Kanban in der Produktion: Signale, Regelkreise und Auslegung

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Kanban in der Produktion ist eine Methode der Pull-Steuerung, bei der ein Signal die Fertigung oder den Transport einer festgelegten Teilemenge freigibt. Der Verbrauch im nachgelagerten Prozess erzeugt den Bedarf; das Signal zeigt dem liefernden Prozess, was er nachliefern muss. Als Signalträger können eine Karte, ein leerer Behälter oder eine elektronische Nachricht dienen.

Der Vorteil liegt in der klaren Begrenzung des Nachschubs. Statt ein weiteres Los zu fertigen, nur weil eine Maschine frei ist, ersetzen Sie das, was der nächste Prozess tatsächlich entnommen hat. Das reduziert unnötige Bestände und macht ausbleibenden Nachschub leichter erkennbar.

Ein Signal schafft jedoch keine Maschinenzeit. Wenn Ihre wiederkehrend benötigten Komponenten dieselbe Presse, dasselbe Bearbeitungszentrum oder dieselbe Biegemaschine nutzen wie Kundenaufträge, muss auch ihre Nachfertigung im Produktionsplan Platz finden. Geben Sie die Menge per Kanban frei und planen Sie die freigegebenen Aufträge mit SkyPlanner APS entsprechend den verfügbaren Kapazitäten und Materialien Ihres Werks ein. So verbringen Sie weniger Zeit damit, getrennte Auftragswarteschlangen abzugleichen, und erkennen Konflikte, bevor daraus ein Teilemangel in der Montage wird.

Produktionskanban und Transportkanban geben unterschiedliche Aktionen frei

Kanban in der Fertigung ist mehr als eine Karte, die auf einer Tafel von „Zu erledigen“ über „In Bearbeitung“ nach „Erledigt“ wandert. Es gibt eine konkrete Nachschubaktion frei. Dabei wirken häufig zwei Signale zusammen:

Signal	Was es freigibt	Was es nicht freigibt
Produktionskanban	Der liefernde Prozess fertigt das angegebene Teil in der festgelegten Menge nach, um eine Entnahme zu ersetzen.	Zusätzliche Behältermengen an Teilen zu fertigen, nur um eine Maschine auszulasten.
Entnahmekanban, auch Transport- oder Beförderungskanban genannt	Ein Mitarbeiter der Materialversorgung bringt die festgelegte Menge vom Bereitstellort zum Verbrauchsort.	Ein weiteres Los zu fertigen, nur weil ein Transport angefordert wurde.

Ein Supermarkt ist ein geregeltes Zwischenlager zwischen Prozessen. Jedes Teil hat einen festen Lagerplatz und eine definierte Nachschubmenge. Der nachgelagerte Prozess entnimmt, was er benötigt; der vorgelagerte Prozess ersetzt diese Entnahme.

Kanban setzt also keine bestandslose Fertigung voraus. Der Bestand im Supermarkt sichert die Verfügbarkeit, während der Nachschub läuft. Entscheidend ist, diesen Bestand gezielt zu steuern, statt ihn ständig zu erhöhen.

Ein Behälter im Zwei-Karten-Regelkreis

Stellen Sie sich eine Montagelinie vor, die regelmäßig einen bestimmten Halter benötigt. Gefertigt wird er auf einer Biegemaschine, die auch andere Aufträge bearbeitet. Die Halter werden in Behältern mit jeweils 20 Stück bereitgestellt. Fertig gefüllte Behälter warten in einem Supermarkt nahe der Biegemaschine; die Montage hat einen eigenen Bestand direkt am Verbrauchsort.

In diesem Beispiel wird das Entnahmesignal ausgelöst, sobald die Montage einen neuen Behälter öffnet – nicht erst, wenn der letzte Halter verbraucht ist. So hat die Materialversorgung Zeit, den nächsten Behälter zu bringen, während die Montage aus dem geöffneten Behälter arbeitet.

1. Die Montage beginnt, Teile aus einem Behälter zu entnehmen. Der Mitarbeiter nimmt die Entnahmekarte ab und legt sie an der Sammelstelle ab. Die Karte fordert einen weiteren Behälter mit 20 Haltern aus dem Supermarkt an.

2. Die Materialversorgung holt die Anforderung ab. Im Supermarkt entnimmt der zuständige Mitarbeiter einen vollen Behälter mit dem richtigen Halter. Die Produktionskarte wird abgenommen und an der Sammelstelle für Produktionskarten abgelegt. Die Entnahmekarte wird am Behälter befestigt, der zur Montage gebracht wird.

