Bei der Fabrikplanung sollte vor Fixierung des Layouts immer eine Produktionsoptimierung mit der Wertstrommethode durchgeführt werden. Die Wertstromanalyse zeigt Verbesserungspotentiale hinsichtlich Durchlaufzeit und Leistung. Die zehn Gestaltungsrichtlinien des Wertstromdesigns erlauben die systematische Gestaltung einer schlanken, materialflussorientierten Fabrik.

1. Wie Sie mit
Wertstromdesign Ihre
Produktion
systematisch
optimieren
Klaus Erlach
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnik und
Automatisierung IPA

2. Dr. Klaus Erlach
© Fraunhofer IPA 2016 LeanAroundTheClock –
WertstromdesignFolie 2
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Wozu überhaupt Lean?
»Wie Sie mit Wertstromdesign Ihre Produktion
systematisch optimieren!«
LeanAroundTheClock, Mannheim
25. – 26. Februar 2016
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Dr. Klaus Erlach
Fraunhofer Institut für
Produktionstechnik und
Automatisierung IPA

3. Dr. Klaus Erlach
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Fraunhofer IPA, Stuttgart – Zahlen und Fakten 2014
Auf Wachstumskurs
Rein- & Sauberräume
Applikationszentrum
Industrie 4.0
Roboter-VersuchsfeldProduktionslabor
LackiertechnikumFabrikplanungscockpit
BioproduktionslaborBewegungslabor
Galvanik-Labor Interventionsraum
BioPoLis
Synthese- & Reaktorpark
 Betriebshaushalt in Mio. € 60,3
 Wirtschaftserträge in Mio. € 22,3
 Anzahl Mitarbeiter 490
 Mitarbeiter verbundene Institute Uni Stuttgart 180

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Aufteilung nach Geschäftsfeldern und Arbeitsgebieten
Eine interdisziplinäre Organisation

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Leistungsangebote
in Fabrikplanung und Produktionsmanagement
Produktionsplanung und
–steuerung & IT
Intralogistik
Fertigungs-/Montage-
systemplanung
Produktionsoptimierung
& Wertstromdesign
Supply Chain
Management
Produktionsstrategieplanung
Fabrikplanung & Standortbewertung
Schlanke Produktionssysteme und Auftragsabwicklung
Standortvergleich
Werkstrukturplanung
Layoutplanung

6. Dr. Klaus Erlach
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1. Wertstromanalyse
Die transparente Fabrik –
Kennzahlen der Wertstromanalyse
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7. Dr. Klaus Erlach
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Was sehen Sie ?
Methode zur Darstellung der Fabrik
mit Materialfluss
?
Methode zur transparenten
Darstellung der gesamten
Produktion mit Material- und
Informationsfluss
Wie sehen Sie mehr

8. Dr. Klaus Erlach
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Die Wertstromperspektive erschließt eine neue
Betrachtungsebene im Unternehmen
Management - Ebene
Prozess - Ebene
Wertstrom - Ebene

9. Dr. Klaus Erlach
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Wertstromanalyse: den kompletten Produktionsablauf im
Ist-Zustand darstellen & Verbesserungspotentiale
ausweisen
Durchführung:
Erstellung einer Momentaufnahme vom
Shop Floor und im Office
Ergebnis:
Verständnis des aktuellen
Produktionsablaufes in der Fabrik
 Transparente Darstellung des kompletten
Produktionsablaufes mit allen wichtigen
Kenndaten
 Ausweisung von
Verbesserungspotentialen

10. Dr. Klaus Erlach
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Zielsetzung:
 eine am Kundenbedarf orientierte Produktion
erreichen
Berechnung:
 Modellierung des Kunden mit Berechnung des
Kundentaktes
Kennzahlen des Wertstroms (1):
Kundentakt – gibt die Leistungsanforderung an den
Wertstrom vor
verfügbare Betriebszeit pro Jahr
Kundenbedarf pro Jahr
Kundentakt KT =
Beispiel:
Federn KG, Darmstadt
FT = 250 d/a
KT = 21h* 250d / 2,1 Mio.
= 9 sec.
AZ = 21 h/d
2,1 Mio. Stck./a
55 Varianten
SET 9 261 265
PF: Kupplungsdämpfungsfedern
Kraft GmbH, Feuerbach
55 Varianten
SET 9 261 265
PF: Kupplungsdämpfungsfedern
Kraft GmbH, Feuerbach

