Additive Fertigung revolutionieren: Wie MES & Workflow-Software Produktionsplanung optimieren

Dies ist Teil 2 unserer MES-Software-Serie. Entdecken Sie die weiteren Artikel:

• Der Einsteiger-Guide zu Additive Manufacturing Execution Systems (MES)
• Wie Digitalisierung AM-Postprocessing und QA-Management transformieren kann
• 3 Wege, wie Konnektivität Ihre Additive Fertigungsoperationen verbessert

Da Hersteller ihre additiven Fertigungsoperationen skalieren wollen, fokussieren sich die zukunftsorientiertesten auf die Optimierung eines Schlüsselbereichs: Produktionsplanung.

Produktionsplanung ist das Herzstück jeder erfolgreichen additiven Fertigungsstrategie. Mit den richtigen Produktionsmanagement- und Planungsprozessen können Hersteller AM erfolgreich in ihre breitere Fertigungsstrategie integrieren, vollständige Transparenz über ihre Operationen gewinnen und die Effizienz signifikant steigern.

Dieser Artikel beleuchtet die Bedeutung der Produktionsplanung für AM, die häufigsten Herausforderungen beim Operations-Management und wie MES-Software diese löst – und Ihre Erfolgsaussichten mit AM maximiert.

Warum sollte ich über Produktionsplanung für meine AM-Anlage nachdenken?

„Wer nicht plant, plant zu scheitern.“ – Benjamin Franklin

Die erfolgreiche Fertigung zertifizierter AM-Teile erfordert sorgfältige Betrachtung des gesamten Produktionsprozesses. Es ist das Ergebnis einer hochintegrierten Schrittfolge, die befolgt werden muss, um das Endergebnis zu erreichen.

Fehlende Produktionsplanung bedeutet mangelnde Kontrolle über den Produktionsprozess. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit von Ineffizienzen im Workflow und das Übersehen kritischer Flaschenhälse.

Produktionsplanung für AM ist Ihre Strategie zur Steuerung des gesamten additiven Fertigungsprozesses. Sie deckt die Kernphasen ab: Bauvorbereitung, Produktionsplanung und Maschinenstatus-Monitoring.

Ein klarer Planungsprozess bringt größere Kontrolle über die Produktion selbst.

Produktionskontrolle bedeutet: Sie haben einen vollständigen Überblick über Ihre Operationen und können in Echtzeit auf Ereignisse reagieren – unabhängig vom Standort Ihrer Anlagen. Diese Fähigkeiten ermöglichen letztlich die Skalierung Ihrer AM-Operationen über Zeit.

Da Unternehmen AM in ihre Fertigungsoperationen integrieren wollen, ist jetzt der Zeitpunkt, zu prüfen, wie Sie Ihre Produktionsmanagementprozesse für maximale Effizienz und Produktivität optimieren können.

Die 8 häufigsten Herausforderungen bei der Produktionsplanung für additive Fertigung

40 % der Hersteller berichteten laut EY-Report über interne AM-Adoption. Mit steigender Tendenz war es nie wichtiger für OEMs, Produktionsplanung als zentralen Bestandteil ihrer internen AM-Strategie zu betrachten.

Doch es gibt zahlreiche Fallstricke beim Etablieren einer klaren Planungsstrategie. Hier sind acht Top-Herausforderungen beim Produktionsmanagement für AM:

Herausforderung #1: Kein klares Verständnis der Kapazität

Die Definition der bestehenden Produktionskapazität ist Schlüssel für effiziente Planung.

Eine realistische Kapazitätsbewertung umfasst Faktoren wie Maschinenzeitverfügbarkeit, Flexibilität verschiedener AM-Systeme für unterschiedliche Aufgaben und Verfügbarkeit qualifizierter Arbeitskräfte.

Viele AM-Hersteller haben Kapazitätsplanungsprobleme, nicht zuletzt wegen isolierter Datensilos.

