Die Wertstromanalyse (Value Stream Analyse) ist ein zentrales Element bei der Lean-Transformation. Wir erklären die Grundprinzipien und zeigen auch Beispiele aus der betrieblichen Praxis auf. [...]
Mit der Wertstromanalyse werden Material- aber auch Informationsflüsse analysiert. Ziel ist es, Schwachstellen zu erkennen und Verschwendung zu vermeiden. In der Vergangenheit erfolgte diese Analyse primär papiergebunden, in Zeiten von Industrie 4.0 natürlich in einer digitalen Ausprägung mit entsprechenden Tools.
Was genau ist ein Wertstrom?
Unter einem Wertstrom werden alle Aktivitäten, wertschöpfender und nicht-wertschöpfender Natur, verstanden, die zur Herstellung eines Produktes oder einer Dienstleistung notwendig sind. Der Fokus liegt dabei nicht nur auf den Prozessen im eigenen Unternehmen, sondern berücksichtigt auch die Schnittstellen zu Kunden und Lieferanten. Bei einem Wertstrom geht es somit um den Material- und Informationsfluss innerhalb eines Unternehmens, als auch über dessen Grenzen hinaus.
Zuerst erfolgt die Analyse (Wertstromanalyse – engl. Value Stream Mapping) in Form einer Ist-Analyse. In einem weiteren Schritt wird dann der zukünftige Wertstrom designed (Wertstromdesign – engl. Value Stream Design). Die einzelnen Schritte können dabei auch mehrfach durchlaufen werden, abhängig von der Komplexität des Problems (siehe Abbildung 1). Das Wertstromdesign selbst beschreibt, wie die aktuelle Fertigung künftig funktionieren soll. Somit können Wertstromanalyse und Wertstromdesign als zwei Seiten einer Medaille betrachtet werden. Ohne eine Ist-Analyse (Wertstromanalyse) und klare Ziele kein entsprechendes Design (Wertstromdesign).
Wozu dienen Wertstromanalyse und -design
Das Ziel von Wertstromanalyse und -design ist ein schlanker Material- und Informationsfluss nach dem One-Piece-Flow-Prinzip mit minimaler Verschwendung.
Beim Wertstromdesign geht es um die Verbesserung des Produktionsprozesses, also:
- Reduzierung von Beständen,
- Reduzierung der Durchlaufzeit,
- Verringerung des Steuerungsaufwandes, und
- Verbesserung der Liefertreue etwa durch eine Steigerung der Flexibilität sowie eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit auf Kundenänderungen (etwa Volumen oder funktionale Änderungen).
Eine vollständige Vermeidung von Verschwendung ist ein theoretisches Ziel. In der betrieblichen Praxis gilt es diese zu minimieren. Für dieses Minimum gibt es aber keine „Formel“, um dieses exakt zu bestimmen.
Die häufigste Anwendungsfall ist somit im Produktionsumfeld. Hier erfolgt die Analyse und das Design von Produktionsabläufen, also an welcher Produktionsstation werden welche Materialien verbaut und welche Tätigkeiten durchgeführt. Hierzu werden bewusst auch organisatorische Aspekte integriert.
Die Ursprünge dieses Ansatzes gehen auf Toyota und deren Produktionssystem zurück. Hier wurden die grundsätzlichen Prinzipien von Lean entwickelt und erstmals umgesetzt. Derartige Lean-Produktionssysteme gelten auf Grund ihres wirtschaftlichen Potenzials als Maß der Dinge und sind somit Stand der Technik. Die Entwicklung und vor allem das Leben eines unternehmenseigenen Lean-Produktionssystems ist im Bereich der diskreten Fertigung somit ein absolutes Muss für alle Unternehmen. In der Automobilindustrie haben sich derartige Ansätze seit vielen Jahren etabliert. Durch Industrie 4.0 erfolgt deren Weiterentwicklung, sowohl hinsichtlich Tools als auch mit Blick auf die Ergebnisse.
Umfang einer Wertstromanalyse und des -designs
Der Vorteil einer Wertstromanalyse liegt im ganzheitlichen Ansatz. Hierbei wird das unternehmensspezifische Know-How erarbeitet und weiterentwickelt. Die unabdingbare Voraussetzung für eine Verbesserung ist die realistische Erfassung des Ist-Zustandes. Hierbei gilt es die Datenlage möglichst vollständig zu erfassen. Der Wertstrom startet beim Lieferanten und endet beim Endkunden und umfasst sechs Elemente:
- Den unmittelbaren Produktionsprozess im eigenen Unternehmen,
- Geschäftsprozess von der Auftragsabwicklung, beginnend von der Auftragsplanung bis zu dessen Abwicklung,
- Der Materialfluss beschreibt den Transport von Materialien vom Lager zu den einzelnen Produktionsstätten einschließlich der Bestände,
- Informationsfluss beschreibt die transferierten Daten von den Maschinen und Anlagen bis zu den Geschäftsprozessen auf allen Ebenen.
