Wie lassen sich unterschiedliche Produktvarianten in einer Simulation berücksichtigen?

renz · 09 Sep. 2026

In einer Simulation lassen sich Produktvarianten berücksichtigen, indem jede Variante mit ihren spezifischen Prozesszeiten, Rüstzeiten, Materialflüssen und Ressourcenanforderungen im Modell hinterlegt wird. Das Simulationssystem verarbeitet diese Parameter dann entweder als feste Szenarien oder als dynamische Mischung, abhängig davon, wie variabel der reale Betrieb ist. Die folgenden Abschnitte beleuchten, welche Arten von Varianten abbildbar sind, wie die technische Umsetzung funktioniert und welche Kennzahlen sich daraus ableiten lassen.

Welche Arten von Produktvarianten lassen sich in einer Simulation abbilden?

In einer Fertigungssimulation lassen sich grundsätzlich alle Varianten abbilden, die sich durch messbare Parameter voneinander unterscheiden: Geometrie, Gewicht, Materialzusammensetzung, Bearbeitungsschritte, Taktzeiten oder Prüfanforderungen. Entscheidend ist, dass jede Variante im Modell durch konkrete Werte beschreibbar ist, nicht durch vage Kategorien.

In der Praxis unterscheidet man zwischen Varianten, die denselben Fertigungsweg durchlaufen und sich nur in einzelnen Prozesszeiten unterscheiden, und solchen, die abweichende Stationsfolgen benötigen. Ein Verpackungsbetrieb, der Produkte in drei verschiedenen Formaten abfüllt, hat andere Simulationsanforderungen als ein Maschinenbauer, bei dem jede Variante eine andere Montagereihenfolge erfordert. Beide Fälle sind simulierbar, erfordern aber unterschiedliche Modellstrukturen.

Auch organisatorische Varianten, etwa unterschiedliche Losgrößen, Auftragstypen oder Priorisierungsregeln, lassen sich im Rahmen einer Geschäftsprozess-Simulation berücksichtigen. Die Grenze liegt dort, wo Parameter nicht quantifizierbar sind oder sich zu häufig ändern, um sinnvoll modelliert zu werden.

Wie werden Produktvarianten technisch im Simulationsmodell hinterlegt?

Produktvarianten werden im Simulationsmodell als Entitäten mit variantenspezifischen Attributen hinterlegt. Jede Variante erhält einen eigenen Datensatz mit Prozesszeiten, Ressourcenanforderungen und Routing-Regeln. Das Modell zieht diese Daten zur Laufzeit und steuert damit, welche Station eine Variante besucht und wie lange sie dort verweilt.

Technisch geschieht dies häufig über Tabellen oder Datenbanken, die mit dem Simulationsmodell verknüpft sind. Ändert sich eine Variante, wird der Datensatz aktualisiert, ohne dass die Modellstruktur selbst angefasst werden muss. Das ermöglicht es, neue Produktvarianten schnell zu integrieren und Szenarien zu vergleichen.

Komplexer wird es, wenn Varianten nicht nur unterschiedliche Zeiten, sondern auch unterschiedliche Anlagenkomponenten benötigen. In diesem Fall werden im Modell Routing-Logiken hinterlegt, die jede Variante anhand ihrer Attribute an die richtige Station leiten. Werkzeugwechsel oder Rüstvorgänge lassen sich als zusätzliche Zeitblöcke modellieren, die je nach Variantenwechsel ausgelöst werden.

Wie beeinflusst ein hoher Variantenmix die Aussagekraft der Simulation?

Ein hoher Variantenmix erhöht die Komplexität des Modells und stellt höhere Anforderungen an die Datenqualität. Je mehr Varianten gleichzeitig im System sind, desto stärker wirken Rüstzeiten, Sequenzierungsentscheidungen und Pufferkapazitäten auf das Gesamtergebnis. Eine Simulation mit vielen Varianten ist dann aussagekräftig, wenn die zugrunde liegenden Daten vollständig und belastbar sind.

Fehlen für einzelne Varianten verlässliche Prozesszeitwerte, etwa weil ein Produkt noch nicht in Serie gefertigt wurde, entstehen Unsicherheitsbereiche im Modell. Diese lassen sich durch Sensitivitätsanalysen eingrenzen: Das Modell wird mit verschiedenen Annahmen durchgespielt, um zu zeigen, in welchem Wertebereich das Ergebnis stabil bleibt.

Ein gemischter Variantenbetrieb zeigt in der Simulation häufig Engpässe, die bei isolierter Betrachtung einzelner Varianten unsichtbar bleiben. Gerade Wechselwirkungen zwischen Varianten, zum Beispiel wenn zwei ressourcenintensive Typen gleichzeitig eintreffen, lassen sich nur im Verbund simulieren.

Was ist der Unterschied zwischen einer statischen und einer dynamischen Variantensimulation?

