Wertstromdesign
Ein Beitrag von Helmuth Gienke und Rainer Kämpf
Der Beitrag ist in ähnlicher Form erschienen in: Gienke/Kämpf (Hrsg.): Handbuch Produktion
Carl Hanser Verlag , München Wien, ISBN 978-3-446-41025-1

Thema des Monats Oktober 2002
Stand: 29.02.2008

1 Einleitung

Unter einen Wertstrom versteht man alle Aktivitäten (sowohl wertschöpfend als auch nicht-wertschöpfend), die notwendig sind, um ein Produkt durch die Hauptflüsse zu bringen, die für jedes Produkt entscheidend sind:

• den Fertigungsstrom vom Rohmaterial bis in die Hände des Kunden und
• den Entwicklungsstrom vom Produktkonzept bis zum Produktionsstart.

Eines der wichtigsten Ziele neuer Produktionssysteme ist es, alle Prozesse im Wertstrom so miteinander zu verknüpfen, dass ein Fluss entsteht. Durch eine enge Verkettung der Prozesse im Wertstrom werden die Durchlaufzeiten verkürzt und gleichzeitig Fehler und Ausschuss verringert. Hierbei wird die Aufgabe der Steuerung einzelner Prozesse auf die Steuerung eines gesamten, effizienten und kundenorientierten Flusses verlagert. Eine Wertstromperspektive einzunehmen bedeutet aber zusätzlich am Gesamtbild zu arbeiten, nicht nur an einzelnen Fertigungsprozessen. Betrachtet man den Weg vom Rohstoff bis in die Hände des Endkunden, dann wird man den Wertstrom eines Produkts über viele Firmen und noch mehr Produktionsstätten hinweg verfolgen müssen.

Die im folgenden vorgestellte Methode des Wertstromdesigns nach Rother und Shook basiert zunächst darauf , den heutigen Fluss der Wertschöpfung von Wareneingang bis zum Versand eines Unternehmens schnell auf einer A3-Seite anschaulich abzubilden, einen verbesserten Sollzustand zu designen und auf Basis dieses Plans wesentlich rationeller einzugreifen als nur mit einzelnen, letztendlich nicht miteinander verbundenen Prozessverbesserungen. Einen Plan für den gesamten Wertstrom zu entwerfen, ist ein fehlendes Glied in vielen Verbesserungsbemühungen. Zielsetzung muss es sein, einen Fluss mit einem hohen Grad an Wertschöpfung und kurzen Durchlaufzeiten aufzubauen. Dazu benötigt man eine Vision, wie dieser Fluss aussehen könnte. Die Methode des Wertstromdesigns unterstützt den Planer, diese Vision zu entwickeln und sich somit auf einen idealen oder zumindest verbesserten Zustand zu konzentrieren.

Nach der Festlegung auf eine Produktfamilie fängt man damit an, den Ist-Zustand anhand von Informationen, die man persönlich im Werk sammelt, darzustellen. Daraus gewinnt man die notwendigen Informationen zur Erstellung eines ersten, vielleicht noch etwas provisorischen Soll-Zustands. Der weitere Schritt besteht in der Vorbereitung und Durchführung eines Umsetzungsplans, der beschreibt, wie der Soll-Zustand erreicht werden soll.

Zu beachten ist, dass sich diese Aktivitäten überlappen. Während man den Ist-Zustand skizziert, entstehen vielleicht Ideen zum Soll-Zustand. Umgekehrt kann man beim Skizzieren der ersten Version des Soll-Zustandes auch auf Ist-Informationen stoßen, die bisher unberücksichtigt geblieben sind. Der Soll-Zustand wird sicher auch später, nachdem die Umsetzung begonnen hat, noch im Detail weiter verfeinert werden müssen.

Das Wertstromdesign für eine Produktfamilie sollte vor Umsetzungsbeginn nicht zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Nach den ersten Erfahrungen mit der Wertstromdesign-Methode sollte nach etwa zwei oder drei Tagen ein Soll-Zustand soweit gediehen sein, dass an irgendeinem Punkt im Wertstrom mit der Umsetzung begonnen werden kann. Die Feinabstimmung des Soll-Zustandes sollte mit fortschreitender Umsetzungserfahrung in Iterationszyklen gemacht werden. Wichtig ist auch, mit einem Soll-Zustand nicht zu weit in die Zukunft zu greifen. Bei einem Sollzustand, der nur in einigen Jahren zu erreichen wäre, verschwindet das Bestreben zu einer schnellstmöglichen Umsetzung.

