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Fertigungsplanung und Produktionssteuerung – Losgrößen und Rüstaufwand abwägen

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Fertigungsplanung und Produktionssteuerung – Losgrößen und Rüstaufwand abwägen

Einleitung

In diesem aiMOOC lernst Du, wie Fertigungsplanung und Produktionssteuerung Bestände, Termine und Umrüstungen gegeneinander abwägt. Der Kurs richtet sich an Auszubildende in Produktion, Metalltechnik, Logistik und kaufmännisch-technischen Berufen.

Leitfrage: Wann lohnt sich ein großes Los mit wenigen Umrüstungen – und wann sind kleinere Lose trotz häufigeren Rüstens besser?

Der Kurs arbeitet mit einem vollständig fiktiven Ausbildungsfall. Alle Rechnungen sind Lernmodelle. Du steuerst keine reale Maschine, lädst keine Betriebsdaten hoch und brauchst keine externe KI. Die Fertigungssimulation läuft sicher mit Papierkarten, Taschenrechner oder einer lokalen Tabellenkalkulation.

Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du Losgröße, Rüstzeit, Bestand und Termin erklären, zwei Fertigungspläne vergleichen, Rüstaufwand und Frühfertigungsbestand bewerten, eine einfache Reihenfolgeentscheidung begründen und zeigen, warum kürzere Rüstzeiten kleinere Lose wirtschaftlicher machen können.

Kurzbeschreibung

Bestände, Termine und Umrüstungen: Große Lose senken häufig den Rüstaufwand je Stück, erzeugen aber eher Bestand und Kapitalbindung. Kleine Lose erhöhen die Reaktionsfähigkeit, können jedoch mehr Rüstvorgänge auslösen. Gute Produktionssteuerung sucht deshalb keine pauschal größte oder kleinste Losgröße, sondern eine zum Bedarf, Termin und Prozess passende Lösung.

Lerneinheit 1: Losgröße und Rüstaufwand

Eine Losgröße ist die Menge einer Produktart oder Baugruppe, die als zusammenhängender Posten gefertigt wird, bevor die Produktion auf ein anderes Produkt oder Los wechselt. In der Losgrößenplanung stehen besonders Rüstkosten und Lager- bzw. Bestandskosten in einem Zielkonflikt.

Entscheidung	Typische Wirkung
Größeres Los	weniger Produktwechsel, tendenziell weniger Rüstvorgänge, dafür mehr Bestand und frühere Fertigstellung
Kleineres Los	weniger Bestand und mehr Reaktionsfähigkeit, dafür tendenziell mehr Rüstvorgänge

Merksatz: Weniger Rüsten ist nicht automatisch besser, wenn dadurch unnötig früh oder über den Bedarf hinaus produziert wird.

Das Lehrvideo der Hochschule Koblenz erklärt den Zusammenhang zwischen Rüstzeit, Losgröße, Umlaufbestand, Durchlaufzeit und Lieferfähigkeit.

Basisaufgabe 1

Arbeitsauftrag: Entscheide, welche Aussage fachlich passt: „Je kleiner ein Los wird, desto häufiger muss bei wechselnden Produkten möglicherweise gerüstet werden.“

Hilfe 1: Denke an den Wechsel von Produkt A zu Produkt B.

Hilfe 2: Ein Rüstvorgang fällt beim Produktwechsel an, nicht für jedes einzelne Stück.

Begründetes Feedback: Die Aussage ist richtig. Kleinere Lose können mehr Produktwechsel pro Zeitraum verursachen. Dadurch steigt der Rüstaufwand, sofern der Ablauf und die Zahl der Varianten gleich bleiben.

Lerneinheit 2: Was zählt zur Rüstzeit?

REFA beschreibt die Rüstzeit in der Serien- oder Massenfertigung als Zeitspanne zwischen dem letzten Gutteil des alten Loses und dem ersten Gutteil des neuen Loses. Dazu können Werkzeugwechsel, Vorrichtungswechsel, Einstellen, Prüfen und Freigeben gehören.

