den Fräsarbeitsgang deshalb entlang der tatsächlichen Arbeitszeit der Maschine, nicht entlang von 24-Stunden-Tagen. Wer Nächte und Wochenenden mitrechnet, obwohl niemand da ist, erzeugt Termine, die von Anfang an falsch sind.

Nachtläufe planen, ohne sich etwas vorzumachen

Der große Hebel einer Fräserei ist die mannlose Zeit. Ein Bearbeitungszentrum mit Palettenwechsler, Werkzeugbruchüberwachung und genug Werkzeugplätzen läuft nach Feierabend weiter. Für die Planung sind daran zwei Punkte wichtig.

Die mannlose Zeit gehört in die Maschinenzeit, nicht in den Kopf. Hinterlegen Sie je Maschine die Zeit, in der sie tatsächlich zerspant – nicht die, in der jemand daneben steht. Läuft das 5-Achs-Zentrum bis 22:00 Uhr durch, steht dort 22:00 Uhr; die 3-Achs-Maschine, die zum Teilewechsel eine Hand braucht, endet um 15:00 Uhr.

Das Rüsten muss in die bemannte Zeit fallen. Ein Arbeitsgang, der um 14:30 Uhr startet und drei Stunden Rüstzeit hat, läuft nicht um 17:30 Uhr an, sondern am nächsten Morgen – die Nacht ist verloren. Daraus folgt eine simple Regel für den Nachmittag: zuerst die Aufträge einlasten, die ohne Bedienung lange laufen. Kurze Arbeitsgänge mit hohem Rüstanteil gehören an den Anfang der Schicht, nicht an ihr Ende.

Welche Maschine ist nachtlauffähig?

Nicht jedes Bearbeitungszentrum ist es, und die ehrliche Einschätzung spart mehr Ärger als jede Software. Prüfen Sie je Maschine:

Reichen die Werkzeugplätze für das komplette Programm ohne Wechsel von Hand?
Gibt es Späneförderer und Kühlmittel für die volle Laufzeit?
Ist eine Werkzeugbruch- oder Standzeitüberwachung aktiv, oder läuft die Maschine im Schadensfall stundenlang ins Leere?
Liegen genug Rohteile bereit, ist der Palettenwechsler bestückt?
Wer sieht am Morgen als Erstes nach, ob der Lauf durchgegangen ist?

Maschinen, bei denen Sie zweimal zögern, planen Sie besser bis Schichtende und rechnen den Nachtlauf als Bonus, nicht als eingeplante Kapazität.

3-Achs und 5-Achs: der Engpass ist meistens dieselbe Maschine

In fast jeder Fräserei will alles auf dieselbe Maschine. Das 5-Achs-Zentrum spannt in einem Zug, was sonst drei Aufspannungen braucht – also landet dort auch das, was eine 3-Achs-Maschine problemlos schaffen würde. Der Planungsfehler ist nicht die Maschinenwahl, sondern dass sie nie bewusst getroffen wird. Hilfreich ist eine kurze, schriftliche Regel, an die sich auch die Arbeitsvorbereitung hält.

Ein Teil gehört auf die 5-Achs-Maschine, wenn:

die Geometrie in einer Aufspannung sonst nicht erreichbar ist,
die eingesparten Aufspannungen mehr Zeit sparen, als der längere Rüstvorgang kostet,
die Lagetoleranz zwischen zwei Seiten ein Umspannen ausschließt,
oder das Teil wiederkehrt und die Vorrichtung dort eingefahren ist.

Ein Teil gehört auf die 3-Achs-Maschine, wenn: es zwei Aufspannungen verträgt und die 5-Achs-Maschine in derselben Woche mit Arbeit gefüllt ist, die sie tatsächlich braucht.

Für die Planung folgt daraus eine Reihenfolge: zuerst die Engpassmaschine belegen, dann alles andere darum herum. Ist das 5-Achs-Zentrum der Taktgeber, ergibt sich der Rest fast von selbst. Wie Sie Ihren tatsächlichen Engpass finden, beschreibt Engpässe in der Fertigung erkennen.

Der Vorrichtungsbau ist ein eigener Arbeitsgang

Wenn in einer Fräserei eine eingeplante Maschine doch stillsteht, ist das selten eine Kapazitätsfrage: Die Vorrichtung war nicht fertig. Spannpratzen, Nullpunktspannsystem, Anschlag gefräst – das ist Arbeit, und sie taucht in vielen Plänen nicht auf.

Behandeln Sie den Vorrichtungsbau deshalb wie jeden anderen Arbeitsgang:

Eine eigene Zeile im Plan. Der Vorrichtungs- oder Werkzeugbau ist ein Arbeitsplatz mit eigener Arbeitszeit, genau wie eine Maschine. Auch wenn dort nur eine Person steht.
Als Arbeitsgang vor dem Fräsen. Bekommt er die Nummer 10 und das Fräsen die Nummer 20, ist die Abhängigkeit dokumentiert und nicht verhandelbar.
Mit realistischer Zeit. Eine neue Vorrichtung ist kein Halbstundenjob. Notieren Sie nach der ersten Fertigung die tatsächliche Dauer und planen beim nächsten Mal damit.
Früh genug. Vorrichtungsbau hängt nicht vom Rohteil ab und lässt sich deshalb vorziehen. Ein Loch im Werkzeugbau am Montag ist besser genutzt als eines am Donnerstag.

