Spritzguss: Werkzeug, Maschine, Zykluszeit und Materialbedarf im ERP

Ein Spritzgießwerkzeug läuft nur auf bestimmten Maschinen und trägt Angaben, die kein Fertigteil hat: Formnester, Schussgewicht, Rüstzeit. Liegen Kavitätenzahl, Zykluszeit und Rüstzeit nur als Notiz oder im Kopf des Einrichters, wird jedes Los von Hand geschätzt. Als Daten am Werkzeug und an der Werkzeug-Maschine-Kombination rechnet das System Schüsse, Teile, Maschinenzeit und Kilogramm je Auftrag aus.

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   Werkzeug anlegenWerkzeugnummer, Kavitätenzahl, Teile- und Angussgewicht
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   Maschinen zuordnenzulässige Maschinen, Zyklus- und Rüstzeit je Kombination
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   Auftrag rechnenSchusszahl, Teile je Stunde, Lauf- und Belegungszeit
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   Material planenBruttoteile, Schussgewicht, Masterbatch, Mahlgut
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   RückmeldenIst-Zeit, Ist-Masse, Ausschuss, Mahlgutzugang

Schematische Reihenfolge. Die Rückmeldung korrigiert die Zeitdaten der Zuordnung und den Materialbedarf.

Was Sie vorab brauchen

• die Werkzeugliste mit Werkzeugnummer, Kavitätenzahl, Werkstoff, Teile- und Angussgewicht sowie dem Eigentümer, falls das Werkzeug einem Kunden gehört
• je Werkzeug die Maschinen, auf denen es tatsächlich läuft, mit Zykluszeit und Rüstzeit je Kombination
• zu jeder Zykluszeit ein Messdatum und die Bedingungen der Messung oder, wenn der Wert eine Vorgabe ist, deren Herkunft
• Teilegewicht, Ausschussquote und Masterbatch-Dosierung je Artikel
• den Mahlgutbestand mit Menge, Werkstoff, Mahlgrad und Losbezug
• Zugriff auf Arbeitsplan, Fertigungsauftrag, Rückmeldung und Materialbestand

Schritt für Schritt: vom Werkzeug zum Materialbedarf

Schritt 1: Werkzeug als eigenen Datensatz anlegen

Legen Sie jedes Werkzeug einmal an, mit Werkzeugnummer, der Zahl der Formnester (Kavitätenzahl), Werkstoff, Teilegewicht, Angussgewicht je Schuss und Eigentümer. Die Kavitätenzahl ist ein eigenes Feld und keine Zeile in einer Beschreibung: Aus ihr folgt jede weitere Rechnung. Endzustand: Das Werkzeug ist auffindbar, ohne dass ein Auftrag dafür geöffnet werden muss.

Schritt 2: Werkzeug und Maschine einander zuordnen

Tragen Sie je Werkzeug die Maschinen ein, auf denen es gespannt werden kann, und zwar als eigene Zuordnung mit Zykluszeit und Rüstzeit. Dasselbe Werkzeug kann auf einer größeren Maschine eine andere Zykluszeit haben als auf einer kleineren, und auch die Rüstzeit hängt von der Maschine ab. Ein Werkzeug lässt sich außerdem nur an einer Maschine und nur zu einer Zeit spannen, deshalb ist ein Werkzeugkonflikt mehr als ein Maschinenkonflikt: Er entsteht, wenn sich die Belegungszeiten zweier Aufträge überschneiden, also von Rüstbeginn bis zum letzten Schuss. Zwei Aufträge in derselben Kalenderwoche, die zeitlich hintereinander liegen, sind noch kein Konflikt; entscheidend ist die Überlappung der Zeitfenster. Endzustand: Zu jedem Werkzeug nennt das System die Maschinen und zu jeder Kombination beide Zeiten.