3. Die Biegerei erhält das Produktionssignal. Die zurückgeführte Produktionskarte gibt die Nachfertigung eines Behälters mit 20 Haltern frei. Sie erlaubt keine unbegrenzte Weiterproduktion.

4. Der Nachschub wird gefertigt und geprüft. Sobald die richtige Menge verwendbarer Halter bereitsteht, gelangt der Behälter zusammen mit der Produktionskarte zurück an seinen Platz im Supermarkt.

5. Mit dem Teileverbrauch in der Montage wiederholt sich der Kreislauf. Kommen keine weiteren Produktionskarten zurück, gibt es keine Freigabe, für diesen Regelkreis weitere Teile zu fertigen.

Auf den Karten stehen Teilenummer, Menge, Bereitstell- und Verbrauchsort sowie eine Kennung, die jede Freigabe eindeutig unterscheidet. Ein elektronisches Signal muss ebenso eindeutig sein: Eine unklare Anweisung wird durch Digitalisierung nicht zu einer zuverlässigen Nachschubregel.

Andere Konzepte nutzen einen leeren Behälter als Auslöser. Auch das kann funktionieren, sofern der verbleibende Bestand die gesamte Reaktionszeit abdeckt. Legen Sie fest, welches Ereignis Ihr Signal auslöst, und schulen Sie alle Beteiligten, diese Regel einheitlich anzuwenden. Werden „Behälter geöffnet“ und „Behälter leer“ vermischt, verändert sich die Zeit, die dem Regelkreis für die Nachlieferung bleibt.

Wählen Sie Teile, die sich zuverlässig nachliefern lassen

Ein guter Ausgangspunkt ist ein wiederkehrend benötigtes Teil mit regelmäßigem Verbrauch, einer stabilen Spezifikation und einem einigermaßen vorhersehbaren Nachschubablauf. Ein Standardhalter, der in mehreren Baugruppen verwendet wird, kann besser geeignet sein als ein kundenspezifisches Teil, das einmal im Jahr bestellt wird.

Stellen Sie vor der Einführung von Karten sicher, dass der liefernde Prozess den durchschnittlichen Bedarf decken kann. Verbraucht die Montage dauerhaft mehr Teile, als die Biegerei fertigen kann, zögern zusätzliche Karten den Teilemangel nur hinaus. Dann müssen Sie über Kapazität oder Bedarf entscheiden, statt weitere Freigaben anzuhäufen.

Auch die Rüstzeit spielt eine Rolle. Eine Karte kann für einen Behälter stehen, ohne dass für jeden Behälter separat gerüstet werden muss. Wenn mehrere zurückgegebene Karten zu einem Fertigungslos zusammengefasst werden, legen Sie fest, wann dieses Los freigegeben wird, und berücksichtigen Sie die Wartezeit in der Wiederbeschaffungszeit. Füllen Sie das Los nicht stillschweigend mit Mengen auf, die niemand angefordert hat.

Vereinbaren Sie vor dem Pilotstart die Regeln für den Betrieb:

• Fertigen oder transportieren Sie nur auf ein entsprechendes gültiges Signal hin und nur in der darin angegebenen Menge.
• Stellen Sie sicher, dass jede Freigabe nachverfolgt werden kann – während sie auf Bearbeitung wartet, bearbeitet wird oder die fertigen Teile begleitet.
• Geben Sie keine fehlerhaften Teile an nachgelagerte Prozesse weiter und zählen Sie gesperrte Bestände nicht als verwendbaren Nachschub.
• Benennen Sie Verantwortliche für Fehlteile, verlorene Karten und dringende Ausnahmefälle. Klären Sie den Status der ursprünglichen Freigabe, bevor Sie einen Ersatz ausgeben, damit aus einem Bedarf nicht zwei Aufträge werden.
• Ändern Sie die Kartenanzahl gezielt, statt bei jeder Störung im Regelkreis inoffizielle Karten hinzuzufügen.

Erst diese Regeln machen die Begrenzung wirksam. Ohne sie wird Kanban zu einer weiteren lokalen Liste neben dem bestehenden Produktionsplan.

Den Regelkreis nach dem Bedarf während der Wiederbeschaffungszeit auslegen

Für einen Produktionsregelkreis mit festen Behältermengen bietet sich als erste Berechnung an:

Anzahl der Produktionskarten = aufrunden [(D × L + S) ÷ C]

Dabei gilt:

• D ist die durchschnittliche Bedarfsrate am Entnahmepunkt des Regelkreises, angegeben in Teilen pro Zeiteinheit.
• L ist die Wiederbeschaffungszeit in derselben Zeiteinheit: von der Entnahme, die das Produktionssignal auslöst, bis verwendbarer Ersatz in diesem Supermarkt bereitsteht.
• S ist ein zusätzlicher Sicherheitsbestand in Teilen für die Schwankungen, die Sie abdecken möchten.
• C ist die Anzahl verwendbarer Teile, für die eine Karte oder ein Behälter steht.