Alle Produktflüsse in einem Unternehmen zu erfassen, ist für die Erstellung einer groben Ist-Analyse zu umfangreich, deshalb beschränkt man sich zunächst auf eine repräsentative Produktfamilie für die alle Prozessschritte (Materialfluss und Informationsfluss) vom Wareneingang bis zum Versand im Unternehmen erfasst werden. Eine Produktfamilie ist eine Gruppe von Produkten, die ähnliche Verarbeitungsschritte und Maschinenausrüstungen im kunden- und produktspezifischen Teil des Wertstroms durchlaufen. In diesem Wertstromsegment werden normalerweise die Produkte für den externen Kunden fertiggestellt. Im Allgemeinen sollten man nicht versuchen, Produktfamilien nach Herstellungsschritten zu unterteilen, welche für viele Produktfamilien gleichermaßen zutreffen können (mehrfach verwendete Baugruppen und Halbfabrikate).

Festzuhalten ist welche Produktfamilie ausgewählt wurde, welche Produkte zu dieser Familie gehören, welche Kunden wieviele dieser Produkte benötigen und wieoft sowie welche Nachfrageschwankungen zu erwarten sind.

Da Unternehmen meist nach Abteilungen und Funktionen aufgebaut sind, anstatt nach dem Fluss der wertschöpfenden Schritte, ist oftmals niemand für den gesamten Wertstrom verantwortlich ist. Deshalb ist es auch schwierig im Unternehmen eine einzelne Person zu finden, die über den vollständigen Material- und Informationsfluss einer Produktfamilie (sämtliche Prozesse einschließlich der Produktionsplanung) Bescheid weiß. Ohne dieses Wissen bleiben Teile des Flusses jedoch dem Zufall überlassen. Das heißt, einzelne Fertigungsbereiche funktionieren zwar aus ihrer Sicht rationell und effizient, nicht aber aus Sicht des gesamten Wertstroms.

Um von dieser isolierten Betrachtungsweise wegzukommen, ist es notwendig einer Person die Hauptverantwortung für das Verständnis des Wertstroms und dessen Verbesserung zu übertragen. Rother und Shook nennen diese Person einen ,,Wertstrom-Manager" und schlagen vor, ihn (oder sie) in dieser Rolle an die oberste Führungskraft im Unternehmen berichten zu lassen. Damit erhält diese Person die erforderlichen Befugnisse, um Veränderung auch wirklich umsetzen zu können.

Zielsetzung der Analyse des Ist-Zustandes ist es, ein über Funktionen und Abteilungen abgestimmtes und allgemein anerkanntes Abbild der aktuellen Situation des betrachteten Werkes bezogen auf die ausgewählte Produktfamilie zu erhalten. Dazu werden die Material- und Informationsflüsse für die betrachtete Produktfamilie skizziert. Mit Hilfe einer Reihe von Symbolen, die in Abbildung 3 aufgelistet sind, werden Prozesse und Flüsse dargestellt. Sobald der Gesamtfluss durch sichtbar wird, kann der Vergrößerungsfaktor erhöhen werden, bis jeder Einzelschritt innerhalb einer Prozesskategorie dargestellt ist, oder man verkleinert ihn, um den Wertstrom auch außerhalb des betrachteten Werkes über die Supply Chain zu erfassen.

Für die Durchführung geben Rother und Shook folgende Tipps:

• Sammeln Sie stets Informationen zum Ist-Zustand, während Sie selbst die Wege von Material- und Informationsfluss zu Fuß verfolgen.
• Beginnen Sie mit einem Schnelldurchgang durch den vollständigen Wertstrom von Wareneingang bis zum Versand, um eine Vorstellung vom Fluss und der Abfolge der Prozesse zu bekommen. Nach dem ersten Schnelldurchgang gehen Sie zurück, um an jedem Prozess Informationen zu sammeln.
• Beginnen Sie beim Versand und gehen Sie flussaufwärts vor, anstatt bei der Anlieferung zu starten und flussabwärts zu gehen. Auf diese Weise beginnen Sie mit den Prozessen, die den Kunden direkt betreffen und auch als ,,Schrittmacher" für die weiter flussaufwärts liegenden Prozesse dienen.
• Nehmen Sie eine Stoppuhr und verlassen Sie sich nicht auf Standardzeiten oder Informationen, die Sie nicht persönlich beschafft haben. Zahlen in einer Datei entsprechen selten der aktuellen Wirklichkeit. Daten in einer Datei geben einen Zustand wieder, als alles reibungslos funktionierte, z.B. die erste dreiminütige Umrüstung einer Gussform in diesem Jahr oder die erste Woche seit Produktionsbeginn, als kein Zeitdruck herrschte. Ihre Fähigkeit, sich einen Soll-Zustand vorstellen zu können, hängt davon ab, ob Sie selbst am Ort des Geschehens sind und inwieweit Abläufe nachvollziehbar bleiben. (Mögliche Ausnahmen von dieser Regel sind Daten über Maschinenzuverlässigkeit, Ausschuss- und Nacharbeitsraten und Rüstzeiten.)
• Skizzieren Sie den gesamten Wertstrom selbst, auch wenn mehrere Personen am Wertstromdesign beteiligt sind. Beim ersten Schritt des Wertstromdesigns geht es vor allem darum, den gesamten Fluss zu verstehen. Wenn verschiedene Fertigungssegmente von verschiedenen Personen skizziert werden, wird niemand das Ganze verstehen.
• Zeichnen Sie immer von Hand mit Bleistift. Machen Sie sich schon während des Werkdurchgangs eine grobe Skizze des Ist-Zustands und überarbeiten Sie diese später am selben Tag noch einmal - wieder von Hand und mit einem Bleistift. Geben Sie nicht der Versuchung nach, einen Computer zu benutzen. Das Zeichnen von Hand bedeutet, dass Sie es selbst machen können. Dieser Vorgang ist entscheidend für das Verständnis von Material- und Informationsfluss. Außerdem können Sie sich auf das Verstehen des Flusses konzentrieren, anstatt sich mit der Bedienung des Computers zu beschäftigen. Beim Wertstromdesign ist nicht die Skizze wichtig, sondern das Verstehen von Informations- und Materialfluss. Durch das wiederholte Überarbeiten Ihrer Zeichnungen von Hand verbessert sich Ihre Wertstromdesignfähigkeit. Halten Sie einen Radiergummi bereit.

Wertstromdesign beginnt immer mit dem Endkunden und seinen Anforderungen. Deshalb wird der Kunde in Abbildung 4 rechts oben mit einem Fabriksymbol (siehe Abbildung 3) dargestellt. Seine Anforderungen z.B. hinsichtlich täglicher Abrufmengen werden in einem darunter gezeichneten Datenkasten gesammelt.

Der nächste Schritt besteht darin, die grundlegenden Produktionsprozesse abzubilden. Zur Darstellung eines Prozesses verwenden man einen Prozesskasten. Als Faustregel für die Darstellung von Wareneingang zu Versand gilt, dass ein Prozesskasten einen Prozess beschreibt, in dem Material fließt. Da die Ist-Zeichnung schnell unübersichtlich wird, wenn für jeden einzelnen Prozess-Schritt ein Prozesskasten gezeichnet wird, verwenden man den Prozesskasten, um einen ganzen Bereich des Matenalflusses zu beschreiben, idealerweise einen zusammenhängenden Fluss. Der Prozesskasten hört dort auf, wo Prozesse voneinander abgeschlossen sind und der Materialfluss zum Stehen kommt. Beispielsweise würden man einen Montageprozess mit mehreren angeschlossenen Arbeitsstationen als einen einzelnen Prozesskasten zeichnen, auch wenn sich zwischen den einzelnen Stationen einiges an Bestand befinden würde. Wenn jedoch ein Fertigungsprozess unabhängig vom nächsten Prozess flussabwärts durchgeführt wird, mit der Anhäufung von Bestand und der Materialweitergabe in Losen, dann würden man dafür zwei Prozesskästen verwenden.

Anlagen- oder prozessspezifische Daten aus der Ist-Anlyse werden in Datenkästen gesammelt, die direkt unter das zugehörende Prozesskasten-Symbol gezeichnet werden. Solche Prozessgrößen können beispielsweise sein:

• Zykluszeit
• Rüstzeit
• Maschinenzuverlässigkeit
• Losgröße
• Zahl der Mitarbeiter
• Zahl der Produktvarianten
• Behältergröße
• Verfügbare Arbeitszeit
• Ausschuss-/Nacharbeitsrate

Dem Materialfluss des Produkts folgend, werden immer wieder Stellen vorkommen, an denen sich Bestand ansammelt. Es ist wichtig, dass diese Punkte in die Ist-Darstellung einzutragen, da man daran erkennen kann, wo der Fluss zum Stillstand kommt. Das hierzu verwendete Bestands-Symbol in Form eines Dreiecks markiert diese Stellen und hält die aktuellen Bestandsmengen fest.