Disparate, unverbundene Systeme erfordern manuelle Datensynchronisation, bevor man handeln kann. Das kostet Zeit und macht Daten veraltet, bevor sie genutzt werden können.

Ohne Echtzeit-Transparenz in die Kapazität werden AM-Hersteller Schwierigkeiten haben, ihre aktuelle Kapazität vollständig zu verstehen – was zu ungenauen Prognosen zukünftiger Kapazitätsbedarfe führt.

Herausforderung #2: Ungeeignete, veraltete Technologie für Produktionsplanung

Neben Kapazitätsplanung bestehen Herausforderungen bei der Planung von Produktionsaktivitäten in der AM-Fabrik. AM-Hersteller kämpfen oft damit, Durchsatz zu steigern und Minuten-genaue Aktivitäten auf dem Shopfloor zu planen.

Viele versuchen Produktionsplanung und -scheduling mit Legacy-Systemen oder Datenmanipulations-Tools, die für die Aufgabe ungeeignet sind.

Beispiel: Ihr ERP-System mag Planungsmodule für Master Production Scheduling und Materialbedarfsplanung enthalten. Keines dieser Systeme wurde jedoch für AM-Produktionsscheduling designed.

Ohne das richtige Werkzeug ist es schwierig, einen präzisen Plan zu erstellen, der unerwartete Prioritäten und Änderungen berücksichtigt.

Herausforderung #3: Manueller Job-Tracking-Prozess

Veraltete manuelle Job-Sheets sind im Vergleich zu automatisierten Job-Sheets in Softwaresystemen extrem ineffizient.

Gedruckte Job-Sheets gehen verloren, wenn Techniker sie weiterreichen, was Verzögerungen verursacht. Zudem bietet dieser Prozess keine Transparenz über Work-in-Progress ohne physische Anwesenheit am Shopfloor.

Herausforderung #4: 3D-Druck-Builds für Produktion vorbereiten

Der Umgang mit vielfältigen Aufträgen vieler Kunden fügt der Produktionsplanung eine weitere Komplexitätsebene hinzu.

Aufträge müssen typischerweise mit unterschiedlichen Materialien und 3D-Drucktechnologien gefertigt werden, was zuerst Gruppierung erfordert.

Papierbasierte oder getrennte Systeme limitieren die Fähigkeit, Aufträge effizient zu gruppieren und zu planen. Sie liefern auch keine Echtzeitinformationen, sodass Zeit und Kapazität nicht voll ausgeschöpft werden können.

Herausforderung #5: Mangelnde Datentransparenz

Daten sind das Herz aller AM-Produktion.

„Mit all den verschiedenen Material- und Postprocessing-Optionen kann additive Fertigung leicht komplex werden“, erklärt Timm Kragl, Senior Consultant bei Phanos GmbH.

„Für Unternehmen stellt sich dann die Frage: Wie behalten wir den Überblick über diese komplexen Workflows und großen Datenmengen?“

Dies ist eine Schlüsselfrage, da in jeder AM-Anlage kontinuierlich Daten in jeder Produktionsphase generiert werden – einschließlich:

• Maschinengenerierte Daten (z. B. Technologie, Maschinenstatus, Aktivität, Sensordaten)
• Bauteildaten (z. B. Ausrichtung, Position, Parameter)
• Materialdaten (z. B. Materialtyp, Bestandsstände)
• Postprocessing- und Qualitätsmanagementdaten (z. B. Postprocessing-Schritte, Compliance-Anforderungen)
• Reporting-Daten (z. B. Druckerfolgs- vs. Misserfolgsrate, Durchsatz)

Angesichts des Datenvolumens, das während der Produktion entsteht, ist das Tracking und die Nutzung für Entscheidungen eine zentrale Herausforderung.

Herausforderung #6: Wiederholbarkeit sicherstellen

Qualität ist Priorität im AM.