Werkzeuge und Vorrichtungen beeinflussen den Rüstaufwand. Ein vorbereiteter Werkzeugwechsel kann die Stillstandszeit verkürzen.

Ein automatischer Werkzeugwechsler kann einzelne Wechsel unterstützen. Er ersetzt aber nicht automatisch die gesamte Rüstorganisation, denn auch Material, Spannmittel, Programme, Prüfmittel und Freigaben können Teil des Rüstprozesses sein.

Ablaufanimation: Bearbeitung und Einrichten unterscheiden

Die Animation zeigt beispielhaft einen CNC-Werkzeugweg. Für die Planung ist wichtig: Bearbeitungszeit erzeugt das Werkstück; Rüstzeit bereitet den Prozess auf den nächsten Auftrag vor.

Das Festlegen eines Werkstückkoordinatensystems veranschaulicht, dass Einrichten und Prüfen reale Prozessschritte sind. Im Kurs werden solche Schritte nur planerisch betrachtet – nicht an einer echten Maschine ausgeführt.

Basisaufgabe 2

Arbeitsauftrag: Sortiere gedanklich in „Bearbeiten“ oder „Rüsten“: Fräsen eines Gutteils, Werkzeug bereitstellen, Spannmittel wechseln, neues Teil prüfen.

Hilfe 1: Frage: Entsteht gerade das Serien-Gutteil?

Hilfe 2: Vorbereitung und Umstellung gehören typischerweise zum Rüsten.

Begründetes Feedback: Das Fräsen des Gutteils ist Bearbeitung. Werkzeugbereitstellung, Spannmittelwechsel und die Freigabe des ersten Gutteils gehören zum Rüst- bzw. Einrichtkontext. Diese Trennung hilft, Verbesserungspotenziale sichtbar zu machen.

Lerneinheit 3: Ausbildungsfall „AlbWerk“

Die AlbWerk Lernfabrik GmbH ist fiktiv. Eine CNC-Fräsmaschine startet um 06:00 Uhr bereits eingerichtet für Produkt A. Es gibt drei Fertigungsaufträge:

Auftrag	Produkt	Menge	Bearbeitungszeit je Stück	Liefertermin
A1	Grundplatte A	80 Stück	2,0 min	10:30 Uhr
B1	Deckplatte B	60 Stück	2,5 min	13:30 Uhr
A2	Grundplatte A	40 Stück	2,0 min	15:30 Uhr

Fiktive Umrüstzeiten: A → B = 35 min, B → A = 30 min. Fiktiver Rüstkostensatz: 1,20 € je Rüstminute. Für die Simulation wird frühe Fertigstellung mit einem pädagogischen Bestandsfaktor von 0,15 € je Stückstunde bewertet. Dieser Wert ist kein realer Buchhaltungssatz.

Zwei mögliche Fertigungspläne

Plan	Ablauf	Fertigstellung B1	Rüstzeit
X	A1 → A2 → Rüsten → B1	13:05 Uhr	35 min
Y	A1 → Rüsten → B1 → Rüsten → A2	11:45 Uhr	65 min

Plan X: A1 und A2 werden zusammen als großes A-Los gefertigt. Das spart einen Produktwechsel, aber A2 ist sehr früh fertig.

Plan Y: A2 wird nach B1 gefertigt. Das erzeugt einen zusätzlichen Produktwechsel, senkt aber den Frühfertigungsbestand und macht B1 früher fertig.

Anwendungsaufgabe 1: Zeiten prüfen

Arbeitsauftrag: Prüfe die Endzeiten beider Pläne.

Hilfe 1: Plan X: 120 A-Teile × 2 min = 240 min. Danach 35 min Rüsten und 60 B-Teile × 2,5 min = 150 min.

Hilfe 2: Plan Y: A1 = 160 min, Rüsten = 35 min, B1 = 150 min, Rüsten = 30 min, A2 = 80 min.

