Kapazitätsabgleich

Grundlagen

Im Rahmen des Kapazitätsabgleichs sind die im Planungsschritt der Kapazitätsplanung sichtbar gewordenen Überauslastungen, aber auch drastische Unterauslastungen durch geeignete Maßnahmen zu beseitigen. Dazu stehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Verfügung [Kurbel 2016, S. 126-128; Vahrenkamp 2008, S. 186-187; Zäpfel 2001, S. 190-193: Schweitzer 1994, S. 689-690]:

• Zum einen kann versucht werden, die Kapazitäten an die Belastungsprofile und damit das Kapazitätsangebot an die Kapazitätsnachfrage anzupassen (Kapazitätsanpassung).
• Zum anderen können die Belastungsprofile der Kapazitätseinheiten an die tatsächlich verfügbaren Kapazitäten angepasst werden, d. h. es erfolgt eine Anpassung der Kapazitätsnachfrage an das Kapazitätsangebot (Belastungsanpassung).

Anpassung des Kapazitätsangebots an die Kapazitätsnachfrage

Für die Anpassung des Kapazitätsangebots an die Kapazitätsnachfrage stehen die folgenden Möglichkeiten zur Verfügung [Kiener et al. 2012, S. 267-269; Günther/Tempelmeier 2012, S. 229]:

• Zeitliche Anpassung: Durch Anordnung von Überstunden oder Einführung von Zusatzschichten (bei einer Überauslastung) bzw. Schichtabbau oder Kurzarbeit (bei Unterauslastung der Kapazitäten) wird die Einsatzdauer der Arbeitssysteme an die Kapazitätsnachfrage angepasst.
• Intensitätsmäßige Anpassung: Durch eine Variation der Produktionsgeschwindigkeit (z.B. der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs an einer Drehmaschine) wird die Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit erhöht oder verringert.
• Quantitative Anpassung: Durch die Nutzung von Reservemaschinen, die vorübergehende Umsetzung von Arbeitskräften aus unterausgelasteten Bereichen oder den Einsatz von Springern oder Saisonkräften wird die Anzahl der in der Produktion tatsächlich genutzten Arbeitssysteme erhöht. Umgekehrt kann durch die vorübergehende Stilllegung von Maschinen, die temporäre Umsetzung von Arbeitskräften in überlastete Bereiche oder die Entlassung von Aushilfskräften einer Unterauslastung der Kapazitäten entgegengewirkt werden.

Die zeitliche Anpassung bietet dabei tendenziell die umfassendsten Möglichkeiten der Kapazitätsanpassung. Dagegen sind einer intensitätsmäßigen Anpassung in der Praxis meist enge Grenzen gesetzt. Zudem ist diese Anpassungsform häufig mit erhöhtem Verschleiß, Betriebsstoffverbrauch und Ausschuss verbunden. Die Möglichkeiten einer quantitativen Anpassung beschränken sich weitgehend auf die personellen Kapazitäten. Sie sind umso größer, je geringer die Qualifikationsanforderungen oder je höher der Grad der Mehrfachqualifikation der Mitarbeiter ist.

Anpassung der Kapazitätsnachfrage an das Kapazitätsangebot

Zur Anpassung der Kapazitätsnachfrage an das Kapazitätsangebot können folgende Maßnahmen ergriffen werden [Kiener et al. 2012, S. 269-271; Nebl 2011, S. 716-720]:

• Zeitliche Verschiebung von (kompletten) Fertigungsaufträgen oder (einzelnen) Arbeitsgängen: Sofern ein Auftrag bzw. Arbeitsgang nicht bereits zum frühest möglichen Zeitpunkt eingeplant ist und die Kapazitäten vor der Überlastung nicht voll ausgelastet sind, kann man den betreffenden Auftrag bzw. Arbeitsgang zeitlich vorziehen. Technisch immer machbar ist das zeitliche Hinausschieben von Fertigungsaufträgen oder Arbeitsgängen. Möglicherweise können dadurch allerdings vom Kunden bzw. von der übergeordneten Planung vorgegebene Fertigstellungstermine nicht eingehalten werden. Das ist immer dann der Fall, wenn der Starttermin hinter den spätest möglichen Startzeitpunkt verschoben werden muss. Besteht die Aufgabenstellung nicht in der Beseitigung eines Engpasses, sondern einer Unterbeschäftigung, können Fertigungsaufträge vorzeitig freigegeben werden.
  
