Kapazitätsplanung

7. Softwarebausteine zur Unterstützung einer interaktiven Kapazitätsfeinplanung

Die Einstellung bzw. Vorgabe der Kapazitätsdaten für die Personaleinsatzplanung ist einfach und risikolos, wenn man Engpassarbeitsplätze betrachtet, die aktuell einen hohen Bestand und ggf. auch Rückstand aufweisen und wenn Durchlaufzeiten je Arbeitsgang in Höhe von mehreren Tagen akzeptiert werden. Abhängig vom verfügbaren Personal wählt man dann für die nächsten Planungsperioden ein festes Schichtmodell aus, das solange gilt, bis der Rückstand und der anstehende Bedarf voraussichtlich ausgeglichen sind.

Bei Arbeitsplätzen mit stark volatilem Kapazitätsbedarf und einem gleichzeitig hohen Anspruch bzgl. kurzer Durchlaufzeiten gestaltet sich die Aufgabe etwas schwieriger, weil eine wöchentliche Kapazitätseinstellung i.d.R. nicht reicht, um kurze Durchlaufzeitziele von z. B. 1 bis 2 Tagen zu erreichen und weil durch geänderte Kapazitätseinstellungen große Verschiebungen in der Belastungssituation entstehen können.

Die nachfolgenden Bespiele zeigen Anwendungen von verschiedenen Visualisierungsmethoden, die eine interaktive simulative Kapazitäts(fein)planung unterstützen.

Im folgenden Beispiel (Bild 7.1, FAST/pro-Anwendung) besteht ein relativ gleichhoher Zufluss- wie Abflussprozess bei konstanter Kapazitätseinstellung, so dass auch das Plan-Bestandsniveau vergleichsweise konstant ist.

Durch eine auf eine Woche begrenzte Kapazitätsanpassung vom Schichtmodell STD1+2 (10 Stunden pro Tag) auf STD2+4 (20 Stunden pro Tag) wird planerisch Arbeit „abgeschöpft“ und der Prozess läuft damit potenziell auf niedrigerem Bestandsniveau und mit um zirka 5 Tage kürzeren Durchlaufzeiten (gelbe Kapazitätskurve). Der Verkürzungswert ergibt sich aus dem horizontalen Abstand zwischen den Kapazitätskurven.

Bild 7.1: Gleichmäßige Kapazitätseinstellung für mehrere Wochen (orange) und Kapazitätsplanung mit wochenbezogenen Kapazitätsanpassungen (gelb)

Legende
rot: Plan-Zugang
grün: Plan-Abgang
orange: Kapazitätseinstellung 1 (alt)
gelb: Kapazitätseinstellung 2 (neu)
Bild 7.2: Tagesbezogene Kapazitätseinstellung mit geringem Leerlaufrisiko (Schnittpunkte von roter VAR-Zugangs- und gelber aktueller Kapazitätsplanungskurve)

Wenn man bei volatilem Bedarfsverlauf kürzere Durchlaufzeiten im Bereich von maximal 1 bis 2 Tagen Durchlaufzeit erreichen möchte, dann reicht eine wochenbezogene Kapazitätsplanung dafür nicht aus, man muss die Kapazitäten zumindest auf Tagesebene differenziert planen.

Das Beispiel in Bild 7.2 zeigt, wie man mit einer tagesbezogenen Kapazitätseinstellung die Kapazitätsbedarfskurve (Var-Zugang) differenzierter und mit geringerem Abstand nachbilden kann, so dass zumindest planerisch kürzere Plan-Durchlaufzeiten und geringere Leerlaufzeiten möglich sind.

Man muss bei dieser interaktiven Kapazitätsplanung beachten, dass es sich um einen iterativen Planungsprozess handelt, bei dem bereits kleinste Änderungen große Auswirkungen auf den Gesamtprozess haben können. So kann eine geringfügige Kapazitätsänderung an einem Arbeitsplatz mit kurzen Stückzeiten aufgrund von großen Stückzeitunterschieden im Folgeprozess zu großen Bedarfsverschiebungen führen.

