Herausforderungen in der Fertigung und wie man sie bewältigt

Mathematische Optimierung zur Bewältigung von Herausforderungen in der Produktion

 Wie Sie sicherstellen, dass Ihre Produktion wie ein Uhrwerk läuft


Mein Urgroßvater trug immer eine Taschenuhr, die mit einer Kette an seiner Weste befestigt war. Ich liebte es, die elegante Gravur auf dem Deckel und das weiße Zifferblatt mit den goldenen Zahlen und Zeigern zu bewundern. Eines Tages erklärte mir mein Großvater, wie die Uhr eigentlich funktionierte, und so entdeckte ich, dass ihr Innenleben ebenso faszinierend war wie ihr Äußeres. Eine Taschenuhr wird mit mechanischer Energie angetrieben und hat daher eine mechanische Komponente, die aus einer Haupt/Uhrfeder, einem Räderwerk, einer Unruh, einer Hemmung und natürlich einem Zifferblatt besteht. Jedes dieser Teile hat seine eigene Funktion, damit die Uhr effizient funktioniert, oder, wie man sagt, „wie ein Uhrwerk läuft“. Mein Großvater zog seine Taschenuhr täglich auf und achtete darauf, dass sie frei von Staub und Schmutz war, denn schon das kleinste Teilchen im Mechanismus konnte die Uhr beschädigen.

Auch Fertigungsprozesse können mit einer Taschenuhr verglichen werden. Sie bestehen aus verschiedenen Teilen, von denen jeder für eine bestimmte Funktion verantwortlich ist, um einen reibungslosen Produktionsprozess zu gewährleisten. Schon eine kleine technische Panne, ein Planungsproblem oder eine Änderung kann dazu führen, dass sich die Produktion verlangsamt oder sogar zum Stillstand kommt, genau wie bei einer Taschenuhr, in die Staub oder Schmutz gerät.

 

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Moderne Produktionsplanung

Die Herausforderungen in der Fertigung

Heute muss man in der modernen Produktionsplanung ständig mit vielen Problemen gleichzeitig jonglieren und die Produktion bedarf ständiger Verbesserungen, damit sie weiterhin effizient läuft. Unten stehend gehen wir auf die fünf größten Herausforderungen in der Fertigung ein und erläutern, wie sie bewältigt werden können:

Bedarfsprognose

Heutzutage haben Produktionsplaner große Schwierigkeiten, die Nachfrage nach ihren Produkten zu prognostizieren. Die Planungshorizonte können bis zu zwei Wochen betragen, und die Hersteller können nicht mehr mit absoluter Sicherheit sagen, was sie in ein paar Wochen oder Monaten produzieren werden.

Die Gründe dafür sind einfach: Die Produktlebenszyklen werden immer kürzer, da verschiedene Versionen und aktualisierte Modelle desselben Produkts auf den Markt kommen, manchmal nur einige Monate nach der Veröffentlichung der vorherigen Version. Die Verbraucher wollen immer individualisiertere Produkte (sehen Sie hierzu unseren letzten Blogartikel)  und, was die Lage noch verschlimmert, sie wollen alles zu einem möglichst niedrigen Preis und so schnell wie möglich. Kein Wunder also, dass eine vorausschauende Produktionsplanung immer komplexer wird und den Planern viel Kopfzerbrechen bereitet.

Die Verwaltung der Lagerbestände soll einem Unternehmen ermöglichen, die schwankende Nachfrage nachzukommen und etwaige Probleme oder Verzögerungen im Produktionsprozess abzufedern, allerdings ist Lagerverwaltung selbst eine der großen Herausforderungen in der Fertigung…

Lagerverwaltung

Es wird zunehmend schwieriger zu entscheiden, wie die Lagerhaltung geführt werden soll. Zu viele Materialien, Halbfertig- oder Fertigerzeugnisse auf Lager zu haben, bedeutet hohe Lagerkosten für die Lagerhaltung und bindet Kapital. Außerdem kann ein Unternehmen nie sicher sein, ob die Nachfrage nach den gelagerten Waren nicht plötzlich zurückgeht und die Waren somit unverkäuflich sind. Andererseits bringt eine niedrige Lagerhaltung auch Risiken mit sich. Was, wenn die Nachfrage nach einem bestimmten Produkt plötzlich ansteigt  und nicht genug vorrätig sind? In Anbetracht der Nachfrage nach kürzeren Lieferzeiten kann sich dies auch als nachteilig erweisen. Wie können die Hersteller rechtzeitig liefern, wenn sie nicht genügend Material für die Produktion haben? Dies führt unweigerlich zu Lieferverzögerungen, die ihre Liefertreue beeinträchtigen können.

Effizienz

Wie kann ein Unternehmen die Kosten niedrig und die Effizienz hoch halten, ohne Abstriche bei der Produktqualität zu machen?

Effizienz in der Produktion aufrechtzuerhalten ist eine Herausforderung, insbesondere auf Grund der schwankenden Verbrauchernachfrage und Problemen an anderen Stellen der Lieferkette, die sich negativ auf die Produktionsabläufe auswirken und zu Engpässen führen können. Die Prozesse müssen ständig bewertet werden, um verbesserungsbedürftige Bereiche zu ermitteln.

Doch nicht nur äußere Umstände stellen eine Herausforderung für die Effizienz dar, sondern auch interne Faktoren. Veraltete Maschinen oder Technologien können schnell unnötige Energiekosten verursachen, wertvolle Produktionszeit rauben, weil sie langsamer laufen, oder störanfällig sein und damit zu Ausfallzeiten führen. 

