Wertstromanalyse am Beispiel: ein Drehteil vom Rohmaterial bis zum Versand

Was eine Wertstromanalyse zeigt

Eine Wertstromanalyse verfolgt eine Produktfamilie vom Rohmaterial bis zum Versand. Auf ein Blatt kommen zwei Dinge, der Materialfluss durch die Fertigung und der Informationsfluss, der ihn steuert. Darunter steht eine Zeitlinie, die Bearbeitungszeit und Liegezeit getrennt ausweist. Die Methode stammt aus dem Toyota-Produktionssystem. Bekannt gemacht hat sie im Westen das Buch "Learning to See" von Mike Rother und John Shook.

Für kleinere Betriebe zählt vor allem eines. Die Methode braucht keine Software. Ein Blatt im Format A3, ein Bleistift, eine Stoppuhr und ein Tag in der Halle reichen für den ersten Ist-Zustand.

Erklärungen der Symbole gibt es viele. Dieser Beitrag rechnet stattdessen ein Beispiel komplett durch, damit Sie das Vorgehen auf ein eigenes Teil übertragen können.

Das Beispiel: ein Lagerflansch

Betrieb und Zahlen sind für dieses Beispiel erfunden. Sie sind so gewählt, dass jede Rechnung aufgeht und Sie jeden Schritt nachrechnen können.

Ein Zerspanungsbetrieb mit rund 40 Mitarbeitenden fertigt einen Lagerflansch aus Stahl für einen Kunden aus dem Maschinenbau. Das Teil läuft über vier Stationen. Es wird gesägt, gedreht und gefräst, am Ende prüft und verpackt ein Werker es an einem gemeinsamen Arbeitsplatz. Danach geht es in den Versand.

Die Ausgangsdaten:

• Der Kunde braucht 2.400 Stück pro Monat. Bei 20 Arbeitstagen sind das 120 Stück pro Tag oder 600 pro Woche.
• Gearbeitet wird in einer Schicht mit 7,5 Stunden verfügbarer Zeit, also 27.000 Sekunden pro Tag.
• Der Kunde schickt monatlich eine Vorschau und wöchentlich einen verbindlichen Abruf.
• Der Betrieb liefert einmal pro Woche.

Daraus folgt der Kundentakt. 27.000 Sekunden geteilt durch 120 Stück ergibt 225 Sekunden. So oft braucht der Kunde im Schnitt einen Flansch. Was zur verfügbaren Zeit zählt und wie sich der Takt zur Zykluszeit verhält, steht im Beitrag Taktzeit berechnen.

Schritt 1: Den Ist-Zustand aufnehmen

Wählen Sie eine Produktfamilie, also Teile, die weitgehend dieselben Stationen durchlaufen. Im Beispiel ist das der Flansch. Dann gehen Sie den Weg selbst ab, und zwar rückwärts vom Versand zum Rohmaterial. So denken Sie vom Kunden her und fragen an jeder Station, woher ihr Material kommt.

Notieren Sie an jeder Station, was Sie sehen, und nicht, was im ERP steht. Zählen Sie die Teile, die vor der Station warten. Lassen Sie sich die Rüstzeit nicht nennen, sondern nehmen Sie die Rückmeldungen der letzten Wochen oder stoppen Sie selbst mit. Weichen genannte und gemessene Zahl voneinander ab, schreiben Sie beide auf.

Dazu gehört der Informationsfluss. Wie kommt der Kundenabruf in die Fertigung? Im Beispiel macht die Arbeitsvorbereitung jeden Montag aus dem ERP einen Wochenplan und gibt jeder Station eigene Aufträge. Jede Station fertigt, was auf ihrem Plan steht, auch wenn die nächste Station das Material gerade nicht braucht. Das ist Schiebefertigung. Sie erklärt einen großen Teil der Bestände, die gleich in der Rechnung auftauchen.