Begründetes Feedback: Plan X beendet A um 10:00 Uhr und B1 um 13:05 Uhr. Plan Y beendet A1 um 08:40 Uhr, B1 um 11:45 Uhr und A2 um 13:35 Uhr. Beide Pläne halten die vorgegebenen Termine ein. Deshalb muss die Entscheidung zusätzlich Bestände, Rüstaufwand und Flexibilität berücksichtigen.

Anwendungsaufgabe 2: Kostenindikatoren vergleichen

Für Plan X entstehen 35 Rüstminuten × 1,20 € = 42 € Rüstkosten. A2 ist 5,5 Stunden vor Termin fertig: 40 × 5,5 × 0,15 € = 33 € Bestandsbelastung. Bewertungswert Plan X = 75 €.

Für Plan Y entstehen 65 Rüstminuten × 1,20 € = 78 € Rüstkosten. A2 ist 1 Stunde 55 Minuten vor Termin fertig: rund 76,7 Stückstunden × 0,15 € = rund 11,50 €. Bewertungswert Plan Y = rund 89,50 €.

Arbeitsauftrag: Begründe, warum Plan X im Ausgangsfall günstiger bewertet wird, Plan Y aber trotzdem einen betrieblichen Vorteil haben kann.

Hilfe 1: Vergleiche B1-Fertigstellung und Reaktionsmöglichkeit.

Hilfe 2: Eine rein rechnerische Kostenkennzahl bildet Störungen, Eilaufträge oder Qualitätsrisiken nicht vollständig ab.

Begründetes Feedback: Nach den fiktiven Bewertungsregeln ist Plan X günstiger. Plan Y stellt B1 jedoch 80 Minuten früher fertig und hält A2 näher am Bedarfstermin. Bei hoher Terminunsicherheit oder häufigen Eilaufträgen kann diese Flexibilität wertvoller sein als der reine Kostenunterschied.

Lerneinheit 4: Rüstzeit senken – kleinere Lose ermöglichen

Rüstzeitoptimierung versucht, die Stillstandszeit beim Produktwechsel zu verringern. Bei der SMED-Methode werden insbesondere interne und externe Rüsttätigkeiten getrennt: Was bei laufender Maschine vorbereitet werden kann, soll nicht unnötig während des Stillstands erfolgen.

Der ifaa-Film zeigt Rüstzeitoptimierung praxisnah. Für diesen Kurs gilt: Beobachte die Prinzipien, führe aber keine eigenständigen Eingriffe an Maschinen durch.

Transferaufgabe 1: Was ändert sich nach einer Rüstzeitverbesserung?

Simulation: Beide Produktwechsel dauern jetzt fiktiv nur noch 10 min.

Plan X benötigt dann 10 Rüstminuten. B1 endet um 12:40 Uhr. Der Bestandswert für A2 bleibt 33 €. Rüstkosten: 12 €. Bewertungswert Plan X = 45 €.

Plan Y benötigt 20 Rüstminuten. B1 endet um 11:20 Uhr, A2 um 12:50 Uhr. A2 ist 2 Stunden 40 Minuten vor Termin fertig: rund 106,7 Stückstunden × 0,15 € = rund 16 €. Rüstkosten: 24 €. Bewertungswert Plan Y = rund 40 €.

Arbeitsauftrag: Erkläre, warum nach der Rüstzeitverkürzung Plan Y besser abschneidet.

Hilfe 1: Der Nachteil des zusätzlichen Produktwechsels ist kleiner geworden.

Hilfe 2: Kleinere Lose können dadurch wirtschaftlich attraktiver werden.

Begründetes Feedback: Genau das ist der zentrale Zusammenhang: Werden Rüstzeiten stark verkürzt, verliert der zusätzliche Wechsel an Gewicht. Dann können kleinere Lose mit weniger Frühfertigungsbestand und höherer Reaktionsfähigkeit vorteilhaft werden.

Lerneinheit 5: Sichere Fertigungssimulation

Die Simulation bleibt vollständig außerhalb realer Maschinensteuerungen.