• Zeitliche Komprimierung (Stauchung) oder Ausdehnung (Streckung) von Arbeitsgängen oder Aufträgen: Durch Umverteilung der geplanten Kapazitätsinanspruchnahme pro Teilperiode kann die Durchführung eines Arbeitsganges beschleunigt (gestaucht) oder verlangsamt (gestreckt) werden. Die Stauchung geht mit einer im Vergleich zur ursprünglichen Planung höheren, die Streckung mit einer niedrigeren Kapazitätsinanspruchnahme pro Teilperiode einher. Beide Varianten ermöglichen den Abbau von Belastungsspitzen, indem die Kapazitätsbelastung (teilweise) in unterausgelastete Zeitabschnitte verlagert wird. Solange sich die Streckung von Arbeitsgängen innerhalb der Pufferzeiten bewegt, ist damit keine Verlängerung der Auftragsdurchlaufzeit (d.h. keine Streckung des gesamten Auftrags) verbunden. Die Stauchung von Arbeitsgängen führt zu einer Stauchung (Durchlaufzeitverkürzung) des zugehörigen Fertigungsauftrags, wenn es sich um kritische Arbeitsgänge handelt. Eine weitere Möglichkeit der Stauchung kompletter Fertigungsaufträge besteht in der Reduzierung der Übergangszeiten.
• Veränderung der Auftragsgröße: Wenn nur ein Teil eines Loses für die Fertigstellung eines Kundenauftrags oder die Auffüllung des Lagers unmittelbar benötigt wird, kann das Los auf diese Größe verkleinert und der Rest ggf. später produziert werden (Losverkleinerung). Umgekehrt kann die Losgröße erhöht und die überschüssige Menge auf Lager gelegt werden, um die Kapazitätsauslastung zu verbessern (Losvergrößerung).
• Veränderung des Auftragsbestands: Eine weitere Möglichkeit zum Abbau von Belastungsspitzen besteht in der Auswärtsvergabe von Fertigungsaufträgen ("Lohnaufträge") oder einzelnen Arbeitsgängen ("verlängerte Werkbank"). Notfalls ist auch der völlige Verzicht auf einen Auftrag bzw. die Stornierung eines bereits angenommenen Auftrags in Erwägung zu ziehen. Umgekehrt können zur Vermeidung von Kapazitätsüberhängen Aufträge früher freigegeben, Lohnaufträge oder einzelne Arbeitsgänge für andere Unternehmen ausgeführt, zusätzliche Kundenaufträge (z.B. mittels Sonderkonditionen) akquiriert oder Lageraufträge für häufig benötigte Teile oder Produkte generiert werden.
• Sofern technologisch möglich, können Arbeitsgänge bzw. Aufträge schließlich auf alternative Betriebsmittel (z.B. Maschinen des Musterbaus oder der Lehrwerkstatt) bzw. Arbeitsplätze verlagert oder zwischenzeitlich unterbrochen werden, um z.B. in der durch die Unterbrechung entstehenden Lücke einen eiligeren Auftrag zu bearbeiten.