Zur Darstellung des Materialflusses werden breite Pfeile und Symbole für das jeweilige Transportmittel (z.B. LKW) verwendet. Ergänzt wird jeweils noch die Transportfrequenz.

Für den Informationsfluss verwendet man einen schmalen Pfeil. Diese Linie kann auch mit einem Blitz versehen sein, wenn die Informationen nicht auf Papier, sondern auf elektronischem Wege fließen. Die einzelnen Informationsflüsse werden jeweils mit einer kleinen Box beschrieben. Der Informationsfluss wird in der oberen Hälfte der Darstellung von rechts nach links eingezeichnet. Bitte achten Sie darauf, dass Bedarfsvorschau und erfolgte Bestellungen durch zwei separate Linien dargestellt werden, da es sich um verschiedene Informationsflüsse handelt.

Die Produktionsplanung und Steuerung wird durch einen Prozesskasten dargestellt, z.B. mit der Anmerkung, dass ein computergestütztes Produktionsplanungssystem (PPS) benutzt wird, um die Fertigungsprozesse im Werk zu steuern. Die Produktionsplanung und Steuerung sammelt Informationen vom Kunden und der Produktion, konsolidiert und verarbeitet diese und gibt für jeden Fertigungsprozess einen Wochenplan weiter, der darauf hinweist, was produziert werden soll und wann. Außerdem sendet die Produktionsplanung und Steuerung täglich einen Lieferplan an die Versandabteilung.

Das Skizzieren des Informationsflusses kann unter Umständen schwierig sein. Beispielsweise zählen in vielen Unternehmen die Produktionsleiter den Bestand und ändern dementsprechend die Termine. Solche Planungsverfahren werden im Rahmen des Wertstromdesign-Prozesses als ,,Go see"-Planung bezeichnet und durch das Brillen-Symbol dargestellt.

Es gibt Materialbewegungen, die vom Hersteller ("Push"), oder vom Kunden ("Pull") ausgehen. ,,Push" bedeutet, dass ein Prozess ohne Rücksicht auf den tatsächlichen Bedarf des nachgeordneten Kundenprozesses etwas produziert und dieses Material vorausschiebt. Dieses Planungsverfahren ergibt sich normalerweise dann, wenn man nach einem festgelegten Produktionsplan fertigt, der auf Prognosen beruht, was der nächste Prozess in Zukunft brauchen wird. Es ist leider fast unmöglich, dies konsequent durchzuhalten, da sich Pläne ändern und die Produktion selten genau nach Plan verläuft. Wenn jeder Prozess seinen eigenen Plan hat, arbeitet er als ,,isolierte Insel", abgekoppelt von jeglichen nachgeordneten Kunden. Jeder Prozess kann für sich optimale Losgrößen bestimmen und nach einem Rhythmus produzieren, der aus seiner Perspektive sinnvoll erscheint, ohne dabei aber den Gesamtwertstrom zu berücksichtigen. In dieser Situation tendieren die liefernden Prozesse dazu, Teile zu produzieren, die vom Kundenprozess zu diesem Zeitpunkt noch nicht benötigt werden, und diese Teile müssen gelagert werden. Diese Art von ,,Los-und-Push"-Fertigung macht die Einhaltung eines von Prozess zu Prozess gleichmäßig verlaufenden Arbeitsflusses - ein Kennzeichen für die effiziente Produktion -fast unmöglich. Das Symbol für eine Push-Bewegung von Material ist ein gestreifter Pfeil.

Betrachtet man Abbildung 4 insgesamt so ist das Grundmuster der Wertstromanalyse zu erkennen. Der physische Fluss läuft in der unteren Hälfte der Darstellung von links nach rechts, während der Informationsfluss in der oberen Hälfte der Darstellung von rechts nach links orientiert ist. Durch Wertstromdesign wird der Wust von Ereignissen und Informationen, die normalerweise mit dem Werkslayout verbunden sind, plötzlich aus der Perspektive des produkteigenen Wertstroms und dessen Kunden verständlich. Mit den aus der Beobachtung gewonnenen und in der Zeichnung dokumentierten Daten, kann der Ist-Zustand des Wertstroms zusammengefasst werden. Um daraus die Durchlaufzeit abzuleiten, wird unter den Prozesskästen und Bestandsdreiecken eine Zeitlinie gezeichnet. Sie beschreibt die Zeit, die ein Teil benötigt, um den Wertstrom vom Erhalt des Rohmaterials bis zur Lieferung an den Kunden zu durchlaufen.

