Fabrikplanung nach VDI 5200: Der strukturierte Weg zur neuen Fabrik

Eine Halle ist schnell gebaut. Eine Fabrik, die wirklich funktioniert, nicht. Viele Unternehmen planen zuerst das Gebäude und erst danach die Produktion. Das Ergebnis kennen Betriebsleiter aus dem Alltag. Stützen stehen im Weg, Transportwege kreuzen sich, und die Kranbahn endet zwei Meter zu früh. Jede dieser Kleinigkeiten kostet jeden Tag Zeit und Geld. Oft fällt der Fehler erst auf, wenn die erste Maschine einzieht.

Die VDI-Richtlinie 5200 setzt genau hier an. Sie dreht die Reihenfolge um. Zuerst kommen Produkt, Prozess und Materialfluss. Dann folgt das Gebäude, das diese Abläufe aufnimmt und unterstützt. Die Richtlinie gibt der Fabrikplanung einen klaren Rahmen aus sieben Phasen. Sie schafft eine gemeinsame Sprache für Produktionsplaner, Architekten und Fachingenieure.

In diesem Beitrag zeigen wir, wie das Vorgehen nach VDI 5200 aufgebaut ist. Sie erfahren, welche Methoden in den einzelnen Phasen zum Einsatz kommen. Außerdem lesen Sie, wie IBE als Generalplaner Fabrikplanung und Gebäudeplanung zusammenführt.

Inhaltsverzeichnis

1. Was regelt die VDI 5200?
2. Planungsfälle: Von der Neuplanung bis zur Revitalisierung
3. Ziele der Fabrikplanung klar festlegen
4. Die sieben Phasen der Fabrikplanung nach VDI 5200
5. Methoden der Layoutplanung: Vom Wertstrom zum Fabriklayout
6. Verknüpfung von Fabrikplanung und Gebäudeplanung
7. Wandlungsfähigkeit und digitale Modelle für die Zukunft
8. Praxisbeispiel: Produktionsverlagerung bei Pfaudler
9. Die wichtigsten Take-Aways
10. Gute Fabrikplanung beginnt vor dem ersten Entwurf

Was regelt die VDI 5200?

Der Verein Deutscher Ingenieure hat die Richtlinie VDI 5200 Blatt 1 im Februar 2011 veröffentlicht. Blatt 1 beschreibt das Planungsvorgehen. Eine Arbeitsgruppe des VDI hat die Richtlinie über fünf Jahre entwickelt. Die Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb der TU Chemnitz war daran beteiligt.

Die Richtlinie gilt für Fabriken mit Stückgutfertigung. Sie richtet sich an interne und externe Planer sowie an Auftraggeber. Ihr Kern ist ein Phasenmodell. Es deckt den gesamten Planungsprozess ab, von der Zielfestlegung bis zum Hochlauf der Produktion.

Wichtig ist der Blick über die Fertigung hinaus. Die VDI 5200 zeigt, wie produktionsbezogene Fabrikplanung und architektonische Gebäudeplanung zusammenhängen. So stimmt sie beide Disziplinen zeitlich und inhaltlich ab. Für Bauherren ist das ein großer Vorteil. Alle Beteiligten nutzen dieselben Begriffe und dasselbe Vorgehen. Missverständnisse zwischen Produktionsleitung und Planungsteam nehmen spürbar ab.

Planungsfälle: Von der Neuplanung bis zur Revitalisierung

Nicht jede Fabrikplanung beginnt auf der grünen Wiese. Die Richtlinie unterscheidet deshalb verschiedene Planungsfälle. Dazu zählen die Neuplanung, die Umplanung, die Erweiterung, der Rückbau und die Revitalisierung bestehender Produktionsstätten. Jeder Fall hat eigene Auslöser.

Ein neues Produkt erfordert oft neue Fertigungsanlagen. Steigende Stückzahlen verlangen mehr Fläche. Veraltete Gebäude bremsen die Automatisierung. Manchmal zwingt der Markt auch zur Verlagerung an einen neuen Standort. Viele Unternehmen bündeln dabei mehrere Produktionsstandorte an einem Ort.