Bild 7.3: (jFAST-Anwendung) zeigt eine Schicht-Plantafel für die Arbeitsplätze einer Drehmaschinengruppe basierend auf einem Gantt-Diagramm (oben) kombiniert mit einer Zeitreihendarstellung des Kapazitätsbedarfs und –angebots (unten)

Die Plantafel ist so konfiguriert, dass Abweichungen der Kapazitätseinstellung von der Grundeinstellung des jeweiligen Arbeitsplatzes farblich hervorgehoben werden. Grün entspricht dabei einer höheren Kapazitätseinstellung, und rot entspricht einer Kapazitätsreduzierung. Der Kapazitätsbedarf ist einerseits als Absolutwert abgebildet (rote Balken) und andererseits als rote kumulierte Summenkurve. Hohe rote Balken können dabei aus wenigen Aufträgen mit großem Arbeitsinhalt oder aus vielen kleinen Aufträgen resultieren. Bei großen Arbeitsinhalten ist es sinnvoll, die Belastung kapazitätsabhängig auf mehrere Tage zu verteilen, um keine unrealistischen Belastungsspitzen zu erhalten.

Das Kapazitätsangebot ist ebenfalls in Absolutwerten (gelbe Dreieckslinie) und als gelbe Summenkurve dargestellt.

 

Eine weitere Möglichkeit der interaktiven Kapazitätsplanung bietet die in Bild 7.4a bis 7.4d abgebildete Plantafel (jFAST©-Anwendung).

Bild 7.4a: Ausgangssituation mit tagesbezogenem Kapazitätsangebot (grün) und Kapazitätsbedarf (blau)

Bild 7.4a zeigt die Ausgangssituation der tagesbezogenen Kapazitätsplanung für vier Arbeitsplätze für einen Zeitraum von vier Wochen (31.5. bis 23.6.). Die blauen Balken repräsentieren dabei den Kapazitätsbedarf, der sich aus einer Belastungsterminierung ergeben hat. Diese von GTT entwickelte Terminierungsmethodik stellt eine Kombination von Rückwärts- und Vorwärtsterminierung dar, bei der die kürzbaren Anteile der Übergangszeiten der Arbeitsgänge automatisch degressiv bis auf die minimale Übergangszeit reduziert werden. Die grünen Balken zeigen demgegenüber die aktuell eingestellte Kapazität an. Die Planung ist auf eine klassische 5-Tage-Woche ausgerichtet. Während der erste Arbeitsplatz bereits im 3-Schicht-Modus eingeplant ist (21,6 Stunden Kapazität pro Tag), sind die anderen Arbeitsplätze 2-schichtig eingeplant. Die Grafik lässt leicht erkennen, dass die Arbeitsplätze bezogen auf den Betrachtungszeitraum insgesamt nicht überlastet sind. An den ersten drei Arbeitsplätzen liegen jedoch temporäre Überlastungen vor, die auch durch eine Erhöhung der Kapazität auf einen 3-Schicht-Betrieb nicht direkt ausgeglichen werden können. Es ist also davon auszugehen, dass eine Kapazitätsterminierung mit Berücksichtigung der Ressourcenverfügbarkeit dazu führt, dass an den Arbeitsplätzen 1, 2 und 3 ein geplanter Terminverzug auftreten wird. Diese Situation spiegelt sich in Bild 7.4b wider.

Bild 7.4b: Zusätzliche Anzeige der Einplanungsergebnisse (gelb, orange und rot)

Bild 7.4b zeigt zusätzlich zum Kapazitätsbedarf gemäß Belastungsterminierung (blaue Balken) auch das Einplanungsergebnis der Kapazitätsterminierung an (gelbe, orange bzw. rote Balken). Die Farbe ist dabei ein Indikator für den Planverzug gemäß Kapazitätsterminierung (gelb=kein Verzug, orange= geringer Verzug, rot=hoher Verzug). Als Ergebnis der Kapazitätsterminierung ist an den Arbeitsplätzen 2 und 3 mit einem Maximalverzug von etwa sechs Arbeitstagen zu rechnen.