Die beschriebenen Maßnahmen lassen sich nicht immer eindeutig voneinander abgrenzen. So ist mit einer intensitätsmäßigen Anpassung stets gleichzeitig eine Stauchung von Arbeitsgängen verbunden. Das Ausweichen auf andere Betriebsmittel kann auch als quantitative Anpassung des Kapazitätsangebots an die Kapazitätsnachfrage interpretiert werden. Eine weitere Maßnahme des Kapazitätsabgleichs, die sich nicht eindeutig einer der beiden Gruppen von Maßnahmen zuordnen läßt, ist das Hinausschieben oder Vorziehen von geplanten Instandhaltungsmaßnahmen. Ferner ist erkennbar, dass sich einige der beschriebenen Maßnahmen mit Maßnahmen der Durchlaufzeitverkürzung decken: Die Stauchung kritischer Arbeitsgänge durch Erhöhung der zugewiesenen Kapazitäten pro Teilperiode entspricht dem Splitting. Die Reduzierung der Übergangszeiten zur Stauchung von Fertigungsaufträgen wurde ebenfalls als Methode der Durchlaufzeitverkürzung genannt. Das gleiche gilt für die Losverkleinerung bzw. Losteilung.

Algorithmen zur Durchführung des Kapazitätsabgleichs

Die Bewerkstelligung des Kapazitätsabgleichs stellt ein überaus anspruchsvolles Optimierungsproblem dar [Hoitsch 1993, S. 461-464; Kurbel 2016, S. 130-131; Zäpfel 2001, S. 193]. Mathematische Formulierungen des Kapazitätsabgleichsproblems auf Basis der Netzplantechnik und exakte Lösungsverfahren dafür (z.B. graphentheoretische Verfahren, Branch-and-Bound-Verfahren) werden in der Literatur zwar vorgestellt [Zäpfel 1982, S. 236-239; Günther/Tempelmeier 2012, S. 219-223; Fandel/Fistek/Stütz 2011, S. 689-690; Zimmermann/Stark/Rieck 2010, S. 205 ff.], besitzen aufgrund des begrenzten Problemumfangs, den sie bewältigen können, jedoch keine praktische Bedeutung. Daher ist ein Rückgriff auf heuristische Lösungsmethoden notwendig. Aber auch deren Praxistauglichkeit wird in der Literatur kritisch gesehen. Aufgrund der extrem hohen Komplexität des Planungsproblems wird eine interaktive, dialoggestützte Vorgehensweise, bei der der Disponent verschiedene Produktionspläne durchspielen kann, bevor er sich für eine Alternative entscheidet, vielfach für zweckmäßiger gehalten. Dieses Vorgehen ist auch in der Praxis weit verbreitet [Hoitsch 1993, S. 463; Zäpfel 2001, S. 193; Kurbel 2016, S. 131; Fandel/Fistek/Stütz 2011, S. 687].

Literatur

Fandel, Günter; Fistek, Allegra; Stütz, Sebastian: Produktionsmanagement. 2. Auflage. Springer : Berlin/Heidelberg 2011.

Günther, Hans-Otto; Tempelmeier, Horst: Produktion und Logistik. 9. Auflage. Springer : Berlin/Heidelberg 2012.

Hoitsch, Hans-Jörg: Produktionswirtschaft. 2. Auflage. Vahlen : München 1993.

Kiener, Stefan; Maier-Scheubeck, Nicolas; Obermaier, Robert; Weiß, Manfred: Produktions-Management. 10. Auflage. Oldenbourg : München 2012.

Kurbel, Karl: Enterprise Resource Planning und Supply Chain Management in der Industrie. 8. Auflage. De Gruyter : Berlin/Boston 2016.

Nebl, Theodor: Produktionswirtschaft. 7. Auflage. Oldenbourg : München 2011.

Schweitzer, Marcell (Hrsg.): Industriebetriebslehre. 2. Auflage. Vahlen : München 1994.

Vahrenkamp, Richard: Produktionsmanagement. 6. Auflage. Oldenbourg : München 2008.

Zäpfel, Günther: Grundzüge des Produktions- und Logistikmanagement. 2. Auflage. Oldenbourg : München/Wien 2001.

Zäpfel, Günther: Produktionswirtschaft. De Gruyter : Berlin/New York 1982.

Zimmermann, Jürgen; Stark, Christoph; Rieck, Julia: Projektplanung. 2. Auflage. Springer : Berlin/Heidelberg 2010.

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