Schritt 2: Die Datenkästen füllen

Unter jedes Prozesssymbol kommt ein Datenkasten. Für den Flansch sieht das so aus:

Die Zykluszeit ist der Abstand, in dem ein fertiges Teil die Station verlässt. Die Rüstzeit läuft vom letzten Gutteil des alten bis zum ersten Gutteil des neuen Auftrags. Die Verfügbarkeit gibt an, welchen Anteil der geplanten Zeit die Maschine nach Störungen und Wartung tatsächlich laufen kann. Die Losgröße ist die Menge, die nach einem Rüstvorgang am Stück gefertigt wird. Im Beispiel rüsten Drehmaschine und Fräse einmal pro Woche auf den Flansch und fertigen dann den ganzen Wochenbedarf.

Jetzt der Abgleich mit dem Kundentakt. Alle Zykluszeiten liegen unter 225 Sekunden, die Fräse mit 180 Sekunden am nächsten dran. Keine Station ist für sich genommen zu langsam. Die Zeit geht also woanders verloren.

Schritt 3: Bestände zählen und in Tage umrechnen

Zwischen die Stationen zeichnen Sie Dreiecke für die Bestände. Die gezählte Stückzahl teilen Sie durch den Tagesbedarf von 120 Stück. So wird aus einem Stapel Teile eine Liegezeit in Tagen. Das Stangenmaterial vor der Säge rechnen Sie in Teile um.

Dahinter steht eine einfache Annahme. Ein Teil, das sich hinten an einen Bestand anstellt, wartet so lange, bis alles vor ihm verbraucht ist. Bei 960 Teilen vor der Fräse und einem Verbrauch von 120 am Tag sind das acht Tage. Für eine Wertstromanalyse ist diese Näherung genau genug.

Schritt 4: Durchlaufzeit und Wertschöpfungszeit berechnen

Jetzt kommt die Zeitlinie unter die Karte. Oben stehen die Liegezeiten aus den Beständen, unten die Bearbeitungszeiten der Stationen.

• Die Durchlaufzeit ist die Summe der Liegezeiten, 10 + 5 + 8 + 3 + 4 = 30 Arbeitstage. Die Bearbeitung kommt noch dazu, fällt bei dieser Größenordnung aber nicht ins Gewicht.
• Die Wertschöpfungszeit ist die Summe der Zykluszeiten, 40 + 150 + 180 + 60 = 430 Sekunden, also gut sieben Minuten.

Der Wertschöpfungsanteil setzt beide Zahlen ins Verhältnis. Dafür müssen sie in derselben Einheit stehen. 30 Arbeitstage mal 27.000 Sekunden ergeben 810.000 Sekunden Arbeitszeit. 430 geteilt durch 810.000 sind rund 0,05 Prozent.

Ein Flansch ist im Beispiel also sechs Wochen im Haus und wird davon gut sieben Minuten bearbeitet. In Kalendertagen gerechnet wäre der Anteil noch kleiner, weil Nächte und Wochenenden dazukommen. Keine Maschine ist zu langsam. Die sechs Wochen entstehen zwischen den Stationen.

Warum genau diese Liegezeit in keiner Schätzung auftaucht, beschreibt der Beitrag Durchlaufzeit berechnen. Er rechnet einen einzelnen Auftrag mit Rüst-, Bearbeitungs-, Liege- und Transportzeit durch. Die Wertstromanalyse macht die Liegezeit auf einem Blatt sichtbar, Station für Station.

Schritt 5: Den Soll-Zustand entwerfen

Der Soll-Zustand legt fest, wo Material liegen darf, wie viel davon und wer den nächsten Auftrag auslöst. Für den Flansch ergeben sich fünf Änderungen.