Besonders für Serienfertigung muss AM dieselben Standards wie traditionelle Fertigungsprozesse halten.

Dies erfordert wiederholbare, konsistente Produktionsschritte, damit jedes Teil dieselben Anforderungen erfüllt.

Dokumentation der exakten Prozessschritte ist kritisch, um jedes Mal denselben hochwertigen Teil zu produzieren.

Ohne System zur Nachverfolgung wird Produktionswiederholbarkeit praktisch unmöglich.

Herausforderung #7: Operative Rückverfolgbarkeit

Wer hat die CAD-Datei geändert? Wurde dieses Teil bereits inspiziert? Welcher Materialbatch wurde für diese Komponente verwendet?

Diese (und andere) Fragen lassen sich nur beantworten, wenn es durchgängige Rückverfolgbarkeit über Ihre Operationen gibt.

Rückverfolgbarkeit bedeutet: jeden Schritt Ihrer AM-Workflows sowie die erforderlichen Produktionsschritte zu jedem Zeitpunkt nachvollziehen zu können.

Zusätzlich bedeutet es, genau zu wissen, welche Aktion wann ausgeführt wurde – und liefert tiefe Einblicke in potenzielle Flaschenhälse.

Dieses Wissen ist Schlüssel zum Verständnis und zur Optimierung Ihrer Operationsleistung.

Doch Rückverfolgbarkeit ist extrem herausfordernd, besonders bei mehreren Produktionsstandorten.

„Unternehmen müssen Transparenz über Informationen haben wie: was wurde bestellt, von wem, in welchem Zeitraum, welche Schritte für die Produktion nötig sind, wie zu planen ist usw.“, erklärt AM-Berater Timm Kragl.

Zwei größte Barrieren für Rückverfolgbarkeit: getrennte Systeme und manuelle Prozesse, die keinen Echtzeit-Datenzugriff erlauben.

Entscheidend: Fehlende Rückverfolgbarkeit macht effektives Skalieren der Operationen praktisch unmöglich.

Herausforderung #8: Lieferanten-Management und -Koordination

26 % der OEMs lagern laut EY mindestens Teile ihrer 3D-Druckproduktion an Zulieferer aus.

Outsourcing ermöglicht Herstellern, AM-Aufträge zu erfüllen, die intern nicht machbar sind. Es macht On-Demand-Fertigung – Produktion bei Bedarf, nah am oder am Bedarfsort – real. Dies reduziert Fabrikstillstandszeiten und steigert operative Effizienz.

Daher muss AM-Produktionsplanung für die meisten Hersteller das Management der Auslagerung spezifischer Aufträge an Drittanbieter einschließen.

OEMs müssen Operationen nicht nur intern, sondern auch extern über Lieferketten hinweg managen und ausführen können.

Outsourcing erfordert hohes Koordinations- und Integrationsniveau, um sicherzustellen, dass ein Produkt mit richtigen Spezifikationen zum richtigen Zeitpunkt geliefert wird.

Für OEMs und Zulieferer bedeutet dies: Wissen, was ausgelagert werden muss – und an wen – und sicherstellen, dass alle Stakeholder jederzeit auf dem aktuellen Stand sind.

Diese Koordination ist herausfordernd, da – wie bei den meisten Herstellern – kein zentralisiertes System die Kommunikation zwischen OEMs und Zulieferern erleichtert.

Wie Sie Produktionsmanagement-Herausforderungen mit Additive MES-Software lösen

Trotz der Herausforderungen bei der Produktionsplanung für AM: Die gute Nachricht ist, dass MES-Software, speziell für additive Fertigung entwickelt, die nötigen Werkzeuge bietet, um diese zu lösen.

Additive MES-Software ist Workflow-Software, die Herstellern hilft, AM-Operationen zu managen, indem sie größere Rückverfolgbarkeit, bessere Dateneinblicke und Best-Practice-Prozesse über den gesamten AM-Workflow etabliert.

