Produktionsplanung: Definition, Aufgaben, Vorteile

Was ist die Produktionsplanung?

Die Hauptaufgaben des Produktionsmanagements sind die Produktionsplanung und -steuerung. Die Produktionsplanung umfasst die systematische Vorbereitung und Organisation von Fertigungsprozessen. Sie definiert, welche Produkte in welcher Menge, zu welchem Zeitpunkt und mit welchen Ressourcen hergestellt werden. Ziel ist es, die Kundenbedarfe termingerecht zu erfüllen und gleichzeitig einen wirtschaftlichen Einsatz von Personal, Maschinen und Material sicherzustellen. Gemeinsam mit der Produktionssteuerung bildet sie die Grundlage für einen effizienten Produktionsablauf.

Bedeutung der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung spielt eine große Rolle für den wirtschaftlichen Erfolg eines Unternehmens. Durch eine systematische Planung können Ressourcen effizient genutzt, Durchlaufzeiten verkürzt und unnötige Kosten vermieden werden. Insbesondere in Unternehmen mit einer hohen Variantenvielfalt oder komplexen Fertigungsprozessen trägt sie dazu bei, Materialflüsse zu optimieren und Liefertermine zuverlässig einzuhalten. Angesichts volatiler Märkte, schwankender Nachfrage und unsicherer Lieferketten gewinnt eine professionelle Produktionsplanung zunehmend an Bedeutung.

Grundlagen der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung basiert auf der systematischen Abstimmung von Kundenbedarf, verfügbaren Ressourcen und betrieblichen Rahmenbedingungen. Ihr Ziel ist es, einen reibungslosen und wirtschaftlichen Produktionsablauf sicherzustellen, indem alle notwendigen Informationen frühzeitig in die Planung einbezogen werden. Dazu gehören unter anderem Kundenaufträge oder Absatzprognosen, Materialverfügbarkeiten, Maschinenkapazitäten, Personalressourcen sowie Liefertermine.

Die Planung erfolgt auf verschiedenen Ebenen und reicht von langfristigen strategischen Entscheidungen bis hin zur kurzfristigen Feinplanung einzelner Fertigungsaufträge. Dabei müssen die unterschiedlichen Teilbereiche der Produktionsplanung, wie die Produktionsprogrammplanung, Materialbedarfsplanung, Kapazitätsplanung und Terminplanung, eng miteinander abgestimmt werden. Änderungen in einem Bereich wirken sich häufig auf andere Bereiche aus und erfordern entsprechende Anpassungen. Aus diesem Grund ist eine ganzheitliche Betrachtung aller relevanten Einflussfaktoren erforderlich, um einen realisierbaren und wirtschaftlichen Produktionsplan zu erstellen.

Ziele der Produktionsplanung

Kostenoptimierung: Senkung von Durchlaufzeiten, Rüstzeiten und Logistikkosten durch einen reibungslosen, standardisierten Materialfluss.
Termingerechte Lieferung: Produkte sollen zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge und ohne Fehler beim Kunden sein.
Kapazitätsauslastung: Maschinen, Anlagen und das Personal sollen gleichmäßig und effizient ausgelastet sein, um Leerlaufzeiten zu vermeiden.
Qualitätssicherung: Mit standardisierten Prozessen sollen Qualitätsstandards eingehalten und Fehler minimiert werden.
Flexibilität: Die Produktion muss schnell auf Einflüsse und Marktnachfrage reagieren können.

Aufgaben der Produktionsplanung

Produktionsprogrammplanung: Legt fest, welche Produkte in welcher Art und Menge in einem bestimmten Zeitraum hergestellt werden sollen.
Materialbedarfsplanung: Ermittelt die benötigten Rohstoffe, Bauteile und Zwischenprodukte, um das Produktionsprogramm termingerecht realisieren zu können.
Kapazitätsplanung: Prüfung, ob ausreichend Maschinen, Personal und Betriebsmittel für die geplanten Aufträge verfügbar sind.
Arbeitsplan- und Prozessplanung: Definiert das Wie und Wo der Fertigung. Sie legt die exakten Arbeitsschritte, die Abfolge, die benötigten Betriebsmittel und die Vorgabezeiten fest.

Arten der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung lässt sich in drei Stufen unterteilen: die strategische, die taktische und die operative Planung.