11. Dr. Klaus Erlach
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Kennzahlen des Wertstroms (2):
Zykluszeit – Maß für die Leistungsfähigkeit der Prozesse
Messen Berechnen
gibt an, wie oft ein Teil
oder ein Produkt in
einem Produktions-
prozess fertiggestellt
wird

12. Dr. Klaus Erlach
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BZ = 8 min
PM = 2
ZZ = 8 min.
/ 2 Stck.
/ 4 Maschinen
= 1 min.
Langdrehen
42
Beispiel: Langdrehen

13. Dr. Klaus Erlach
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Kennzahlen des Wertstroms (3):
EPEI-Wert – Maß für die Flexibilität der Prozesse
Der EPEI-Wert (Every Part
Every Interval) gibt an,
welchen Zeitraum ein
Prozess benötigt, um alle
Varianten in jeweils einem
Los zu produzieren
Berechnen
   d98,4
h/d15
h66,74
%1001
h2min1000.14



EPEI
Beispiel (15h/d):
   d98,4
h/d15
h66,74
%1001
h2min1000.14



EPEI
Beispiel (15h/d):
 
AZVesR
RZMBZ
EPEI
tenalleVariani
i
ii






#
1

14. Dr. Klaus Erlach
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In einem Wertstrom mit mehreren Fertigungsschritten
zeigt der EPEI den »Flexibilitäts-Engpass« im Ist-
Zustand
IST EPEI
Vordrehen
Profil
Fräsen
Zapfen
Drehen
Zapfen
Schleifen
Profil
Schleifen
# Rüst-Varianten 27 25 19 27 23
optimale Rüstzeit je Vorgang [min.] 80 160 70 40 100
Losgröße 120 120 120 60 60
Rüstanteil 2,2% 21,1% 4,6% 5,7% 7,0%
Ø Bearbeitungszeit [min.] 30 5 12 11 22
Arbeitszeit [h/d] 21 21 21 21 21
Verfügbarkeit 90% 90% 90% 90% 90%
# Ressourcen 5 1 2 2 4
EPEI [d] 17,52 16,75 12,65 8,33 7,20

15. Dr. Klaus Erlach
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Kennzahlen des Wertstroms (4):
Lager-Reichweite – Maß für die Durchlaufzeit und Dynamik
d5
Stk.2501
Stk.250.1


RW
Beispiel (250 Stück/Tag):
zahlTagesstückeGleichteil#
ngeBestandsme

RW
 Gezählt werden die Bestände in sämtlichen Varianten an
allen Lagerorten (Bestandsmenge BM)
 Die Reichweite (RW) ergibt sich aus der Bestands-Menge
sowie dem durchschnittlichen Kundenbedarf
Fräsen Montieren
Bestand
Halbfabrikate
LG = 400 – 2.000 Stk. LG ≪ 400 Stk.
BM = 1.250 Stk. Zählen

16. Dr. Klaus Erlach
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Praxisbeispiel:
Fertigung und Montage Bus-Ölfilter
Informationsfluss
Lieferant
Kunde
Prozess
Material-
flussProzess
Übersichtliche Darstellung einer Produktion im Ist-Zustand
Verbesserungspotential I – Durchlaufzeit
 Verbesserungspotential I:
Einfacher Vergleich von Bearbeitungszeit und Durchlaufzeit auf Basis der Zeitlinie
zeigt die Entfernung vom Idealzustand
 Perspektivenwechsel:
Fokus auf die logistische
Verknüpfung der
Produktionsprozesse (und nicht
nur einzelne Prozesse)
 Übersicht:
Material- und Informationsfluss
komplett dargestellt auf einer
Seite
 Kommunikation:
Klare und einfache Symbolik zur
schnellen innerbetrieblichen
Verständigung
DLZ = 12,25 d
∑ BZ = 8,7
min.
Fertigung und Montage Bus-Ölfilter
Liquipur AG

17. Dr. Klaus Erlach
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7
4
7
8,5
7,5
6
5
1,35
0,9
9,4
0
2
4
6
8
10
[V=85%] [V=90%]
Winden Anlassen Schleifen Kugel-
strahlen
Warmsetzen Montieren Prüfen
0
9
Taktabstimmungsdiagramm aller Produktionsprozesse
Verbesserungspotential II – Taktabstimmung
Kundentakt KT
Zykluszeit ZZ
aller Produktionsprozesse
Das Taktabstimmungsdiagramm zeigt übersichtlich, wie gut oder
schlecht das Kapazitätsangebot mehrerer Prozesse zueinander passt
 Verbesserungspotential II:
Einfacher Vergleich der Prozessleistungen (Zykluszeiten) mit dem
Kundenbedarf (Kundentakt) zeigt Engpässe und Verschwendungen
Engpass
Verschwendung
Praxisbeispiel:
Herstellung von Federnsets