- Kunde und Lieferanten stellen Senke und Quelle der Betrachtung dar. Sie stellen die Versorgung mit Rohmaterialen sicher und legen den Bedarf fest.
Der Wertstrom fließt somit vom Lieferanten über das eigene Unternehmen bis zum Kunden. Der Informationsfluss fließt in entgegengesetzter Richtung, also vom Endkunden zum Lieferanten.
Der Ansatz ist aber nicht auf bestehende Anlagen und deren Verbesserung beschränkt. Auch bei der Konzeption und Gestaltung von Neuanlagen sollte eine Wertstrom-Betrachtung zum Einsatz kommen.
Aufbau und Ablauf einer Wertstromanalyse und des -designs
Das Vorgehen erfolgt in vier Schritten. Am Anfang steht die Festlegung des Umfanges – auf Neudeutsch des Scopes. Beim Umfang geht es darum:
- welche Produktionsfamilie betrachtet wird,
- welche Kundenbedürfnisse vorliegen, respektive prognostiziert werden, sowie
- welche Produktionsstätten und -linien betrachtet werden.
Vielfach werden zur Beschreibung des Wertstroms entsprechende Tools propagiert. Sie sind aber ausschließlich Werkzeuge, also sie ermöglichen lediglich eine effektive und effiziente Bearbeitung des Themas. Das methodische Vorgehen ist hingegen der entscheidende Erfolgsfaktor und unabhängig vom verwendeten Tool. Wichtig ist hierbei, auch mögliche Absatz-Schwankungen zu berücksichtigen. Sie haben entscheidenden Einfluss auf das Design der Produktionsanlagen.
Symbole bei der Modellierung des Wertstroms
Wie schon besprochen unterteilt sich der Wertstrom in:
- den Prozess,
- den Materialfluss,
- den Informationsfluss.
Dementsprechend existieren für alle drei Ausprägungen entsprechende Symbole. Die einzelnen Symbole dienen zur Visualisierung
Für die ersten Gehversuche können die Symbole auf Karten manuell gezeichnet werden rsp. es kann hierbei auf kommerzielle Symbole zurückgegriffen werden. Der Start mit einem Tool sollte am Anfang vermieden werden, da erfahrungsgemäß das Tool und nicht die Methodik im Fokus steht.
In den unseren drei Beispiel-Abbildungen sind der Materialfluss (getrennt nach Materialfluss und -lager, siehe Abbildung 2 und 3) und Symbole für den Informationsfluss dargestellt (siehe Abbildung 4). In Abbildung 5 sind die notwendigen Symbole für die Prozessdarstellung abgebildet. In Abbildung 6 ist eine grafische Zusammenfassung dargestellt.
Darstellung eines Wertstroms
Bei der Darstellung eines Wertstroms gilt es im Kern den Produktionsprozess grafisch darzustellen. Die Produktion wird als Folge von einzelnen Schritten visualisiert. Hierzu dient ein einfaches Rechteck.
Je Prozessschritt gilt es wichtige Daten zu erfassen, wie etwa die Kapazität, die Anzahl der zugeordneten Mitarbeiter je Schicht und die Betriebsmittel. Wichtig ist auch, ob es sich um einen manuellen oder einen automatisierten Fertigungsschritt handelt. Bei Letzteren sollte auch dessen technische Verfügbarkeit angegeben werden. Diese basiert auf Erfahrungswerten, beziehungsweise den Herstellerangaben.
Daneben gilt es je Fertigungsschritt auch das erforderliche Material und dessen Menge anzugeben, bei Verpackungsvorgängen auch die entsprechenden Verpackungsmaterialien. Auch das erforderliche Equipment in Form von Scannern, Druckern, Bildschirmen etc. lässt sich bei einer Wertstromanalyse vollständig darstellen.
Assoziiertes Design
Beim assoziierten Design kann dies schon etwas schwieriger sein. Hier muss man darauf achten, dass auch nicht unmittelbare (etwa logistische) Prozesse wie Versenden, Prüfungen oder etwa Kommissionierung von Produkten und Materialien darzustellen sind. Auf der anderen Seite dienen reine ortsverlagernde Tätigkeiten wie Auslagerung, Förderung und Transportieren nicht als eigenständige Prozessschritte. Sie sind Teil des Materialflusses und müssen entsprechend dort modelliert werden.