Schritt 3: Zykluszeit belegen und mit Datum hinterlegen

Für die Planung verwenden Sie eine gemessene Zykluszeit oder eine Vorgabe, die ausdrücklich als Annahme gekennzeichnet ist. Das REFA-Lexikon bestimmt sie als Dauer eines Vorgangs, der sich in gleicher Form wiederholt, vom Beginn des ersten bis zum Abschluss des letzten Arbeitsschritts, grenzt die Maschinenzykluszeit als den Teil ab, den die Maschine selbst bestimmt, und nennt beide Verwendungen: eine definierte Zykluszeit als Vorgabe, die den Mitarbeitern zeigt, welche Prozesszeiten erwartet werden, und die Kennzahl über eine Periode, gerechnet als gesamte verfügbare Produktionszeit geteilt durch die Anzahl produzierter Einheiten. Diese Kennzahl fällt umso höher aus, je mehr Stillstände in der verfügbaren Produktionszeit liegen; die Planung je Schuss rechnet deshalb mit der gemessenen Schusszeit und nicht mit dem Periodenmittel. Für die Erhebung nennt dasselbe Lexikon die Zeitdatenermittlung: Häufigkeit und Dauer von Abläufen werden methodisch erfasst, und zwar unabhängig davon, ob eine Person oder eine technische Einrichtung den Ablauf ausführt; ermittelt werden können nach dieser Darstellung nur Ist-Zeiten, Soll-Zeiten werden daraus für menschliche Tätigkeiten abgeleitet. Messen Sie deshalb mehrere Schüsse hintereinander, nicht einen, und notieren Sie am Wert die Bedingungen — Werkzeug, Maschine, Werkstoff, Kavitätenzahl — sowie das Messdatum; eine Vorgabe tragen Sie mit ihrer Herkunft ein. Endzustand: Jede Zykluszeit ist entweder gemessen oder ausdrücklich als Annahme gekennzeichnet, und keiner der beiden Fälle steht ohne Datum und Bedingungen im Stammdatensatz.

Schritt 4: Schüsse, Teile und Belegungszeit rechnen

Die Rechnung hat vier Zeilen, und jede braucht ihre Einheit:

• Schüsse je Stunde = 3.600 Sekunden je Stunde ÷ Zykluszeit in Sekunden
• Teile je Stunde = Schüsse je Stunde × Kavitätenzahl
• Laufzeit je Los = Schusszahl × Zykluszeit ÷ 3.600
• Belegungszeit je Los = Laufzeit + Rüstzeit

Die Teilezahl je Stunde aus Zeile zwei gilt nur, solange die Maschine läuft. Rüstzeit fällt je Los an, nicht je Teil; das REFA-Lexikon grenzt sie in der Serienfertigung zwischen dem letzten Gutteil des alten und dem ersten Gutteil des neuen Loses ab. Erst Laufzeit plus Rüstzeit ergibt die Belegungszeit, und das Verhältnis von Hauptzeit zu Belegungszeit nennt dasselbe Lexikon Hauptnutzungsgrad.

Verfügbarkeitsverluste planen Sie als eigenen Abschlag und kennzeichnen ihn als Annahme Ihres Betriebs. Wie Bedarf und Angebot gegenübergestellt werden, steht in Kapazitätsplanung: Auslastung und Engpass berechnen.

Schritt 5: Materialbedarf brutto rechnen

Der Materialbedarf eines Spritzgussauftrags entsteht in drei Schritten: Gutteile, Bruttoteile, Kunststoffmasse. Die Ausschussquote ist ein Erfahrungswert Ihres Betriebs je Artikel und Werkzeug und gehört mit Datum in die Stückliste oder an den Arbeitsgang.