18. Dr. Klaus Erlach
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2. Wertstromdesign
Die schlanke Fabrik –
Gestaltungsrichtlinien des Wertstromdesigns
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19. Dr. Klaus Erlach
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Grundidee des Lean Production: Vermeiden Sie jegliche
Verschwendung !
Verschwendung im Ablauf:
1. Überproduktion
2. Bestände
3. Transporte
4. PPS-Planung (Push)
Verschwendung im Produktionsprozess:
5. Qualitätsmängel
6. Ungünstiger Produktionsablauf Mitarbeiter
7. Ungünstiger Bearbeitungsprozess
Maschine
8. Wartezeit
9. »Monumentale« Betriebsmittel
 Zielsetzung:
Durch Reduktion oder besser Eliminierung von direkt sichtbarer Verschwendung in
der Produktion die (nicht sichtbaren) Herstellkosten kontinuierlich senken
In Erweiterung zu Taiichi Ohno

20. Dr. Klaus Erlach
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Segment 1
Segment 2
Segment i
----- Produktionsfluß ----->
 Acht Gestaltungsrichtlinien
 Beseitigung von Verschwendung
 Ideales Soll-Konzept
 Kapazitativ abgestimmte Produktion
 Eindeutiger Einsteuerungspunkt
 Selbstregelnde logistische Verknüpfung der
Produktionsprozesse
 Intelligente Auftragsfreigabe
 Kapazitative Abstimmung
 Flussorientierte Segmentierung
Vermeidung von Verschwendung in der Auftragsabwicklung
durch produktfamilienorientierte Segmentierung
Durchführung Ergebnis
Umgestaltung
 Zielsetzung:
Eine segmentierte Produktion ermöglicht eine vereinfachte Steuerung mit
gleichmäßigem, leicht beherrschbaren Produktionsablauf (laminarer Fluss)

21. Dr. Klaus Erlach
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Wertstromdesign – Frage 1:
Welche Technologie? – Fluss durch hohe Integration
Richtlinie 1: Ausrichtung am Kundentakt
Das Kapazitätsangebot einer Produktion ist
durchgängig am Kundentakt auszurichten
7
8
7
8,2 7,5
8,6
1,35 0,7
0,45
8,4
7,7
8,7
0
2
4
6
8
10
[V = 85%] [RZ ? 10%] [V = 95%]
Winden Anlassen Schleifen Kugel-
strahlen
Warmsetzen Montieren &
Prüfen
0,0
9,0
Taktabstimmungsdiagramm
Kundentakt KT Zielvorgabe für die
Kapazitätsauslegung
Zykluszeit ZZ aller Produktionsprozesse
   







QVVRVKT
BZ
11
1
Res# AUFRUNDEN
Prozess 1 Prozess 2
dDLZ 1
Richtlinie 2: Prozessintegration
Produktionsprozesse sind soweit möglich in
einer kontinuierlichen Fließfertigung
zusammenzufassen
Prozess 1a Prozess 1b
.min20DLZ
mögliche Hindernisse:
 verteilte Standorte der Ressourcen
 geringe Zuverlässigkeit der Ressourcen
 Abtaktungsprobleme der Bearbeitungszeit

22. Dr. Klaus Erlach
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Fließfertigung führt zur Transparenz auf dem Shop-Floor
Praxisbeispiel:
Herstellung von Unterbetten
„Produzieren im Flow“„Produzieren im Lager“

23. Dr. Klaus Erlach
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Wertstromdesign – Frage 2:
Welcher Materialfluss? – Fluss durch geregeltes Pull-
Prinzip
Richtlinie 3: FIFO-Verkopplung
Einzelne aufeinanderfolgende
Produktionsprozesse sind soweit möglich in
einer Reihenfertigung zu verkoppeln
Puffer für: Transportzeit,
Taktunterschiede, Störungen
FIFOFIFO
max.
3Stck.
Vor-Prozess Folge-Prozess
Richtlinie 4: Kanban-Regelung
Produktionsprozesse, die aus
technologischen Gründen Rüstzeiten
aufweisen, sind bei Wiederholteilen über eine
Losfertigung mit Supermarkt-Lägern zu
verknüpfen
Einsatzfelder:
 Synchronisation mehrerer Wertstromzweige bei ihrer
Zusammenführung (z.B. Montage)
 Entkopplung mehrerer Produktionsprozesse bei rüstzeitbedingten
Losgrößensprüngen
Produktions- oder Signal-
Kanban Entnahme-Kanban
20
Supermarkt-Lager
20
Liefer-Prozess Kunden-Prozess
12