Auf der strategischen Ebene werden langfristige Entscheidungen getroffen. Dazu gehören die Standortwahl, der Technologieeinsatz sowie die Festlegung der Fertigungsstrategie genauer gesagt, ob kundenanonym (Make-to-Stock) oder kundenauftragsbezogen (Make-to-Order) produziert werden soll. Während bei einer anonymen Lagerproduktion die Nachfrage vollständig über Prognoseverfahren geschätzt wird, stößt bei der auftragsbezogenen Produktion erst der konkrete Kundeneintritt die Fertigung an. Beide Ansätze haben spezifische Vor- und Nachteile hinsichtlich des Planungsrisikos, der Lieferzeiten und der benötigten Lagerkapazitäten.

In der Praxis werden daher häufig Mischformen genutzt. Diese lassen sich anhand des Konzepts des Order Penetration Points verdeutlichen (siehe Abbildung 1). Die gestrichelte Linie symbolisiert dabei den prognosebasierten Teil, während die durchgezogene Linie den auftragsbezogenen Teil darstellt. Ein klassisches Beispiel für eine solche Mischform ist das Konzept Assemble-to-Order. Hierbei werden standardisierte Einzelteile oder Module im Vorfeld auf Prognosebasis gefertigt, das Endprodukt wird jedoch erst nach Bestelleingang exakt nach Kundenwunsch montiert.

Arten der Produktionsplanung — Abbildung 1: Positionierung des Order Penetration Point Abbildung in Anlehnung an Olhager (2003)

Auf taktischer Ebene geht es um einen mittelfristigen Zeitraum von mehreren Monaten bis hin zu wenigen Jahren. Dabei wird unter anderem über die strategische Zusammenarbeit mit Lieferanten oder die Kapazitätsrahmenplanung entschieden. Auf der operativen Ebene werden schließlich kurzfristige Aufgaben bearbeitet, wie etwa die detaillierte Termin- und Reihenfolgeplanung einzelner Fertigungsaufträge.

Teilbereiche der Produktionsplanung

Die Produktionsprogrammplanung (PPP)

Die Produktionsprogrammplanung legt fest, welche Produkte in welcher Menge und innerhalb welcher Zeiträume hergestellt werden sollen. Sie bildet die Grundlage für die weitere Produktionsplanung und orientiert sich an der Unternehmensstrategie sowie an der erwarteten oder tatsächlichen Marktnachfrage. Ziel ist es, ein Produktionsprogramm zu erstellen, das die Kundenbedarfe erfüllt und gleichzeitig die verfügbaren Ressourcen wirtschaftlich nutzt.

Zwischen der Produktionsprogrammplanung und der Absatzprogrammplanung besteht ein enger Zusammenhang. Während die Absatzprogrammplanung bestimmt, welche Produkte am Markt angeboten und verkauft werden sollen, definiert die Produktionsprogrammplanung, welche dieser Produkte tatsächlich gefertigt werden. Dabei fließen unter anderem Absatzprognosen, Kundenaufträge, Lagerbestände und verfügbare Produktionskapazitäten in die Planung ein.

Materialbedarfsplanung (MRP)

Die Materialbedarfsplanung legt fest, welche Rohstoffe, Einzelteile und Baugruppen in welcher Menge und zu welchem Zeitpunkt beschafft oder bereitgestellt werden müssen, um die geplante Produktion termingerecht durchführen zu können. Ihr Hauptziel besteht darin, die Materialversorgung sicherzustellen und gleichzeitig unnötige Lagerbestände zu vermeiden.

Im Rahmen der Materialbedarfsplanung wird zwischen drei Bedarfsarten unterschieden:

Primärbedarf: Bedarf an verkaufsfähigen Endprodukten oder Ersatzteilen.
Sekundärbedarf: Bedarf an Rohstoffen, Einzelteilen und Baugruppen, die zur Herstellung des Primärbedarfs benötigt werden.
Tertiärbedarf: Bedarf an Hilfs- und Betriebsstoffen, die den Produktionsprozess unterstützen, beispielsweise Schmierstoffe oder Reinigungsmittel.

Zur Ermittlung des Materialbedarfs kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Die deterministische Bedarfsermittlung basiert auf konkreten Kundenaufträgen, Produktionsprogrammen und Stücklisten, aus denen der Materialbedarf direkt abgeleitet wird. Die verbrauchsgesteuerte Bedarfsermittlung orientiert sich an historischen Verbrauchsdaten und verwendet statistische beziehungsweise stochastische Verfahren, um den zukünftigen Bedarf zu prognostizieren. Daneben gibt es die subjektive Bedarfsermittlung, bei der der Bedarf anhand von Erfahrungswerten und Experteneinschätzungen geschätzt wird.