Erlaubt im Kurs	Nicht Teil des Kurses
Papierkarten mit A1, B1, A2 verschieben	echte CNC-Programme verändern
Zeiten mit Taschenrechner berechnen	Schutzvorrichtungen umgehen
lokale Tabelle ohne Betriebsdaten verwenden	reale Betriebs- oder Personaldaten hochladen
Varianten mit fiktiven Daten vergleichen	externe KI mit vertraulichen Daten nutzen

Simulationsauftrag

Arbeitsauftrag 1 – Reihenfolge: Lege drei Karten A1, B1 und A2 in mindestens drei Reihenfolgen. Ergänze zwischen Produktwechseln eine Rüstkarte.
Arbeitsauftrag 2 – Zeitachse: Starte bei 06:00 Uhr und addiere Bearbeitungs- und Rüstzeiten.
Arbeitsauftrag 3 – Termine: Markiere jeden Auftrag, der seinen Liefertermin einhält.
Arbeitsauftrag 4 – Bestand: Notiere, welche Lose besonders früh fertig werden.
Arbeitsauftrag 5 – Entscheidung: Wähle den Plan, den Du unter den angenommenen Bedingungen bevorzugst, und begründe ihn mit mindestens zwei Kriterien.

Begründetes Feedback: Eine gute Lösung nennt nicht nur „wenig Rüstzeit“, sondern verbindet mindestens zwei Zielgrößen: Termin, Bestand, Rüstaufwand oder Flexibilität. Genau diese Mehrzielabwägung ist Kern der Produktionssteuerung.

Quellen- und Medienprüfung

Fachlich gegengeprüft am 05.10.2026. Die Kernaussagen zur Losgrößenplanung stimmen mit Gabler, REFA und der deutschsprachigen Wikipedia überein. Die TU Darmstadt führt Fertigungslosgrößenplanung und Ablaufplanung als zentrale Inhalte des operativen Produktionsmanagements.

Quelle	Nutzung im Kurs
Gabler Wirtschaftslexikon: Losgrößenplanung	Zielkonflikt aus Rüst- und Lagerkosten
REFA-Lexikon: Rüstzeit	Definition und Einordnung der Rüstzeit
Wikipedia: Produktionsplanung und -steuerung	Überblick zu Losgrößen-, Termin- und Kapazitätsplanung
TU Darmstadt: Operatives Produktionsmanagement	Einordnung von Losgrößen- und Ablaufplanung

Medienrechte

Die eingebundenen Wikimedia-Commons-Dateien wurden mit konkreten Dateiseiten geprüft. Die Lizenzangaben bleiben auf Commons maßgeblich.

Medium	Lizenzstatus laut Commons
CNC machine.jpg	Public Domain
Samples-of-milling-cutter-shape-and-different-tools.jpg	CC BY 4.0
Okuma MULTUS U3000 multi-tasking machine with automatic tool changer.jpg	CC BY-SA 4.0
ToolPath.gif	CC BY-SA 3.0
Festlegen des Werkstückkoordinatensystems (Animation).gif	CC BY-SA 3.0

Die YouTube-Videos werden nur eingebettet, nicht kopiert oder neu hochgeladen. Sie sind nicht automatisch OER; die Rechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern. Verwendet werden ausschließlich die geprüften Links der Hochschule Koblenz und des ifaa. Für Lernende sind alle externen Medien optional; die Aufgaben funktionieren auch ohne Anmeldung, Upload oder externe KI.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt die Losgröße? (Die zusammenhängend gefertigte Menge eines Produkts oder einer Baugruppe) (!Die Zahl der Mitarbeitenden in einer Schicht) (!Die Länge einer Maschine) (!Die Anzahl aller Lagerplätze)

Welche Wirkung haben kleinere Lose bei häufigem Produktwechsel typischerweise? (Sie können mehr Rüstvorgänge verursachen) (!Sie beseitigen jeden Rüstvorgang) (!Sie verdoppeln automatisch die Bearbeitungszeit je Stück) (!Sie verhindern jede Terminabweichung)