Wie können Sie MES und Workflow-Software nutzen, um Ihre Produktionsmanagementprozesse zu verbessern?

1. Produktionsscheduling optimieren

Additive MES-Software gibt Herstellern ein zuverlässiges Werkzeug zur Planung und Priorisierung von AM-Produktionsaufträgen.

Bei eingehenden Aufträgen können Produktionsmanager Workflow-Software nutzen, um Aufträge einfach nach Produktionstechnologie, Materialanforderungen und Prioritätslevels zu gruppieren. Die gruppierten Aufträge bilden Produktionsbatches – oft „Builds“ genannt.

In fortgeschrittenen Workflow-Management-Lösungen gibt es eine Funktion, die Aufträge nur dann Build-Jobs zuweist, wenn sie die Anforderungen des Builds erfüllen. So können Scheduler z. B. keine Teile für PA 12 in einen Build mit PA 11 hinzufügen. Dies verhindert kostspielige Fehler und Nacharbeit und optimiert das Scheduling weiter.

Kernaussage: Nutzen Sie MES und Workflow-Software zur Automatisierung der Bauvorbereitung und für präzises Scheduling.

2. Produktionsplanungstransparenz erhöhen

Sobald Teile einem Build zugewiesen sind, ermöglicht MES-Software die Visualisierung aller geplanten Jobs in einem kalenderartigen Workflow-Chart – dem Gantt-Chart.

Der Gantt-Chart liefert auf einen Blick alle für Produktionsscheduling relevanten Informationen. Beispielsweise zeigt AMFGs Gantt-Chart:

• Start- und Enddatum eines Builds
• Bauzeit und Status
• Anzahl Teile im Build
• Informationen zu Maschine und Material

Klar definierte Termine und Deadlines befähigen Mitarbeiter, Arbeit zu priorisieren und Fristen einzuhalten. Eine aktuelle AM-Job-Übersicht hält alle (Teams und Kunden) über den Fortschritt informiert.

Zusätzlich erlauben Gantt-Charts, einen Projektzeitplan zu sehen, wo einfach ersichtlich ist, wie und wo AM-Systeme genutzt werden. Bei gutem Maschinenmanagement werden AM-Jobs eher budget- und fristgerecht abgeschlossen.

Kernaussage: Nutzen Sie MES und Workflow-Software für bessere Produktionssichtbarkeit und Kapazitätsverständnis.

3. MES-Software für einen datengetriebenen Digital Thread nutzen

Wie gesehen, sind Daten entscheidend für AM-Operationen.

Fundamental bietet MES und Workflow-Software die Basis, um Daten über den gesamten AM-Produktionsprozess – inklusive Postprocessing und Qualitätsmanagement – zu tracken und zu analysieren.

Zudem können historische Daten für Key Learnings und Prozessoptimierung abgerufen werden.

KPI-Tracking, Reporting und Analytics sind weitere Wege, wie Hersteller MES-Software nutzen können, um tiefer in die produktivitätstreibenden Faktoren einzutauchen.

Eine digitale Plattform, die diese Prozesse managt, schafft einen nahtlosen Digital Thread und größere operative Effizienz und Rückverfolgbarkeit.

Kernaussage: Nutzen Sie Dateneinblicke aus MES-Software, um zu lernen, zu skalieren und einen wiederholbaren AM-Produktionsprozess aufzubauen.

4. Wiederholbarkeit für Serienfertigung sicherstellen

Für Hersteller, die AM für Endbauteile nutzen wollen, sind Wiederholbarkeit und Vorhersagbarkeit entscheidend.

Wie gesehen, ist es entscheidend für Serienfertigung, dass derselbe Teil jedes Mal produziert wird und Qualitätsstandards konsistent eingehalten werden.