Der Zweck des Wertstromdesigns ist es, Ursachen von Verschwendung aufzuzeigen und sie durch Umsetzung eines Soll-Zustandes zu eliminieren. Die folgenschwerste Ursache für Verschwendung in einem Unternehmen ist die Überproduktion, d.h. mehr, früher oder schneller zu produzieren als es der nächste Prozess benötigt. Überproduktion verursacht alle möglichen Arten der Verschwendung, nicht nur in Form hoher Bestände und damit gebundenen Kapitals. Es sind zusätzliche Lagerflächen bereitzustellen, die Anzahl der Transporte erhöht sich, wozu Personal und Transportmittel notwendig sind. Überproduktion führt letztlich zu einer Mangelsituation, da die Prozesse damit beschäftigt sind, falsche Teile herzustellen. Ebenso verlängert sich die gesamte Durchlaufzeit, wodurch die Reaktionsfähigkeit auf geänderte Kundenanforderungen stark herabgesetzt wird. Bei der Konzeption des Sollzustand sollte deshalb - unter anderem – darauf geachtet werden, dass ein Prozess nur das herstellt, was der nächste Prozess benötigt und erst dann, wenn er es benötigt.. Man versucht alle Prozesse vom Endkunden zurück zum Rohmaterial im Verbund zu sehen, in einem gleichmäßigen Fluss ohne Umwege, mit niedrigsten Durchlaufzeiten und Kosten sowie höchster Qualität. Dazu geben Rother und Shook folgende Handlungsleitlinien:

• Montage nach der Taktzeit

• schnelle Reaktionszeiten (inerhalb des Taktes) bei Problemen zu gewährleisten
• Ursachen ungeplanter Stillstandszeiten zu eliminieren
• Die Rüstdauer bei Montageprozessen zu reduzieren.
• Entwicklung einer möglichst kontinuierlicher Fliessfertigung

• Supermarkt-Pull-Systeme zur Produktionssteuerung, wo Fliessfertigung nicht möglich

• Produktionsplanung nur möglichst wenigen Stellen im Wertstrom

• Produktmix über der verfügbaren Zeit ausgleichen

• Produktionsvolumen über der Zeit ausgleichen

Berücksichtigt man diese Handlungsleitlinien, dann können daraus resultierende Änderungen erst einmal mit Rotstift in die Darstellung des Ist-Zustandes eingetragen werden. Sobald sich daraus die ersten Soll-Vorstellungen entwickelt haben, kann mit der in Abbildung 3 dargestellten Symbolik ein Soll-Zustand gezeichnet werden.

Das Wertstromdesign berücksichtigt de gesamten Fluss durch das Unternehmen. In den meisten Fällen wird es nicht möglich sein den gesamte Soll-Zustand in einem Anlauf umzusetzen. Zu den Aufgaben des Wertstrom-Managers gehört in der Umsetzungsphase also auch die Aufteilung der Umsetzung in einzelne Schritte, denen jeweils ein Segment des Wertstromes ("Wertstrom-Schleife") zugeordnet wird. Die Reihenfolge der Bearbeitung dieser Schritte, die damit zu erreichenden Ziele sowie klar beschriebene Meilensteine, Termine und Verantwortlichkeiten werden in einem "Wertstromplan" zusammengefasst. In den einzelnen Wertstromschleifen werden die Verbesserung meist wie folgt angegangen:

• Entwickeln einer möglichst kontinuierlichen Fließfertigung
• Einrichten eines Supermarkt-Pull-Systems zur Produktionssteuerung und Verknüpfung der Prozesse im Wertstrom.
• Einführen des Ausgleichs von Produktionsmix und/oder –volumen
• Praktizieren von KAIZEN, um Verschwendung in der Schleife weiterhin zu beseitigen und zu vermeiden (Losgrößen weiter reduzieren, Supermärkte verkleinern, Umfang von kontinuierlicher Fließfertigung erhöhen).

Mann kann den Wertstromplan jährlich, vierteljährlich oder monatlich als wichtige Methode der Leistungsbeurteilung einsetzen. Dazu werden realistische Abschätzungen der aktuellen Fortschritte in den Wertstromplan eingetragen. Abweichungen werden rigoros in Frage gestellt und nur akzeptiert, wenn sich der Plan als nicht optimal herausstellt. Dadurch wird die notwendige Disziplin geschaffen, um Verbesserungen zu erzielen, aber auch die Fähigkeit, während der Umsetzung dazuzulernen.