Kapazitätsplanung

Die Kapazitätsplanung stellt sicher, dass für die geplante Produktion ausreichend Maschinen, Personal und Betriebsmittel zur Verfügung stehen. Ziel ist es, die vorhandenen Ressourcen möglichst effizient auszulasten und gleichzeitig Engpässe oder Überkapazitäten zu vermeiden. Dazu werden die benötigten Kapazitäten mit den tatsächlich verfügbaren Kapazitäten verglichen und bei Bedarf Anpassungen vorgenommen, beispielsweise durch Schichtänderungen, den Einsatz zusätzlicher Mitarbeitender oder eine Anpassung der Produktionsreihenfolge.

Terminplanung

Die Terminplanung legt fest, wann einzelne Fertigungsaufträge beginnen und abgeschlossen werden sollen, um Liefertermine zuverlässig einzuhalten und die verfügbaren Ressourcen effizient zu nutzen. Sie dient dazu, die zeitliche Abfolge der Produktionsprozesse zu koordinieren und unnötige Wartezeiten oder Verzögerungen zu vermeiden.

Grundsätzlich wird zwischen zwei Verfahren unterschieden:

Vorwärtsterminierung: Die Planung beginnt mit dem frühestmöglichen Starttermin und berechnet daraus den frühestmöglichen Fertigstellungstermin eines Auftrags.
Rückwärtsterminierung: Die Planung startet mit dem vorgegebenen Liefer- oder Endtermin und ermittelt rückwärts den spätesten Zeitpunkt, zu dem die Produktion beginnen muss, um den Termin einzuhalten.

Losgrößenplanung

Die Losgrößenplanung beschäftigt sich mit der Bestimmung der optimalen Produktionsmenge, die ohne Unterbrechung oder Umrüstung hintereinander gefertigt wird. Ziel ist es, eine Losgröße zu wählen, die einen wirtschaftlichen Kompromiss zwischen Rüstkosten, Lagerkosten und Produktionskosten darstellt. Kleine Lose erhöhen in der Regel die Anzahl der Rüstvorgänge und damit die Rüstkosten, während große Lose zu höheren Lagerbeständen und einer stärkeren Kapitalbindung führen können. Die optimale Losgröße trägt somit zu einer effizienten und kostengünstigen Produktion bei.

Funktionsweise und Ablauf der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung folgt einem strukturierten Ablauf, bei dem ausgehend vom Kundenbedarf schrittweise ein umsetzbarer Produktionsplan erstellt wird. Die einzelnen Schritte bauen aufeinander auf und stellen sicher, dass Material, Personal und Maschinen zum richtigen Zeitpunkt verfügbar sind.

Bedarfsermittlung

Zu Beginn wird ermittelt, welche Produkte in welcher Menge benötigt werden. Grundlage hierfür sind Kundenaufträge, Absatzprognosen oder Planvorgaben des Unternehmens.

Produktionsprogramm festlegen

Auf Basis des ermittelten Bedarfs wird entschieden, welche Produkte innerhalb eines bestimmten Zeitraums hergestellt werden sollen. Dabei werden wirtschaftliche und strategische Ziele berücksichtigt.

Materialbedarf planen

Anschließend wird berechnet, welche Rohstoffe, Bauteile und Hilfsstoffe für die geplante Produktion benötigt werden und wann diese verfügbar sein müssen.

Kapazitäten prüfen

Im nächsten Schritt wird überprüft, ob ausreichend Maschinen, Personal und Betriebsmittel vorhanden sind, um die geplanten Aufträge termingerecht auszuführen. Bei Bedarf werden Kapazitäten angepasst oder Prioritäten geändert.

Termine und Reihenfolge festlegen

Abschließend werden die Fertigungsaufträge zeitlich eingeplant und in eine sinnvolle Bearbeitungsreihenfolge gebracht. Dadurch können Liefertermine eingehalten und die vorhandenen Ressourcen effizient genutzt werden.

Produktionsplanung und Produktionsteuerung

Die Produktionsplanung und die Produktionssteuerung übernehmen unterschiedliche, aber eng miteinander verknüpfte Aufgaben innerhalb des Produktionsmanagements. Während die Produktionsplanung im Voraus festlegt, welche Produkte in welcher Menge, zu welchem Zeitpunkt und mit welchen Ressourcen hergestellt werden sollen, ist die Produktionssteuerung für die operative Umsetzung dieser Vorgaben verantwortlich. Sie überwacht den laufenden Fertigungsprozess, reagiert auf Störungen oder kurzfristige Änderungen und sorgt dafür, dass die geplanten Abläufe möglichst effizient eingehalten werden. Erst das Zusammenspiel beider Bereiche ermöglicht eine wirtschaftliche und termingerechte Produktion.