Bei allen Planungsfällen gilt dasselbe Prinzip. Die Planer erfassen zuerst die Anforderungen der Produktion. Erst danach entsteht das Konzept für Gebäude und Technik. Gerade bei Bestandsobjekten lohnt eine genaue Aufnahme. IBE erfasst Hallen per 3D-Laserscan und überführt die Punktwolke in ein BIM-Modell. So planen alle Beteiligten mit verlässlichen Daten statt mit veralteten Papierplänen.

Ziele der Fabrikplanung klar festlegen

Fabrikplanung ist kein Selbstzweck. Sie dient den Zielen des Unternehmens. In der Praxis stehen meist Wirtschaftlichkeit, kurze Durchlaufzeiten und ein sparsamer Einsatz von Ressourcen im Vordergrund. Hinzu kommen Flexibilität, Wandlungsfähigkeit und gute Arbeitsbedingungen für die Menschen in der Fabrik.

Diese Ziele stehen oft in Konkurrenz. Eine hohe Automatisierung senkt zum Beispiel die laufenden Kosten. Sie kann aber die Flexibilität bei Produktwechseln einschränken. Deshalb legt das Projektteam die Ziele gleich zu Beginn fest und gewichtet sie. Diese Gewichtung bildet später die Basis für jede Bewertung von Varianten.

Die sieben Phasen der Fabrikplanung nach VDI 5200

Das Herzstück der Richtlinie ist ein Modell mit sieben Phasen. Die Phasen laufen nacheinander und teilweise iterativ ab. Parallel dazu beschreibt die VDI 5200 die Aufgaben des Projektmanagements. Jede Phase bündelt klar definierte Arbeitspakete. In der Praxis endet jede Phase mit einem Entscheid des Auftraggebers.

Phase 1: Zielfestlegung

Am Anfang klärt das Unternehmen, was die neue Fabrik leisten soll. Welche Produkte entstehen dort? Welche Stückzahlen sind in fünf oder zehn Jahren realistisch? Welches Budget steht bereit? Aus diesen Fragen entsteht ein klarer Projektauftrag. Diese Phase ähnelt im Wesentlichen der Leistungsphase 0 im Bauwesen. Wer hier sauber arbeitet, vermeidet teure Kurskorrekturen in späteren Phasen.

Phase 2: Grundlagenermittlung

Jetzt sammeln die Planer Daten. Sie analysieren Produktprogramm, Prozessstufen, Maschinen und Personalbedarf. Sie erfassen den Materialfluss und die Informationsflüsse im Ist-Zustand. Hinzu kommen Daten zum Standort, zum Baurecht und zu vorhandenen Gebäuden. Eine Analyse des Wertstroms zeigt früh, wo Verschwendung entsteht. Typische Befunde sind lange Liegezeiten, doppelte Transporte und unnötige Zwischenlager.

Phase 3: Konzeptplanung

In der Konzeptplanung entsteht die Struktur der Fabrik. Die Planer bestimmen zuerst den Bedarf an Flächen, Personal und Anlagen. Daraus bilden sie Funktionseinheiten und ein ideales Funktionsschema ohne bauliche Grenzen. Im nächsten Schritt folgt das Blocklayout. Es zeigt die Anordnung der Bereiche auf der verfügbaren Fläche. Daraus entsteht das Groblayout mit Hauptwegen, Toren und Versorgungsachsen.

Meist entwickeln die Planer zwei bis vier Varianten. Eine Nutzwertanalyse vergleicht diese anhand gewichteter Bewertungskriterien. Eine Wirtschaftlichkeitsrechnung ergänzt die Bewertung um Investitions- und Betriebskosten. So wird der Entscheid für eine Variante nachvollziehbar.