• Bruttoteile = Gutteile ÷ (1 − Ausschussquote)
• Schusszahl = Bruttoteile ÷ Kavitätenzahl, aufgerundet
• Schussgewicht = Kavitätenzahl × Teilegewicht + Angussgewicht
• Kunststoffmasse = Schusszahl × Schussgewicht
• Masterbatch = Dosierung × Kunststoffmasse

Buchen Sie den Anguss nicht zusätzlich als eigene Stücklistenposition: Er steckt im Schussgewicht, und eine zweite Position zählt denselben Kunststoff doppelt. Legen Sie zugleich die Dosierungsbasis des Masterbatch fest. Wird die Dosierung auf die Kunststoffmasse bezogen, ist der Masterbatchanteil in dieser Masse enthalten und keine zusätzliche Beschaffungsmenge; beziehen Sie sie auf das Basisgranulat, rechnen Sie den Anteil auf die Neuware und weisen ihn dort getrennt aus. In beiden Fällen gilt die Bilanz Neuware plus Mahlgut plus Masterbatch gleich Kunststoffmasse. Die Materialseite der Auftragsauflösung beschreibt Materialbedarfsplanung (MRP) Schritt für Schritt mit Rechenbeispiel.

Schritt 6: Mahlgut als eigenen Bestand führen

Anguss und Ausschussteile lassen sich mahlen und wieder zusetzen. Führen Sie Mahlgut als eigenen Artikel je Werkstoff und Mahlgrad mit Lagerort, Menge und Losbezug. Dann lässt sich der Neuwarenbedarf sauber mindern:

• Neuware = Kunststoffmasse − zugesetztes Mahlgut − Masterbatch
• Gegenprobe: Neuware + Mahlgut + Masterbatch = Kunststoffmasse

Die zulässige Zugabemenge klären Sie je Artikel mit dem Kunden und anhand der Werkstoffspezifikation; sie gehört deshalb als Annahme mit Datum in die Stückliste. Ob der Anguss unmittelbar gemahlen und dem laufenden Schuss wieder zugesetzt wird oder erst in ein späteres Los geht, ist eine Prozessentscheidung Ihres Betriebs und ebenfalls eine Annahme an der Stückliste. Bei unmittelbarer Rückführung mindert das Mahlgut bereits den Neuwarenbedarf des Laufs, aus dem es stammt; setzen Sie für die Planung nur den Bestand an, der bei Losstart gebucht ist, plant der Auftrag mit mehr Neuware, und das Mahlgut aus seinem eigenen Lauf kommt dem nächsten Los zugute. Welchen Bestand die Bedarfsrechnung ansetzt, folgt nicht aus der Buchungslogik allein, sondern aus dieser Annahme: Das REFA-Lexikon rechnet den Nettobedarf als Bruttobedarf abzüglich der vorhandenen Lagerbestände und der noch ausstehenden Warenlieferungen, also mit dem Stand, der bei der Planung gebucht ist. Die Beispielrechnung unten setzt den Bestand bei Losstart an; das ist eine gesetzte Annahme des Beispiels.

Schritt 7: Rückmelden und die Zeitdaten korrigieren

Melden Sie je Los die Ist-Schusszahl, die Ist-Maschinenzeit, den Ausschuss und die verbrauchte Kunststoffmasse zurück. Der Vergleich mit der Planung zeigt, welche Annahme nicht stimmt: Zykluszeit, Ausschussquote oder Materialverbrauch. Tragen Sie die korrigierte Zykluszeit mit neuem Messdatum ein, statt den alten Wert zu überschreiben. Was die Rückmeldung erfassen sollte, steht in Betriebsdatenerfassung: Welche Daten Sie wirklich erfassen sollten, der Ablauf in Fertigungsauftrag im ERP: Vom Planauftrag zur Rückmeldung.