Polylemma der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung verfolgt mehrere Ziele, die sich gegenseitig beeinflussen und teilweise im Widerspruch zueinanderstehen. Eine optimale Lösung, bei der alle Ziele vollständig erfüllt werden, existiert in der Regel nicht. Stattdessen muss ein sinnvoller Kompromiss gefunden werden.

Eine hohe Kapazitätsauslastung soll sicherstellen, dass Maschinen und Mitarbeitende möglichst ohne Leerlauf arbeiten. Dadurch werden die Fixkosten auf mehr produzierte Einheiten verteilt und die Stückkosten sinken. Eine zu hohe Auslastung kann jedoch die Flexibilität des Unternehmens verringern. Bei ungeplanten Aufträgen oder Störungen entstehen schnell Engpässe und längere Durchlaufzeiten, wodurch die Liefertermintreue beeinträchtigt werden kann.

Eine hohe Lieferbereitschaft und Termintreue erfordert dagegen oft Sicherheitsbestände oder freie Kapazitäten, um kurzfristig auf Kundenanfragen reagieren zu können. Dies führt jedoch zu einer höheren Kapitalbindung, da Material und fertige Produkte gelagert werden müssen.

Die minimale Kapitalbindung verfolgt das Ziel, möglichst wenig Geld in Lagerbeständen oder ungenutzten Ressourcen zu binden. Um dies zu erreichen, werden häufig kleinere Mengen bedarfsgerecht beschafft oder produziert. Dies kann jedoch zu höheren Beschaffungskosten führen, da Mengenrabatte entfallen und häufiger bestellt werden muss.

Demgegenüber lassen sich die Beschaffungskosten durch größere Bestellmengen und seltenere Bestellungen reduzieren. Dies erhöht jedoch wiederum die Lagerbestände und damit die Kapitalbindung.

Insgesamt zeigt das Polylemma der Produktionsplanung, dass die Ziele optimale Kapazitätsauslastung, hohe Lieferbereitschaft, geringe Beschaffungskosten und minimale Kapitalbindung nicht gleichzeitig maximiert werden können. Die Produktionsplanung hat daher die Aufgabe, einen ausgewogenen Kompromiss zwischen diesen Zielgrößen zu finden und die vorhandenen Ressourcen möglichst effizient einzusetzen.

Gerade diese Abstimmung der unterschiedlichen Zielgrößen verdeutlicht den hohen Stellenwert einer systematischen Produktionsplanung. Sie bietet Unternehmen zahlreiche Vorteile und trägt maßgeblich zur Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Produktion bei.

Vorteile der Produktionsplanung

Eine systematische Produktionsplanung ermöglicht den effizienten Einsatz von Maschinen, Personal und Material. Dadurch können Produktionsprozesse besser koordiniert, Kosten reduziert und Liefertermine zuverlässiger eingehalten werden. Zudem hilft sie, Engpässe frühzeitig zu erkennen, Lagerbestände bedarfsgerecht zu steuern und flexibel auf Veränderungen der Nachfrage zu reagieren. Insgesamt verbessert eine effektive Produktionsplanung die Wirtschaftlichkeit und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens.

Herausforderung der Produktionsplanung

Die Produktionsplanung steht vor der Herausforderung, die verschiedenen Zielkonflikte des Polylemmas möglichst optimal auszubalancieren. Dabei müssen Wirtschaftlichkeit, Lieferfähigkeit und Ressourcenauslastung gleichzeitig berücksichtigt werden.

Zusätzlich erschweren globale Lieferketten die Planung, da Lieferverzögerungen oder Materialengpässe zu kurzfristigen Anpassungen führen können. Auch eine schwankende Nachfrage stellt Unternehmen vor Herausforderungen, da Produktionskapazitäten flexibel an veränderte Kundenbedürfnisse angepasst werden müssen. Darüber hinaus erhöht die zunehmende Variantenvielfalt von Produkten die Komplexität der Produktionsplanung und erfordert eine präzise Koordination von Material, Personal und Maschinen.

Kennzahlen der Produktionsplanung

In der Produktionsplanung kommen verschiedene Leistungskennzahlen zum Einsatz, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Prozesse zu messen. Eine Auswahl der wichtigsten Indikatoren wird nachfolgend erläutert:

Planerfüllungsgrad: Diese Kennzahl vergleicht die tatsächlich produzierte Menge mit der ursprünglich geplanten Produktionsmenge innerhalb eines bestimmten Zeitraums. Sie dient als Gradmesser dafür, wie realistisch und präzise die Produktionsplanung war und ob Engpässe oder Überkapazitäten vorlagen.