Eine statische Variantensimulation berechnet für jede Variante einen festen Betriebszustand, ohne Wechselwirkungen zwischen den Varianten zu berücksichtigen. Eine dynamische Variantensimulation bildet den realen Produktionsbetrieb nach, in dem verschiedene Varianten in wechselnder Reihenfolge und Häufigkeit durch das System laufen.

Der statische Ansatz eignet sich für erste Abschätzungen, etwa um zu prüfen, ob eine Anlage grundsätzlich ausreichend Kapazität für alle Varianten hat. Er liefert jedoch keine Aussagen darüber, was passiert, wenn Variante A und Variante C gleichzeitig produziert werden und dabei dieselbe Ressource beanspruchen.

Die dynamische Simulation geht einen Schritt weiter: Sie bildet Auftragsreihenfolgen, Rüstwechsel und Pufferzustände über die Zeit ab. Dadurch werden Engpässe, Wartezeiten und Durchlaufzeitschwankungen sichtbar, die im statischen Modell verborgen bleiben. Für einen realistischen Variantenmix ist die dynamische Simulation die zuverlässigere Grundlage für Planungsentscheidungen.

Wann sollte die Variantenvielfalt bereits in der frühen Planungsphase simuliert werden?

Die Variantenvielfalt sollte so früh wie möglich in die Simulation einfließen, idealerweise bereits während der Konzeptphase, wenn Anlage und Prozesse noch nicht festgelegt sind. Wer erst nach der Investition simuliert, kann Erkenntnisse nur noch eingeschränkt umsetzen.

In der frühen Planungsphase zeigt die Simulation, ob ein geplantes Anlagenkonzept mit dem vorgesehenen Variantenspektrum überhaupt funktioniert. Muss eine Anlage später nachgerüstet werden, weil bestimmte Varianten nicht durchlaufen können, entstehen Kosten, die durch frühzeitige Simulation vermeidbar gewesen wären.

Besonders relevant ist die frühe Variantensimulation bei Produkten, die in mehreren Ausführungen geplant sind, aber noch nicht alle in Serie gehen. Hier lässt sich im Modell bereits durchspielen, wie sich eine spätere Variantenerweiterung auf Kapazität und Durchlaufzeit auswirkt. Die 3D-Simulation bietet dabei den Vorteil, dass Layout und Materialfluss gemeinsam bewertet werden können, bevor bauliche Entscheidungen getroffen sind.

Welche Kennzahlen liefert die Simulation für einen gemischten Variantenbetrieb?

Für einen gemischten Variantenbetrieb liefert die Simulation Kennzahlen zu Durchlaufzeiten je Variante, Auslastungsgraden der einzelnen Ressourcen, Rüsthäufigkeiten, Pufferfüllständen und der Gesamtproduktivität des Systems. Diese Kennzahlen lassen sich nach Variante, Zeitraum oder Schicht aufschlüsseln.

Besonders aufschlussreich ist der Vergleich der variantenspezifischen Durchlaufzeiten: Varianten, die im Einzelbetrieb kurze Taktzeiten haben, können im Mischbetrieb deutlich länger im System verweilen, wenn sie häufig auf belegte Ressourcen warten. Die Simulation macht diesen Unterschied sichtbar und zeigt, welche Variante unter welchen Bedingungen zum Engpass beiträgt.

Für die Produktionsplanung liefert die Simulation außerdem Aussagen zur optimalen Sequenzierung: In welcher Reihenfolge sollten Varianten produziert werden, um Rüstzeiten zu minimieren und den Durchsatz zu erhöhen? Diese Frage lässt sich durch Szenarien im Modell systematisch beantworten, ohne die reale Anlage zu belasten.

Wie Authaler+Renz die Variantensimulation umsetzt

Authaler+Renz erstellt detaillierte 3D-Simulationen für Produktions- und Fertigungsanlagen, in denen Produktvarianten von Beginn an berücksichtigt werden. Das Ingenieurbüro hinterlegt variantenspezifische Prozesszeiten, Rüstvorgänge und Routing-Logiken im Modell und wertet die Ergebnisse so aus, dass Planungsentscheidungen auf einer belastbaren Datenbasis getroffen werden können. Dabei werden unter anderem folgende Leistungen erbracht:

Aufbau von Simulationsmodellen mit vollständiger Variantenlogik, einschließlich Sequenzierung und Rüstwechseln
Dynamische Simulation des Mischbetriebs mit Auswertung von Durchlaufzeiten, Auslastung und Engpässen je Variante
Sensitivitätsanalysen für Varianten, deren Prozessdaten noch nicht vollständig vorliegen
Visuelle Aufbereitung der Simulationsergebnisse für Entscheidungsträger in Produktion und Projektleitung
Begleitung bereits in der Konzeptphase, wenn Layout und Anlagenstruktur noch veränderbar sind

Wer eine Anlage plant, die mehrere Produktvarianten zuverlässig verarbeiten soll, kann über die Kontaktseite eine Erstberatung anfragen und klären, welcher Simulationsansatz für das jeweilige Variantenspektrum geeignet ist.