Was steigt bei größeren Losen häufig an? (Der durchschnittliche Bestand) (!Die Zahl der Produktvarianten automatisch) (!Die Zahl der Lieferanten automatisch) (!Die Nenndrehzahl jeder Maschine)

Wie wird Rüstzeit in der Serienfertigung häufig abgegrenzt? (Vom letzten Gutteil des alten bis zum ersten Gutteil des neuen Loses) (!Vom Schichtbeginn bis zur Pause) (!Vom Wareneingang bis zur Rechnung) (!Vom ersten bis zum letzten Verkaufsgespräch)

Wann endet Auftrag B1 in Plan X des Ausbildungsfalls? (Um 13:05 Uhr) (!Um 11:45 Uhr) (!Um 10:00 Uhr) (!Um 15:30 Uhr)

Warum ist Plan Y flexibler als Plan X? (B1 wird früher gefertigt und A2 liegt näher am Bedarfstermin) (!Plan Y hat keine Rüstzeit) (!Plan Y produziert mehr Stücke als bestellt) (!Plan Y ignoriert Liefertermine)

Was kann eine starke Rüstzeitverkürzung bewirken? (Kleinere Lose können wirtschaftlich attraktiver werden) (!Bestände müssen immer steigen) (!Termine werden unwichtig) (!Bearbeitungszeiten je Stück werden automatisch null)

Welche Aufgabe gehört zur Produktionssteuerung? (Fertigungsaufträge in Reihenfolge und Termin umzusetzen) (!Produktnamen zu erfinden) (!Werbung für Endkunden zu gestalten) (!Privatkonten der Beschäftigten zu verwalten)

Wie wird die Fertigungssimulation in diesem Kurs sicher durchgeführt? (Mit fiktiven Daten und ohne Eingriff in reale Maschinen) (!Durch Änderung realer CNC-Programme) (!Durch Deaktivierung von Schutzeinrichtungen) (!Durch Upload vertraulicher Betriebsdaten)

Welche Entscheidung ist fachlich am besten begründet? (Eine Abwägung aus Termin, Bestand, Rüstaufwand und Flexibilität) (!Immer das größtmögliche Los) (!Immer das kleinstmögliche Los) (!Immer die Reihenfolge mit den meisten Umrüstungen)

Memory

Losgröße	zusammenhängend gefertigte Menge
Rüstzeit	Zeitspanne des Produktwechsels
Bestand	gebundene und noch nicht benötigte Menge
Liefertermin	geforderter Fertigstellungszeitpunkt
SMED	Methode zur Verkürzung von Rüstzeiten
Produktionssteuerung	operative Umsetzung von Fertigungsaufträgen

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
häufigeres Rüsten	kleine Lose bei vielen Produktwechseln
höherer Durchschnittsbestand	große Lose
frühere Fertigstellung	Produktion deutlich vor Bedarf
mehr Flexibilität	kürzere Rüstzeiten und kleinere Lose
Terminrisiko	zu späte Auftragsreihenfolge

Kreuzworträtsel

Losgröße	Wie heißt die zusammenhängend gefertigte Menge eines Produkts?
Rüstzeit	Wie heißt die Zeit für die Umstellung auf einen neuen Auftrag?
Bestand	Wie heißt die noch nicht verbrauchte oder ausgelieferte Menge?
Termin	Wie heißt ein festgelegter Zeitpunkt für die Fertigstellung?
Kapazität	Wie heißt das verfügbare Leistungsvermögen eines Arbeitssystems?
Flexibilität	Wie heißt die Fähigkeit, auf Änderungen schnell zu reagieren?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Begriffsbild Losgröße: Zeichne zwei Kästen für ein großes und drei Kästen für kleine Lose. Markiere jeden Produktwechsel als Rüstpunkt.
Werkzeugbild analysieren: Beschreibe am Commons-Bild mit den Fräswerkzeugen, welche Vorbereitungen vor einem Werkzeugwechsel nötig sein könnten, ohne reale Maschinenhandlungen auszuführen.
Zeitstrahl erstellen: Übertrage Plan X auf einen Zeitstrahl von 06:00 bis 13:05 Uhr und kennzeichne Bearbeitung und Rüsten.
Terminampel: Erstelle für A1, B1 und A2 eine grüne oder rote Terminampel für Plan X und Plan Y und begründe jede Farbe.