Phase 4: Detailplanung

Nach dem Entscheid beginnt die Detailplanung. Jetzt legen die Planer jeden Arbeitsplatz und jedes Regal fest. Das Feinlayout zeigt Maschinenlayouts, Medienanschlüsse und Sicherheitsabstände. Die Gebäudeplanung läuft parallel und reagiert auf jede Änderung. Ein Beispiel aus der Praxis: Eine schwere Presse braucht ein eigenes Fundament. Fehlt es in der Tragwerksplanung, wird die Korrektur auf der Baustelle teuer.

Phasen 5 bis 7: Von der Realisierung bis zum Hochlauf

Die letzten drei Phasen bringen die Planung in die Realität. In der Realisierungsvorbereitung entstehen Ausschreibungen und Terminpläne für Bau und Technik. Die Realisierungsüberwachung kontrolliert Qualität, Kosten und Termine auf der Baustelle. Die Hochlaufbetreuung begleitet den Start der Produktion. Erst wenn die Anlage stabil die geplante Leistung bringt, ist das Projekt abgeschlossen.

Für die Gebäudetechnik empfiehlt IBE zusätzlich eine strukturierte Inbetriebnahme mit anschließendem Monitoring. Unser Partner synavision erkennt dabei Fehlfunktionen und Mehrverbräuche frühzeitig. So läuft der Fabrikbetrieb vom ersten Tag an stabil.

Methoden der Layoutplanung: Vom Wertstrom zum Fabriklayout

Die VDI 5200 schreibt keine bestimmten Werkzeuge vor. Sie definiert das Vorgehen. Die Auswahl der Methoden bleibt Aufgabe der Planer. Im Zentrum steht fast immer die Materialflussplanung. Ein bewährter Ansatz ist die Darstellung als Sankey-Diagramm. Es zeigt Mengenströme zwischen den Bereichen als unterschiedlich breite Pfeile. Starke Ströme gehören eng zusammen. Schwache Beziehungen dürfen weiter auseinanderliegen.

Ein typisches Szenario aus der Industrie verdeutlicht den Effekt. Ein Zulieferer fertigt Gehäuse in drei Prozessstufen: Zuschnitt, Schweißen und Lackierung. Im Bestand liegen die Bereiche in drei getrennten Hallen. Jedes Teil legt dadurch mehrere hundert Meter zurück. Das neue Layout ordnet die Bereiche in Flussrichtung an. Die Transportwege schrumpfen deutlich. Gleichzeitig sinken die Durchlaufzeiten, weil Zwischenlager entfallen.

Für komplexe Abläufe nutzen Planer zusätzlich Simulationen. Sie testen Logistik und Produktionsplanung virtuell, bevor die erste Maschine steht. So zeigt sich früh, ob der Produktionsprozess die geplante Leistung erreicht. Simulationen innerbetrieblicher Transporte und die Optimierung von Lager und Logistik gehören zum Leistungsspektrum von IBE.

Verknüpfung von Fabrikplanung und Gebäudeplanung

Die größte Herausforderung liegt an der Schnittstelle zwischen Produktion und Bau. Produktionsplaner denken in Takten und Stückzahlen. Architekten denken in Rastern, Lasten und Brandabschnitten. Die VDI 5200 bindet deshalb das Leistungsbild der Objektplanung nach HOAI in die Phasen der Fabrikplanung ein. So wissen alle Beteiligten, wann welche Information vorliegen muss.

Ein Generalplaner bündelt beide Welten. In der Generalplanung von IBE koordiniert ein Team Architektur, Tragwerksplanung und Technische Gebäudeausrüstung. Für die Fabrikplanung arbeiten wir eng mit unserem Partner Hörmann Rawema zusammen. Der Bauherr hat einen Ansprechpartner für das gesamte Projekt. Das reduziert Schnittstellen und beschleunigt Entscheidungen.

Die Architektur folgt dabei dem Prozess. Stützenraster, Hallenhöhen und Tragfähigkeiten richten sich nach Maschinen und Fördertechnik. Auch die Gestaltung von Sozialräumen und Büros orientiert sich an den Wegen der Menschen im Werk. Am Ende entstehen Lösungen, die Produktion und Gebäude als Einheit betrachten.