Dasselbe gilt für das CAM-Programm: Ist die Programmierung ein halber Tag, gehört sie in den Plan – sonst wird sie zwischen Tür und Angel gemacht und fehlt genau dann, wenn die Maschine frei wäre. Wie eng das mit der Einzelteilfertigung verwandt ist, zeigt Produktionsplanung im Werkzeugbau.

Produktionsplanung für die Fräserei: eine Woche in sechs Schritten

Maschinen mit ihren echten Zeiten anlegen. Schichtbeginn, Schichtende, Pause – bei nachtlauffähigen Zentren die mannlose Zeit. Vorrichtungsbau, Entgraten und Messraum bekommen eigene Zeilen.
Die Engpassmaschine zuerst belegen. Meistens das 5-Achs-Zentrum, und zwar nur mit dem, was dort wirklich hinmuss.
Vorrichtungs- und Programmierarbeit davorlegen. Vor jedem Fräsarbeitsgang ohne fertige Vorrichtung steht ein eigener Arbeitsgang mit eigener Dauer.
Lange Läufe auf den Nachmittag ziehen, kurze auf den Morgen. Rüstzeit in die bemannte Zeit, Laufzeit gern in die Nacht.
Die übrigen Maschinen auffüllen. 3-Achs-Maschinen nehmen auf, was nicht zwingend fünfachsig ist, plus alle Zweitaufspannungen.
Gegen die Liefertermine prüfen. Reicht zwischen dem letzten geplanten Arbeitsgang und dem zugesagten Termin noch Zeit für Entgraten, Messen und Versand?

Schritt sechs wird am häufigsten ausgelassen – und entscheidet als einziger über die Liefertermintreue.

Was eine digitale Plantafel davon übernimmt

Die Schritte oben funktionieren auf einer Magnettafel. Ab einer gewissen Zahl von Maschinen und Aufträgen wird allerdings das Nachrechnen zur Hauptarbeit, und genau das lässt sich abgeben.

Fertigungstakt stellt jede Maschine und jeden Arbeitsplatz als Zeile auf einer Zeitachse dar, wahlweise für einen Tag, eine Woche, zwei oder vier Wochen. Arbeitsgänge bekommen Reihenfolge, Rüstzeit, Laufzeit und Maschine; Start und Ende werden entlang der hinterlegten Arbeitszeit dieser Maschine gerechnet, Nächte, Wochenenden und Pausen übersprungen. Eine Maschine mit Schichtende um 22:00 Uhr rechnet dadurch anders als eine, die um 15:00 Uhr schließt. Verschoben wird per Drag & Drop, auch mit dem Finger auf dem Tablet.

Gemeldet wird, was in einer Fräserei typischerweise schiefgeht: Doppelbelegung, ein Arbeitsgang außerhalb der Arbeitszeit, ein Fräsarbeitsgang vor seiner noch nicht fertigen Vorrichtung, ein Ende nach dem Liefertermin. Eine Ampel je Auftrag rechnet den offenen Restaufwand gegen die verbleibende Zeit, sodass ein knapper Auftrag auffällt, bevor der Kunde anruft. An der Maschine zeigt ein Tablet den Monitor für genau diese eine Maschine, mit JETZT, DANACH und HEUTE und den Knöpfen Starten, Pause, Problem und Fertig.

Ebenso wichtig ist, was nicht passiert. Folgearbeitsgänge werden nicht selbst umgeplant – verschieben Sie einen langen Fräsarbeitsgang, wird dieser neu gerechnet und der Konflikt mit dem Nachfolger gemeldet, damit Sie entscheiden. Die Reihenfolge wird nicht optimiert, Material, Werkzeuge und Kosten bleiben außen vor, und an der Steuerung Ihrer Maschinen hängt nichts. Was für Zerspaner sonst noch zählt, steht auf der Seite zur CNC-Produktionsplanung.

Woran Sie merken, wo Sie anfangen sollten

Vier Fragen zeigen Ihnen, welcher der Punkte oben bei Ihnen der teuerste ist:

Wie viele Nächte hat Ihr größtes Bearbeitungszentrum vergangene Woche durchgelaufen – und wie viele hätten es sein können?
Wie oft stand in den letzten vier Wochen eine Maschine, weil eine Vorrichtung oder ein CAM-Programm fehlte?
Können Sie sagen, welche Aufträge der kommenden Woche die 5-Achs-Maschine wirklich brauchen und welche nur dort gelandet sind?
Führen Sie Rüstzeit und Laufzeit getrennt, oder steht je Arbeitsgang nur eine Gesamtzeit?

Tut die erste Frage weh, liegt Ihr Hebel bei den Schichtzeiten und der Reihenfolge am Nachmittag. Tut die zweite weh, fehlt dem Plan eine Zeile. Bei der dritten geht es um eine Regel, nicht um Software. Und wenn Sie die vierte nicht beantworten können, beginnen Sie dort – ohne die Trennung von Rüst- und Laufzeit bleibt jede weitere Planung eine Schätzung.