24. Dr. Klaus Erlach
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Praxisbeispiel:
Armaturenhersteller
Serienfertigung
Variantenfertigung
Einzelfertigung
VersendenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kundenauftrag
1 Gestell =
1 Behälter
Galvanisieren
D
K
VersendenVersendenMontierenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kundenauftrag
1 Gestell =
1 Behälter
GalvanisierenGalvanisieren
D
K
VersendenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kundenauftrag
1 Gestell =
1 Behälter
Galvanisieren
D
K
FIFOFIFOFIFOFIFO
VersendenVersendenMontierenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kundenauftrag
1 Gestell =
1 Behälter
GalvanisierenGalvanisieren
D
K
FIFOFIFOFIFOFIFO
VersendenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kunden-
auftrag
1 Gestell =
1 Behälter
Galvanisieren
D
FIFOFIFOFIFOFIFO
FIFO
FIFO
FIFO
FIFO
FIFOFIFOFIFOFIFO
VersendenVersendenMontierenMontierenSchleifen
Drehteil
Schleifen
Drehteil
Schleifen
Körper &
Auslauf
Schleifen
Körper &
Auslauf
FIFOFIFOFIFOFIFO
Kunden-
auftrag
1 Gestell =
1 Behälter
GalvanisierenGalvanisieren
D
FIFOFIFOFIFOFIFO
FIFO
FIFO
FIFO
FIFO
FIFOFIFOFIFOFIFO
D = Drehteil
K = Körper
Wertstromdesign – Frage 3:
Welcher Fertigungstyp? – Fluss durch nur einen
Steuerpunkt
Merkmale:
 Der Steuerungspunkt markiert den
Schrittmacher-Prozess des
Wertstroms
 Am Schrittmacher liegt zugleich der
Kundenentkopplungspunkt
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
ABC-Analyse (in Prozent)
Stückzahl(normiert)
Anzahl Produktvarianten (normiert)
Serienfertiger
Variantenfertiger
Einzelfertiger
Richtlinie 5: Schrittmacher-Prozess
Jeder Wertstrom ist an genau einem
eindeutig festgelegten Punkt im
Kundentakt zu steuern

25. Dr. Klaus Erlach
© Fraunhofer IPA 2016 LeanAroundTheClock –
WertstromdesignFolie 25
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Wertstromdesign – Frage 4:
Welche Auftragsfreigabe? – Fluss durch Nivellierung
Richtlinie 7: Produktionsmix-Ausgleich
Die Reihenfolge von Produktionsaufträgen ist
hinsichtlich der Varianten gut zu durchmischen
Ausgleichskasten
(Heijunka-Box)
nnn
n
800
nnn
n
830
nnn
n
900
nnn
n
930
nnn
n
1000
nnn
n
730
33 627 002
32 130 000
nnn
n
nnn
n
nnn
n
nnn
n
32 660 105
31 466 000
31 463 000
1030700630600Produktvarianten
nnn
n
800
nnn
n
830
nnn
n
900
nnn
n
930
nnn
n
1000
nnn
n
730
33 627 002
32 130 000
nnn
n
nnn
n
nnn
n
nnn
n
32 660 105
31 466 000
31 463 000
1030700630600Produktvarianten
 Spalten: Freigabe-Intervalle
OXOX FH
Richtlinie 8: Engpass-Steuerung
Die Freigabe von Produktionsaufträgen ist
gegebenenfalls abhängig von den nachgelagerten
Engpass-Prozessen im Volumen zu beschränken.
Richtlinie 6: Festlegung der Freigabeeinheit
Die Dimensionierung von Produktionsaufträgen hat
in einheitlichen Umfängen für ein gleichmäßiges
Produktionsvolumen zu sorgen
Warteschlange

26. Dr. Klaus Erlach
© Fraunhofer IPA 2016 LeanAroundTheClock –
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Bei der Neukonzeption der Produktionsplanung ist im
ersten Schritt die Freigabeeinheit zu dimensionieren
Ziel ist die taktgebundene Produktionsfreigabe
für gleichmäßiges Produktionsvolumen am
Schrittmacher-Prozess
Standard-Auslegung in der Serienproduktion:
12 Stück
Radsatz-
Montage
FE =
90 min.
KT:
7,5 min.
ZZ = 7,1 min.
*=
Freigabeeinheit = Kundentakt * Gebindemenge
am Schrittmacher
7
4
7 7,5 7,5
6
5
0
2
4
6
8
10
Winden Anlassen Schleifen Kugel-
strahlen
Warmsetzen Montieren Prüfen
0
9