Bei der Detaildarstellung sollten die einzelnen Tätigkeiten das Maximum der Modellierung sein, also etwa das Andrehen einer Schraube. Sind an einer einzelnen Station mehrere Schraubvorgänge zu tätigen, so sind diese natürlich alle gesondert zu beschreiben, aber nicht gesondert zu modellieren. Auch das gegebenenfalls erforderliche Greifen einer Schraube gilt es zu dokumentieren.
Eine wichtige Kenngröße der Wertstrommethode ist die Durchlaufzeit, also die benötigte Zeit, bis ein Produkt fertig gestellt ist. Im einfachsten Fall, wo ausschließlich ein Betriebsmittel zur Verfügung steht, ist diese gleich der gesamten Bearbeitungszeit.
Generell gilt es die Zykluszeit je Arbeitsstation bei der Wertstromanalyse zu messen. Die „langsamste“ Arbeitsstation definiert dann den Maschinentakt. Basis für diese Analysen sind die hoffentlich im Arbeitsplan vorhandenen Zeiten je Arbeitsschritt. In der Betrieblichen Praxis können die Arbeitspläne aber zu grobgranular oder zu unvollständig sein. Unabhängig von der Ausgangsbasis empfiehlt sich eine praktische Überprüfung. Hier treten auch oftmals „Überraschungen“ zu Tage – soll heißen Tätigkeiten, die im Arbeitsplan nicht vorhanden sind, aber sich an der Produktionslinie entweder eingebürgert haben oder sich schlicht und ergreifend als notwendig herausgestellt haben.
Praktische Beispiele
Auf den ersten Blick mögen die Ergebnisse eines Wertstroms etwas verwirrend erscheinen. Sie sind aber das Ergebnis von teilweise zeitlich sehr langwierigen Diskussionen (Siehe Abbildung 7). Wie bereits eingangs erwähnt, ist eine papiergebundene Darstellung für erste Gehversuche gut geeignet. Es sollte auch nicht gleich mit einem komplexen Sachverhalt gestartet werden. Es ist ratsam, sich mit der Methodik vertraut zu machen. Generell gilt, dass bei der Einführung von Lean im eigenen Unternehmen und der Wertstromdarstellung als spezielle Ausprägung auf externe Unterstützung zurückgegriffen werden sollte. Hierbei erfolgt der praktische Know-how-Aufbau im eigenen Unternehmen als Weiterführung von Schulungen.
In einem nächsten Schritt kann der Einsatz von entsprechenden Tools angegangen werden. Hierfür existieren am Markt ausgereifte IT-Systeme. Ein Tool-Einsatz ist vor allem für komplexe Aufgabenstellungen angebracht. Hierüber erfolgt die gesamte Materialfluss-Simulation. Um eine möglich realistische Darstellung zu gewährleisten, gilt es, auch Fehlerfälle zu berücksichtigen.
Bei Webasto finden Wertstromanalyse und -design während sogenannter Layout-Workshops Anwendung. Hier erfolgt für neue Produktionslinien deren Design. Unabhängig vom gewählten Ansatz (papiergebunden oder Tool-gestützt) ist auch ein verteiltes und damit virtuelles Arbeiten möglich und sinnvoll.
Basisdaten der Informationsdarstellung sind produktive (also wertschöpfende) Tätigkeiten und Wartezeiten. Die Zuordnung und Verfeinerung der einzelnen Tätigkeiten setzt eine detaillierte Auseinandersetzung mit den einzelnen Produktionsschritten voraus. Allein dies führt meist zu einer entsprechenden Verbesserung.
Fazit
Die Wertstromanalyse und das -Design sind Standardwerkzeuge eines Lean-Produktionssystems. Als Ergebnis entstehen hocheffiziente Produktionslinien, da wertschöpfende und nicht wertschöpfende Zeiten klar erkennbar sind und sich somit verbessern lassen. Wichtig ist hierbei das Anwenden der Technik und das stetige Lernen damit. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass zur Durchführung einer Wertstromanalyse einige Vorarbeiten erforderlich sind, um am Ende des Tages valide Ergebnisse zu erzielen.
*In seinen beruflichen Stationen bei Siemens, Staufen AG, MT Aerospace und aktuell Webasto trug Dr. Walter Huber überwiegend die Verantwortung für strategische Veränderungen. Aktuell ist er bei Webasto als Director im Produktionsbereich/Manufacturing Engineering beschäftigt. Im Laufe seiner beruflichen Tätigkeit hat er über 30 Industrie 4.0 Projekte umgesetzt und mehrere Firmen in Richtung Industrie 4.0 transformiert. Hierzu ist auch beim Springer Verlag das Buch mit dem Titel Industrie 4.0 in der Automobilproduktion erschienen. Ein weiteres Buch mit dem Titel Wie Technologien unsere Wirtschaft und unsere Unternehmen verändert erscheint ebenfalls beim Springer Verlag.
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