Bild 7.4c: Veränderte Belastungs- und Kapazitätssituation nach der Kapazitätsanpassung

Eine Maßnahme zur Reduzierung der Überlastsituation könnte beispielsweise darin bestehen, die Kapazität der Arbeitsplätze anzupassen. In dem vorliegenden Beispiel wurde die Kapazität exemplarisch am Arbeitsplatz 2 angepasst (1. Juni: 30 Stunden, 3. Juni 25 Stunden, 10. Juni 25 Stunden). Der in dieser Grafik nicht direkt erkennbare Nutzen für die vorgenommene Kapazitätsanpassung am 10. Juni ergibt sich übrigens aus dem Ergebnis der ersten Kapazitätsterminierung (Bild 7.4b), die für Arbeitsplatz 3 eine voraussichtliche Vollauslastung vom 7. bis zum 21. Juni ausweist.

Bild 7.4d: Neuer Planungszustand nach Kapazitätsanpassung

Als Ergebnis der Kapazitätsanpassung am Arbeitsplatz 2 kann der Plan-Rückstand an den Arbeitsplätzen 2 und 3 deutlich verbessert werden. Dies liegt u. a. daran, dass am Arbeitsplatz 3 der Zufluss der Arbeit früher erfolgt und dadurch zuvor nicht verplante Kapazität genutzt werden kann.

Da die Laufzeit für die Auftragseinplanung in dem Anwendungsbeispiel (4000 offene Aufträge mit ca. 30.000 offenen Arbeitsgängen) nur wenige Sekunden beträgt, ist die Vorgehensweise für die interaktive Kapazitätsplanung gut geeignet.

Bild 7.5: Visualisierung des Verbesserungspotenzials von Maßnahmen zur Kapazitätsanpassung

Bild 7.5 zeigt Häufigkeitsverteilungen der Planendterminabweichung für unterschiedliche Planungsszenarien eines Auftragsbestands. Planungsbasis ist der aktuelle Auftragsbestand eines Unternehmens mit ca. 4000 offenen und geplanten Aufträgen. Bei dem Auftragsbestand handelt es sich um Fertigungs- und Montageaufträge für mehrstufige Produkte sowie für Einzelteile aus einem Ersatzteilgeschäft.

Die roten Balken repräsentieren den Ausgangszustand der Planung, der auf der aktuellen Kapazitätseinstellung der Arbeitsplätze beruht. Wie man der Grafik entnehmen kann, können nur zirka 50 Prozent der Aufträge rechtzeitig fertiggestellt werden (Klasse 0 bis 1), 35 Prozent der Aufträge weisen einen Planverzug von 1 bis 20 Tagen auf, und 15 Prozent haben einen Planverzug von mehr als 20 Tagen.

Die blauen Balken zeigen das Ergebnis einer Belastungsterminierung mit einem angenommenen durchgängigen 3-Schicht-Betrieb an allen Arbeitsplätzen (Optimaldurchlauf mit Grenzkapazität). In dieser Planungsvariante, die von unbegrenzten Personalressourcen ausgeht, können gemäß der blauen Summenkurve ca. 95 Prozent der Aufträge termingerecht oder sogar vorab fertiggestellt werden. Die termingefährdeten restlichen 5 Prozent der Aufträge können aufgrund ihrer Restauftragszeiten oder aufgrund fehlenden Materials nicht rechtzeitig fertiggestellt werden.

Die grünen Balken sind das Ergebnis eines Planungsszenarios, bei dem kapazitive Maßnahmen in Form eines flexiblen Personaleinsatzes simulativ umgesetzt wurden. Anstatt den einzelnen Arbeitsplätzen bedarfsorientiert individuelle Kapazitäten zuzuordnen, wurden technologiebezogene Personalpools gebildet. Die Einplanung der Aufträge erfolgte dann unter der Annahme, dass in jeder Schicht mindestens ein Mitarbeiter vorhanden ist, der das angeforderte Arbeitssystem bedienen kann. In diesem Szenario wurde für den Personalpool eine 5-Tage-Woche mit einem erweiterten 2-Schicht-Betrieb angesetzt, und die Personen wurden gleichmäßig auf die beiden Schichten verteilt. Das Simulationsergebnis zeigt gegenüber dem Realzustand eine deutliche Verbesserung der Terminsituation und damit auch der Produktivität, da mit gleicher Personenzahl wie in der Basissimulation gearbeitet wurde. Das Ergbnis belegt den hohen Einfluss der Flexibilität auf die logistische Leistungsfähigkeit von Unternehmen.