Beispielrechnung: Teile je Stunde, Maschinenwahl und Material

Alle Zahlen sind erfunden. Angenommen werden ein Werkzeug mit acht Kavitäten, 15,0 Gramm Teilegewicht, 12,0 Gramm Anguss je Schuss, 4,0 Prozent Ausschuss, 50.000 Gutteile, zwei Maschinen mit eigener Zyklus- und Rüstzeit, 2,0 Prozent Masterbatch bezogen auf die Kunststoffmasse, höchstens 20 Prozent Mahlgut in der Kunststoffmasse und ein Mahlgutbestand von 120,0 Kilogramm aus dem Vorgängerlos, angesetzt als Bestand bei Losstart des Auftrags.

Größe	Rechnung	Ergebnis
Schussgewicht	8 × 15,0 Gramm + 12,0 Gramm	132,0 Gramm
Material je Gutteil ohne Ausschuss	132,0 Gramm ÷ 8	16,50 Gramm
Bruttoteile bei 4,0 Prozent Ausschuss	50.000 ÷ 0,96 = 52.083,3, aufgerundet	52.084 Teile
Schusszahl	52.084 ÷ 8 = 6.510,5, aufgerundet	6.511 Schüsse
gefertigte Teile bei 6.511 Schüssen	6.511 × 8	52.088 Teile
davon Ausschuss	52.088 − 50.000	2.088 Teile

Für die Zeitrechnung laufen dieselben 6.511 Schüsse auf zwei Maschinen unterschiedlich schnell: Maschine A braucht 30,0 Sekunden je Schuss und 2,5 Stunden Rüstzeit, Maschine B 27,0 Sekunden je Schuss und 4,0 Stunden Rüstzeit.

Maschine	Zykluszeit	Rüstzeit	Laufzeit für 6.511 Schüsse	Belegungszeit
A	30,0 Sekunden	2,5 Stunden	6.511 × 30,0 ÷ 3.600 = 54,3 Stunden	56,8 Stunden
B	27,0 Sekunden	4,0 Stunden	6.511 × 27,0 ÷ 3.600 = 48,8 Stunden	52,8 Stunden

Maschine B spart 3,0 Sekunden je Schuss und damit 5,4 Stunden Laufzeit, kostet aber 1,5 Stunden mehr Rüsten. Ab 1.800 Schüssen rechnet sich B: 1,5 Stunden × 3.600 Sekunden ÷ 3,0 Sekunden = 1.800. Bei 1.500 Schüssen liegt A mit 15,0 zu 15,25 Stunden Belegungszeit vorn. Diese Entscheidung braucht die Zuordnung aus Schritt 2 als Daten, sonst plant das System auf der einmal gewählten Maschine weiter.

Größe	Rechnung	Ergebnis
Kunststoffmasse des Auftrags (Teile und Anguss)	6.511 × 132,0 Gramm	859,5 Kilogramm
davon Anguss	6.511 × 12,0 Gramm	78,1 Kilogramm
davon Ausschussteile	2.088 × 15,0 Gramm	31,3 Kilogramm
Mahlgut aus diesem Auftrag	78,1 + 31,3	109,4 Kilogramm
zugesetztes Mahlgut (Annahme des Beispiels: Bestand bei Losstart)	120,0 Kilogramm im Bestand; 20 Prozent von 859,5 Kilogramm = 171,9 Kilogramm wären zulässig	120,0 Kilogramm
Masterbatch (Dosierung 2,0 Prozent der Kunststoffmasse)	0,02 × 859,5	17,2 Kilogramm
Neuware (Basisgranulat ohne Masterbatch)	859,5 − 17,2 − 120,0	722,3 Kilogramm
Gegenprobe: alle Einsatzpositionen	722,3 + 17,2 + 120,0	859,5 Kilogramm

Die drei Einsatzpositionen Neuware, Mahlgut und Masterbatch ergeben zusammen genau die Kunststoffmasse des Auftrags; eine höhere Summe ist ein Rechen- oder Buchungsfehler. Zur zweiten Gegenprobe: 859,5 Kilogramm geteilt durch 50.000 Gutteile sind 17,19 Gramm je Teil — derselbe Wert wie 16,50 Gramm ÷ 0,96.