OTIF (On-Time In-Full): Der OTIF-Wert ist eine Kennzahl für die Liefertreue. Er gibt das Verhältnis der Aufträge, die sowohl pünktlich (On-Time) als auch vollständig (In-Full) beim Kunden ankommen, gemessen an der Gesamtzahl der ausgelieferten Aufträge an.

Gesamtanlageneffektivität (OEE): Die OEE ist ein Werkzeug zur Überwachung und Verbesserung der Produktivität von Produktionsanlagen. Der Gesamtwert ergibt sich aus der Multiplikation von drei Einzelfaktoren:

Formel 1: Gesamtanlageneffektivität

OEE = Verfügungsgrad x Leistungsgrad x Qualitätsrate

Die drei Säulen der OEE im Detail:

Verfügbarkeit: Misst die tatsächliche Maschinenlaufzeit im Verhältnis zur geplanten Betriebszeit. Stillstände durch ungeplante Störungen, Rüstzeiten, oder Materialmangel reduzieren diesen Wert.
Leistung: Zeigt das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Produktionsgeschwindigkeit und der theoretisch möglichen Maximalgeschwindigkeit der Anlage.
Qualität: Gibt das Verhältnis von fehlerfreien Produkten zur Gesamtmenge der produzierten Teile an. Ausschuss und nötige Nacharbeiten senken diesen Faktor.

Tools der Produktionsplanung

Die in der Produktionsplanung eingesetzten Softwaresysteme lassen sich in drei Kategorien unterteilen, die hierarchisch ineinandergreifen:

ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning): Ein ERP-System ist das administrative Rückgrat eines Unternehmens. Als Softwarelösung zentralisiert und digitalisiert es alle Kernprozesse auf der Managementebene. Integriert sind Bereiche von der Beschaffung über die Produktion und Logistik bis hin zum Vertrieb und Finanzwesen.

MES (Manufacturing Execution Systems): Ein MES fungiert als Bindeglied zwischen dem Management (ERP) und der eigentlichen Fertigung. Diese Softwarelösung dient der Überwachung, Steuerung und Optimierung von Produktionsprozessen in Echtzeit. Das MES erfasst kontinuierlich Live-Daten (wie Maschinenstatus, aktuellen Auftragsfortschritt oder Fehlmengen) und ermöglicht es, bei Störungen sofort korrigierend einzugreifen.

APS-Systeme (Advanced Planning and Scheduling): APS ergänzt bestehende Lösungen wie ERP oder MES. Es übernimmt die Feinplanung und ist vor allem in dynamischen Produktionsumgebungen gefragt. Besonders hilfreich ist ein APS, wenn viele Aufträge gleichzeitig laufen, Ressourcen knapp sind oder Termine genau eingehalten werden müssen.

Umsetzung der Produktionsplanung

Die erfolgreiche Umsetzung einer Produktionsplanung erfordert eine strukturierte Vorgehensweise sowie die Berücksichtigung der individuellen Anforderungen und Prozesse eines Unternehmens. Dabei müssen unter anderem die vorhandenen Ressourcen, Produktionskapazitäten, Materialverfügbarkeit und Unternehmensziele in die Planung einbezogen werden. Darüber hinaus ist es wichtig, geeignete Planungs- und Steuerungssysteme einzusetzen und diese kontinuierlich an veränderte Rahmenbedingungen anzupassen.

Aufgrund der hohen Komplexität der Produktionsplanung kann die Zusammenarbeit mit einem spezialisierten Dienstleister sinnvoll sein. Externe Experten verfügen über umfangreiches Fachwissen, Erfahrungen aus unterschiedlichen Projekten und einen objektiven Blick auf bestehende Prozesse. Dadurch können Optimierungspotenziale identifiziert und Lösungen entwickelt werden, die intern möglicherweise nicht erkannt werden.

Das IPH unterstützt Unternehmen bei der Einführung und Optimierung von Produktionsplanungs- und Produktionssteuerungssystemen. Das Leistungsspektrum umfasst unter anderem die Analyse bestehender Prozesse, die Entwicklung individueller Planungskonzepte sowie die Beratung bei der Auswahl und Umsetzung geeigneter Methoden und Systeme. Durch diese Unterstützung können Unternehmen ihre Produktionsabläufe effizienter gestalten, Kosten senken und ihre Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig verbessern.

Quellen

Literatur:

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Jean-Paul Thommen, A., Achleitner, A.-K., Gilbert, D. U., Hachmeister, D., Jarchow, S., & Kaiser, G. (2023). Allgemeine Betriebswirtschaftslehre. Springer Gabler https://doi.org/10.1007/978-3-658-39395-3
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Onlinequellen:

Produktionsplanung