1. Rüstzeit halbieren und in kleinere Lose umsetzen. An der Drehmaschine sinkt die Rüstzeit durch externes Rüsten von 90 auf 45 Minuten, an der Fräse von 60 auf 30 Minuten. Wie das geht, steht im Beitrag zur SMED-Methode. Die gewonnene Zeit fließt in kleinere Lose. Statt einmal pro Woche 600 Stück laufen zweimal 300 Stück. Die Rüstzeit pro Woche bleibt dabei gleich, 2 × 45 = 90 Minuten an der Drehmaschine und 2 × 30 = 60 Minuten an der Fräse.
2. Ein Supermarkt zwischen Säge und Drehmaschine. Die Säge arbeitet nicht mehr nach Wochenplan. Sie füllt ein Regal mit fester Obergrenze von 300 Stück wieder auf, sobald die Drehmaschine ein Los entnimmt. Das Signal gibt eine Kanban-Karte am Behälter.
3. Eine FIFO-Bahn zwischen Drehen und Fräsen. Die Bahn fasst höchstens 300 Stück, also genau ein Los. Ist sie voll, fängt die Drehmaschine kein neues Flansch-Los an. Die Fräse arbeitet die Teile in der Reihenfolge ab, in der sie ankommen.
4. Prüfen direkt an der Fräse. Der Prüfplatz zieht neben das Bearbeitungszentrum. Der Werker prüft und verpackt jedes Teil, während die Fräse das nächste bearbeitet. Zwischen Fräsen und Prüfen liegen dann höchstens 60 Teile statt 360.
5. Kürzere Rhythmen nach außen. Der Betrieb ruft das Rohmaterial wöchentlich statt monatlich ab, der Bestand sinkt auf 600 Stück. Der Versand liefert zweimal pro Woche, vor dem Versand liegen noch 240 Stück.

Auch der Informationsfluss ändert sich. Die Arbeitsvorbereitung plant nur noch die Drehmaschine. Alles danach läuft über die FIFO-Bahn, die Säge davor zieht über den Supermarkt nach.

Die Bestände im Vergleich:

Die Wertschöpfungszeit bleibt bei 430 Sekunden, denn keine Maschine läuft schneller als vorher. Die Durchlaufzeit sinkt trotzdem von 30 auf 12,5 Arbeitstage. 12,5 Tage mal 27.000 Sekunden ergeben 337.500 Sekunden, der Wertschöpfungsanteil steigt damit auf rund 0,13 Prozent. Im Umlauf sind 2.100 Flansche weniger.

Das ist der Plan auf dem Papier. Ob er hält, zeigt der Betrieb. Legen Sie fest, wer die Obergrenzen von Supermarkt und FIFO-Bahn überwacht und an welchem Datum Sie den Wertstrom erneut aufnehmen. Wie man einen Soll-Zustand festlegt, ohne den Ist-Zustand schönzureden, steht im Beitrag zum Soll-Prozess.

Typische Fehler bei der ersten Wertstromanalyse

Den ganzen Betrieb auf einmal aufnehmen. Eine Karte mit zwanzig Produktfamilien liest niemand. Fangen Sie mit einer an, die oft läuft und deren Liefertermine Ärger machen.

Zahlen aus dem ERP abschreiben. Das ERP kennt Plan-Rüstzeiten und Buchbestände. Die Wertstromanalyse braucht, was heute in der Halle steht.

Den Soll-Zustand mit einer Investition beginnen. Im Beispiel braucht keine der fünf Änderungen eine neue Maschine. Bevor Sie eine kaufen, sollten die Bestände davor und dahinter begrenzt sein.

Die Karte zeichnen und liegen lassen. Ohne Verantwortliche und Termine für jede Änderung bleibt der Soll-Zustand ein Plakat an der Wand.

Der nächste Schritt

Nehmen Sie ein Teil, das oft läuft und dessen Lieferzeit Ihnen Ärger macht. Zählen Sie an einem Tag die Bestände zwischen den Stationen und teilen Sie jede Zahl durch den Tagesbedarf. Die Summe ist Ihre Durchlaufzeit in Arbeitstagen, gemessen statt geschätzt.

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