Einer der größten Faktoren, der zur Ineffizienz beiträgt, ist schließlich die Materialverschwendung/Ausschuss in der Produktion. Verschwendung/Ausschuss – oft eine Folge schlechter Planung und Bestandsverwaltung – kann zu hohen Verlusten und auch zu hohen Gemeinkosten führen.

Fachkräftemangel

Für die Unternehmen wird es immer schwieriger, Arbeitskräfte mit den erforderlichen Fähigkeiten und Qualifikationen für die Produktion zu finden. Dieser Fachkräftemangel führt dazu, dass die Arbeit nicht ordnungsgemäß ausgeführt wird und die Produktqualität darunter leidet. Die fertigen Produkte weisen Mängel auf und müssen nachproduziert werden, was zu Verzögerungen und Engpässen führt.

(Noch) zu große Abhängigkeit von manuellen Lösungen

Noch immer verlassen sich viel zu viele Unternehmen in der Produktion auf manuelle Planung (z. B. Tabellenkalkulationen), obwohl es offensichtlich ist, dass fortschrittliche Technologie und automatisierte Lösungen auf der Grundlage von KI und Analytik die Produktionsplanungsprozesse erheblich erleichtern können.

Die mangelnde Bereitschaft oder Unfähigkeit zur digitalen Transformation kann auf mehrere Aspekte zurückgeführt werden: Die Implementierung der neuen Technologie scheint zu teuer, die vorhandenen Mitarbeiter müssen für die Arbeit mit der neuen Software geschult werden, oder es gibt einfach nicht genügend Mitarbeiter im Unternehmen, die über die erforderlichen Fähigkeiten zur Anwendung der Software verfügen.

Wenn die Unternehmen jedoch die Umstellung auf die Digitalisierung versäumen, werden sie nur hinter denjenigen zurückbleiben, die sie bereits vollzogen haben, und nicht in der Lage sein, auf ihren jeweiligen Märkten zu konkurrieren.
Um noch einmal auf die Frage der Fachkräftemangel zurückzukommen: Unternehmen, die mit veralteten, fehleranfälligen, manuellen Prozessen arbeiten, sind für Technologieabsolventen höchst unattraktiv. Sie werden Unternehmen mit intelligenten Fertigungsprozessen wählen, die ihre wertvollen Fähigkeiten zur Optimierung der Produktionsmethoden benötigen. Und wie wir bereits erläutert haben, schadet der Mangel an qualifizierten Arbeitskräften einem Unternehmen auf lange Sicht nur.

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Mathematische Optimierung für effektive Produktionsabläufe

Der Einsatz von analytischen Methoden wie der mathematischen Optimierung empfiehlt sich insbesondere bei komplexen Prozesse wie der Produktionsplanung. Mit Hilfe von Predictive und Prescriptive Analytics können Produktionspläne auf Basis eines Modells erstellt werden, das den gesamten Produktionsprozess abbildet – unter Berücksichtigung aller Ziele, Ressourcen, Variablen und Restriktionen. Spezielle Solver werden eingesetzt, um optimale Lösungen für das Produktionsproblem zu finden.

Mit OPTANO production läuft die Produktion tatsächlich wie ein Uhrwerk

Eine Planungssoftware wie OPTANO benutzt mathematische Optimierung, um die nötige Transparenz in der Planung zu schaffen, damit Unternehmen fundierte Entscheidungen treffen können.

OPTANO production ermöglicht die Identifizierung der richtigen Maßnahmen, um die gewünschten Ziele zu erreichen – fundiert analysiert auf Basis aller zu berücksichtigenden Daten. So lassen sich unzählige Handlungsalternativen in Was-wäre-Szenarien analysieren und vergleichen, um die beweisbar beste Lösung zu finden.

Indem beispielsweise dieselben Daten in mehreren Szenarien analysiert werden, können Unternehmen lang- und kurzfristige Bedarfsprognosen erstellen und sich auf unerwartete Störungen vorbereiten und schnell darauf reagieren, indem sie rechtzeitig umdisponieren können. Durch die Analyse ihrer Bestandsverwaltung können sie feststellen, welche Maßnahmen zu ergreifen sind, um einen Überschuss oder ein Defizit an Beständen zu vermeiden, und sie können sicher sein, dass ein reibungsloser Produktionsablauf gewährleistet ist, dass sie die Kundenaufträge wie geplant erfüllen können, den Ausschuss reduzieren und die Effizienz Ihrer Anlage verbessern.

Ob taktische oder operative Planung – mit OPTANO production lassen sich einfach und schnell optimale Pläne ganz nach Ihren Bedürfnissen erzeugen.

Tickt die Taschenuhr noch?

Taschenuhren sind längst von Armbanduhren und inzwischen auch von Smartwatches – und Phones abgelöst worden. Dennoch sind sie begehrte Sammlerstücke, und die Taschenuhr meines Großvaters ist zu einem Familienerbstück geworden, auch wenn sie nicht mehr in Gebrauch ist. Bis Ende 2024 werden laut Gartner 75 % der Unternehmen Techniken der künstlichen Intelligenz, einschließlich Optimierung, einsetzen, um ihre Planungsprozesse zu verbessern, zukünftige Trends vorherzusagen und Risiken zu erkennen. Ob manuelle Planung dann auch ein begehrte Sammlerstück sein wird? Höchst zweifelhaft…

Kennen Sie schon unser Factsheet zum Thema?

Wir haben Anwendungsfälle von Predictive und Prescriptive Analytics in der modernen Produktionsplanung in einem Factsheet zusammengestellt. Dieses können Sie hier herunterladen.

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Alisa Temme
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