So prüfen Sie das Ergebnis

1. Rechnen Sie die Teilezahl je Stunde für ein abgeschlossenes Los von Hand nach und vergleichen Sie sie mit dem Wert im Auftrag.
2. Legen Sie zwei Aufträge mit demselben Werkzeug mit überlappenden Belegungszeiten in die Planung und prüfen Sie, ob der Werkzeugkonflikt mit Maschinen und Zeitfenstern erscheint; verschieben Sie einen Auftrag, bis Rüst- und Laufzeit getrennt liegen, und prüfen Sie, ob die Warnung verschwindet.
3. Lassen Sie den Materialbedarf rechnen und prüfen Sie, ob die Kunststoffmasse genau einmal im Bedarf steht, sich aus Teilegewicht und Anguss erklärt und ob Neuware, Mahlgut und Masterbatch zusammen diese Masse ergeben.
4. Suchen Sie den Mahlgutbestand eines Werkstoffs: Zugang aus dem letzten Los, Mahlgrad und zugesetzte Menge müssen nachvollziehbar sein.
5. Vergleichen Sie die geplante Belegungszeit mit der Ist-Maschinenzeit aus der Rückmeldung und tragen Sie die Abweichung als neue Zykluszeit mit Datum ein.

Wenn etwas nicht klappt

Symptom	mögliche Ursache	Vorgehen
Zwei Aufträge mit demselben Werkzeug und überlappenden Belegungszeiten erscheinen ohne Warnung	Werkzeug ist kein eigener Datensatz, sondern ein Textfeld am Artikel	Werkzeug als Betriebsmittel anlegen und die Konfliktprüfung auf das Werkzeug richten
Der Kunststoffbestand sinkt schneller als die Auftragsauflösung vorsieht	Anguss steht zusätzlich zur Schussmasse im Bedarf	Anguss nur im Schussgewicht führen und die Stücklistenposition streichen
Der Bedarf an Neuware ist zu hoch	Mahlgut wird nicht als Bestand geführt	Mahlgut als eigenen Artikel mit Lagerort und Losbezug führen und die Zugabemenge je Artikel hinterlegen
Die Einsatzpositionen ergeben zusammen mehr Masse als die Kunststoffmasse des Auftrags	Masterbatch oder Mahlgut wird zusätzlich zur Kunststoffmasse gebucht	Kunststoffmasse als Gesamtmasse aus Schusszahl und Schussgewicht buchen und darin Neuware, Mahlgut und Masterbatch als Teilmengen ausweisen
Die geplante Belegungszeit weicht bei jedem Los stark von der Rückmeldung ab	Zykluszeit ohne Messdatum, von einer anderen Maschine oder aus der Werkzeugabnahme übernommen	Zykluszeit je Werkzeug-Maschine-Kombination messen und mit Datum und Bedingungen eintragen

Wann Sie Hilfe holen sollten

Holen Sie den Werkzeugbau oder die Konstruktion dazu, wenn Kavitätenzahl, Teilegewicht und Angussgewicht nur in Werkzeugzeichnungen stehen: Diese drei Werte tragen jede Rechnung. Klären Sie die zulässige Mahlgutzugabe mit dem Kunden und dem Werkstofflieferanten, bevor Sie sie als festen Stücklistenwert eintragen. Wenn Sie Zeitdaten als Vorgabezeiten verwenden, klären Sie vorher, wer die Regeln mitträgt; das REFA-Lexikon bezeichnet seinen Methodenkatalog als allgemein von Arbeitgeber- und Arbeitnehmerseite anerkannt und die Berechnung nach REFA-Zeitgliederung als mit den Tarifpartnern abgestimmt. Welche Prüfkriterien ein Spritzgießbetrieb insgesamt an sein ERP stellt, steht in Kunststoffverarbeitung: ERP für Werkzeuge, Zykluszeit und Rezyklat.