27. Dr. Klaus Erlach
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Getaktete und ausgeglichene Produktion durch
einfachen Ausgleichskasten in der Supply Chain
1200 1330 1500 1630 18001030
...
Tschechien
England
Vreden
Altenberge
1930900730600Schicht 1 + 2 1200 1330 1500 1630 18001030
...
Tschechien
England
Vreden
Altenberge
1930900730600Schicht 1 + 2
Ausgleichskasten für
verschiedene Standorte
Praxisbeispiel:
Steuerung einer Rädervormontage für mehrere
Zielstandorte über Ausgleichskasten

28. Dr. Klaus Erlach
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Die Produktion von Knochennägeln erfolgt in immer
gleichen Losen zu 20 bzw. 10 Stück (außer Exoten)
1. Freigabeeinheit für
ein gleichmäßiges
Produktionsvolumen
OXOX FH
Täglich (Freigabehorizont = 1 Tag) sind etwa 10 Aufträge
für kurze Nägel und etwa 8 Aufträge für lange Nägel im
Reihenfolgemix freizugeben.
Hinzu kommen Exoten-Aufträge, deren Anzahl aufgrund
des hohen Rüstanteils auf maximal 5 Stück begrenzt ist.
2. Regeln der Reihenfolge-
bildung zum Ausgleich
des Produktionsmix im
Freigabehorizont
1,5 h
Freigabeeinheit = Kundentakt * Gebindemenge
270 sec. * = 90 min.
Kurze
Nägel
1,25 h 450 sec. * = 75 min.
Lange
Nägel
7,5 min.Exot: Einzel-
anfertigung
450 sec. * 1 = 7,5 min.
20
10

29. Dr. Klaus Erlach
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Typisches Wertstromprojekt zum Erlernen und Anwenden
in der eigenen Fabrik: Das Pilot-Projekt in zwei Phasen
Inhalte/Block 1:
1. Einführung in die Wertstromanalyse – Fachvortrag
2. Strukturierung des Produktspektrums und Auswahl einer Produktfamilie
3. Ermittlung des Kundentaktes und Analyse der Verkaufsdaten
4. Durchführung der Wertstromanalyse für Produktion und Materialfluss auf dem Shop Floor
5. Durchführung der Wertstromanalyse für Auftragsabwicklung und Informationsfluss in den
Büros
Inhalte/Block 2:
1. Präsentation der Analyseergebnisse mit Verbesserungspotentialen
2. Einführung in das Wertstromdesign – Fachvortrag
3. Gemeinsame Entwicklung eines Sollkonzeptes für die ausgewählte Produktfamilie im
Workshop
4. Gemeinsame Ausarbeitung des ersten Entwurfes (ggf. mit fokussierter Datenauswertung)
5. Ableitung eines Umsetzungsplanes
Teilnehmer:
 Führungskräfte des ausgewählten Produktionsbereichs mit Verantwortlichkeiten in Produktion,
Lager, Logistik, Produktionsplanung, Fertigungssteuerung, Beschaffung

30. Dr. Klaus Erlach
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Ergebnisse eines typischen Kleinprojektes:
Automatisierte Montagelinie mit Vormontagen und
Fertigmontagezelle
8 Kleinprojekte zur Verbesserung
der Montage der betrachteten
Lautsprecher-Produktfamilie
shipping
DPP cell
customer
line 3
customer
line 3
line 3
A B
line 3
A B
coil sub-
assembly
NEO
assembly
moulding
tagging
cones
assembly
press
FG
FIFO
FIFO
FIFO
FIFO
U.S. by ship
anodizing
pitch
8 pitch: fixed lot sizes
7 integration
of gaskets
in line 3
6
or
3
FIFO & curing
testing
1
engineering
of assembly
4
implementation
of kanban
5
implementation
of kanban
2 integration of
subassembly
staking
(line 4)

31. Dr. Klaus Erlach
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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Ihr Ansprechpartner:
Fabrikplanung und Produktionsoptimierung
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Dr. Klaus Erlach
Tel. +49 (0) 711 / 970 - 1293
Fax. +49 (0) 711 / 970 -1009
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