Standard

Planvergleich rechnen: Berechne Rüstkosten und Bestandsbelastung der Pläne X und Y selbst nach und erkläre Abweichungen.
Papierkarten-Simulation: Simuliere mindestens drei Reihenfolgen mit Karten und dokumentiere Rüstvorgänge, Endzeiten und Terminlage.
Entscheidungsmatrix: Bewerte zwei Pläne auf einer Skala von 1 bis 5 für Termin, Bestand, Rüstaufwand und Flexibilität. Begründe Deine Gewichtung.
Videoanalyse Rüstzeit: Sieh einen eingebetteten Rüstzeitfilm an und notiere drei Prinzipien, die den Stillstand verkürzen können. Keine Personendaten und keine eigenen Betriebsaufnahmen verwenden.

Schwer

Eilauftrag-Szenario: Ergänze um 09:00 Uhr einen fiktiven Eilauftrag B2 mit 20 Stück und Termin 12:00 Uhr. Entwickle einen neuen Plan und begründe die Umplanung.
SMED-Transfer: Trenne einen erfundenen Rüstablauf in interne und externe Tätigkeiten und begründe, welche Schritte Du vor dem Maschinenstillstand vorbereiten würdest.
Kosten gegen Termintreue: Formuliere eine Entscheidung, bei der ein teurerer Plan wegen geringerem Terminrisiko gewählt wird. Nenne die Bedingungen, unter denen das sinnvoll ist.
Modellkritik: Untersuche, welche realen Faktoren im AlbWerk-Modell fehlen, zum Beispiel Ausschuss, Störungen, Personal, Werkzeugstandzeit oder Sicherheitsbestand. Erkläre, wie zwei dieser Faktoren die Losgrößenentscheidung verändern könnten.

Lernkontrolle

Zielkonflikt erklären: Ein Betrieb verdoppelt die Losgröße, um weniger zu rüsten. Erläutere zwei mögliche Vorteile und zwei mögliche Nachteile für Bestand und Liefertermine.
Störung übertragen: Eine Maschine fällt 45 Minuten aus. Entscheide, welcher der beiden AlbWerk-Pläne robuster sein könnte, und begründe Deine Wahl.
Rüstinvestition bewerten: Ein neues Spannkonzept reduziert Rüstzeiten, verursacht aber Kosten. Beschreibe, welche Daten Du vor einer Investitionsentscheidung sammeln würdest.
Kundenpriorität berücksichtigen: Ein wichtiger Kunde verlangt kleinere Abrufmengen in kürzeren Abständen. Leite daraus Folgen für Losgröße und Rüstorganisation ab.
Grenzen der Kennzahl: Erkläre, warum der niedrigste rechnerische Bewertungswert nicht automatisch den besten Fertigungsplan liefert.
Transfer auf anderen Betrieb: Übertrage den Zielkonflikt auf Bäckerei, Druckerei oder Kunststofffertigung und zeige, was dort dem Rüsten und dem Bestand entspricht.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du die Begriffe Losgröße, Rüstzeit, Bestand und Liefertermin sicher verwendest, einen einfachen Fertigungsplan zeitlich berechnest, mindestens zwei Planvarianten vergleichst, Zielkonflikte begründet abwägst und die Wirkung verkürzter Rüstzeiten auf kleinere Lose erklären kannst.

Nachweis Basis: korrekte Zeit- und Rüstberechnung
Nachweis Anwendung: nachvollziehbarer Vergleich von mindestens zwei Fertigungsplänen
Nachweis Transfer: begründete Reaktion auf Störung, Eilauftrag oder Rüstzeitverbesserung
Nachweis Sicherheit: klare Trennung zwischen Lernsimulation und realer Maschinenbedienung
Nachweis Begründung: Entscheidung mit mindestens zwei Zielgrößen statt einer pauschalen Regel