Dafür ist ein wiederholbarer Workflow-Management-Prozess, der Vorhersagbarkeit sicherstellt, essenziell. Kernkriterien dafür:

• Bauteilausrichtung
• Position
• Material
• Maschine

Workflow-Software kann die Parameter tracken, die zu früheren Erfolgen führten, und gibt detaillierte Einblicke in optimale Prozessschritte.

Beispiel: Die für ein spezifisches Teil nötigen Parameter können vom System getrackt und bei erneuter Produktion desselben Teils wieder abgerufen werden. Dies kann mit den erforderlichen Postprocessing-Management-Schritten verknüpft werden, die unmittelbar nach der Produktion anstehen.

Bonus: Prototyping-Produktion einfacher managen

Beim Prototyping produzieren Sie typischerweise hohe Volumen an Einzelteilen.

Die Herausforderung hier ist nicht Wiederholbarkeit, sondern das Management hoher Anfragevolumen von Produktentwicklung und anderen Teams.

Konventionelle Methoden wie E-Mail und Tabellenkalkulationen stören typischerweise die Produktionsplanung, da ihnen Integration in den breiteren AM-Workflow fehlt. MES-Software löst dies.

Kernaussage: Nutzen Sie MES und Workflow-Software für klare, standardisierte Prozessschritte, die Produktionswiederholbarkeit und -vorhersagbarkeit sicherstellen.

5. 360-Grad-Blick auf Ihre Operationen gewinnen

MES-Software unterstützt interne Rückverfolgbarkeit von Dateien, Teilen und Prozessen. Jedes Produkt oder jeder Batch erhält eine eigene Identifikationsnummer, der im Fertigungsprozess Zusatzinformationen zugewiesen werden können – z. B. Maße oder QA-Ergebnisse.

AM-Workflow-Software bietet eine „Single Version of Truth“, die Unternehmen hilft, Qualitätsstandards einzuhalten und Audits zu bestehen.

Kernaussage: Workflow-Software ermöglicht vollständige Rückverfolgbarkeit über Ihre AM-Operationen.

6. Lieferanten einfacher koordinieren und managen

Ein robustes MES-System erlaubt Lieferantenkoordination und Outsourcing-Management auf einer standardisierten Plattform.

Der Vorteil: Es hält Zulieferer und interne Stakeholder ausgerichtet und auf dem aktuellen Stand zum Echtzeit-Status spezifischer Aufgaben und Aktionen.

Kernaussage: Nutzen Sie MES-Software für internes und externes Produktionsmanagement und optimieren Sie Ihre Lieferketten.

Produktionsplanung neu denken mit additivem MES-Software

Additive Fertigung bietet Herstellern die strategische Chance, einen Wettbewerbsvorteil zu entwickeln.

Doch genauso wie AM einen anderen Designansatz erfordert, bedeutet das Erreichen der oben genannten Ziele, traditionelle Ansätze zum AM-Produktionsmanagement neu zu denken.

Real bedeutet dies: Interne Prozesse an AM-Produktionsanforderungen anpassen und sicherstellen, dass Workflow-Schritte integriert sind für Effizienz, Transparenz und Produktivität.

Getrennte Systeme oder hochmanuelle Prozesse sind eine der größten Barrieren für Produktionseffizienz und -kontrolle.

Letztlich ist MES-Software, die Prozessschritte koordiniert, Rückverfolgbarkeit bietet und datengetriebene Einblicke liefert, der Schlüssel zu einer soliden Produktionsmanagementstrategie – und ermöglicht das Skalieren Ihrer AM-Operationen für die Zukunft.

Mehr über Produktionsmanagement für additive Fertigung erfahren

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie Ihre AM-Operationen mit Software skalieren können, empfehlen wir unser neues Whitepaper: Additive Manufacturing MES Software: The Essential Guide.

Neben weiteren Einblicken in Produktionsplanung für AM lernen Sie, wie Sie eine umfassende AM-Strategie entwickeln und MES-Software nutzen, um Ihre AM-Operationen zu skalieren und auszubauen.