Wandlungsfähigkeit und digitale Modelle für die Zukunft

Ein Industriegebäude ist meist für mehrere Jahrzehnte ausgelegt. Produkte wechseln in deutlich kürzeren Zyklen. Deshalb gewinnt die Wandlungsfähigkeit an Gewicht. Gemeint ist die Fähigkeit, das Fabriklayout ohne großen Umbau anzupassen. Praktisch bedeutet das weit gespannte Hallen, Medien aus der Decke und Reserveflächen am Standort.

Digitale Modelle und neue Technologien machen diese Planung beherrschbar. IBE plant mit BIM und bindet Bauherr und Fachplaner auf einer gemeinsamen Plattform ein. Alle Planungsobjekte liegen dort mit ihren Parametern vor. Kollisionen zwischen Lüftungskanal und Kranbahn fallen so am Bildschirm auf, nicht auf der Baustelle. Im laufenden Betrieb wird das Modell zum digitalen Zwilling. Er bildet Gebäude, Technik und Abläufe ab und erleichtert spätere Umplanungen.

Auch die Forschung entwickelt das Vorgehen weiter. Ein Leitfaden der Bundesvereinigung Logistik zeigt zum Beispiel, wie Unternehmen Qualitätsmanagement in den Prozess nach VDI 5200 integrieren. Das Projekt wurde im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.

Praxisbeispiel: Produktionsverlagerung bei Pfaudler

Wie eine Verlagerung in der Praxis aussieht, zeigt die Produktionsverlagerung der Pfaudler GmbH. IBE hat das Projekt von September 2017 bis Dezember 2019 geplant und in der Ausführung begleitet. Der Bestand umfasst rund 14.420 Quadratmeter Nutzfläche. Hinzu kamen rund 500 Quadratmeter Nutzfläche in neuen Anbauten. Die Baukosten lagen bei etwa 5,1 Millionen Euro netto.

Solche Planungsprojekte verbinden alle Disziplinen der VDI 5200. Die Planer müssen Abläufe, Maschinen und Gebäude gleichzeitig im Blick behalten. Zugleich muss die Betriebsfähigkeit während und nach der Verlagerung gesichert sein. Eine saubere Gestaltung der Umzugsschritte entscheidet hier über Erfolg oder Stillstand.

Die wichtigsten Take-Aways

• Die VDI 5200 Blatt 1 gliedert die Fabrikplanung in sieben Phasen, von der Zielfestlegung bis zur Hochlaufbetreuung.
• Produkt, Prozess und Materialfluss bestimmen das Layout. Das Gebäude folgt der Produktion.
• Vom Blocklayout über das Groblayout bis zur Detailplanung wird die Planung Schritt für Schritt genauer.
• Nutzwertanalyse und Wirtschaftlichkeitsrechnung machen Entscheidungen zwischen Varianten nachvollziehbar.
• Ein Generalplaner mit BIM verknüpft Fabrik- und Gebäudeplanung und sichert die Wandlungsfähigkeit.

Gute Fabrikplanung beginnt vor dem ersten Entwurf

Die VDI 5200 bringt Ordnung in ein komplexes Vorhaben. Sie macht aus vielen Einzelentscheidungen einen strukturierten Planungsprozess. Unternehmen gewinnen damit Sicherheit bei Kosten, Terminen und Qualität. Der größte Hebel liegt am Anfang. Wer Ziele, Abläufe und Anforderungen früh klärt, baut eine Fabrik, die zur Produktion passt. Und die auch in zehn Jahren noch Raum für neue Produkte bietet.

Sie planen eine neue Produktionsstätte, eine Erweiterung oder eine Verlagerung? Dann sprechen Sie mit uns. IBE begleitet Sie als Generalplaner von der ersten Idee bis zum Hochlauf. Mehr zu unserem Angebot finden Sie auf der Seite zur Fabrikplanung. Oder vereinbaren Sie direkt ein Beratungsgespräch über unser Kontaktformular oder telefonisch unter 07251 72488-0.