Die Logik ist einfach: Decken Sie den erwarteten Verbrauch während der Wiederbeschaffung ab, addieren Sie den gewählten Sicherheitsbestand und rechnen Sie die Menge anschließend in ganze Behälter um. Runden Sie auf, denn ein Bruchteil einer Karte gibt keinen vollständigen Behälter frei.

Rechenbeispiel für Produktionskarten

Nehmen wir für den Produktionsregelkreis des Halters folgende Planungswerte an:

Eingangsgröße	Beispielwert
Durchschnittliche Entnahmerate aus dem Supermarkt der Biegerei	40 Halter pro Betriebsstunde
Wiederbeschaffungszeit von der Entnahme bis zum verwendbaren Ersatz	3 Betriebsstunden
Zusätzlicher Sicherheitsbestand	30 Halter
Behältermenge	20 Halter

Der erwartete Bedarf während der Wiederbeschaffung beträgt 40 × 3 = 120 Halter. Mit dem Sicherheitsbestand von 30 Haltern ergibt das 150. Teilen Sie diese Menge durch 20 und runden Sie 7,5 auf 8 Produktionskarten auf.

Diese acht Karten stehen für insgesamt 160 Halter, die im Produktionsregelkreis freigegeben sind. Die Menge verteilt sich auf fertigen Bestand im Supermarkt sowie auf Nachschub, dessen Fertigung noch wartet oder bereits läuft. Gemeint sind nicht 160 Halter im Regal plus weitere 160 in der Fertigung. Verlässt ein voller Behälter den Supermarkt, wird seine Produktionskarte zurückgeführt und gibt die Nachfertigung frei; es wird keine neue dauerhafte Karte angelegt.

Diese Berechnung gilt nur für den Produktionsregelkreis beim Biegen. Der Entnahmeregelkreis, der die Montage versorgt, hat eine eigene Transportzeit und einen eigenen Bestandsbedarf am Verbrauchsort. Gehen Sie nicht davon aus, dass dieselben acht Karten auch die Bestände an allen nachgelagerten Stationen oder den gesamten Umlaufbestand des Werks festlegen.

Der Sicherheitszuschlag von 30 Halterungen ist eine beispielhafte Festlegung, kein allgemeingültiger Prozentsatz und keine Garantie für einen bestimmten Servicegrad. Bemessen Sie die Absicherung anhand der tatsächlichen Schwankungen von Bedarf und Wiederbeschaffungszeit, der Folgen von Fehlmengen und des benötigten Servicegrads. Überprüfen Sie den Zuschlag, wenn der Prozess zuverlässiger wird.

Messen Sie die gesamte Reaktionszeit, nicht nur die Schneid- oder Biegezeit

Wenn Sie eine Wiederbeschaffungszeit von drei Stunden ansetzen, muss diese mehr als die reine Maschinenzeit abdecken. Berücksichtigen Sie das Einsammeln der Signale, die Auftragsbearbeitung, das Warten auf die Bildung eines Loses oder auf eine verfügbare Ressource, das Rüsten, die Bearbeitung, die Prüfung und die Rücklieferung in den Supermarkt. Beziehen Sie auch alle Transport- und Wareneingangstätigkeiten innerhalb der gewählten Systemgrenze ein.

Verwenden Sie eine einheitliche Zeitbasis. Wird der Bedarf je Betriebsstunde angegeben, muss die Durchlaufzeit die Betriebszeiten und Schichtpausen berücksichtigen, die sich auf den Nachschub auswirken. Zwei Kalendertage Lieferzeit eines Lieferanten lassen sich ohne diese Umrechnung nicht mit dem stündlichen Verbrauch der Montage verrechnen.

Die Formel liefert einen ersten Grenzwert. Erfassen Sie die tatsächlichen Entnahmen, Wiederbeschaffungszeiten und Fehlbestände, um zu prüfen, ob sich dieser Grenzwert bewährt. Auch eine saubere Berechnung kann nicht ausgleichen, dass bei einer Sammelrunde Signale übersehen werden oder die Warteschlange vor einer Maschine die angenommene Reaktionszeit regelmäßig verdoppelt.

Setzen Sie bei gemeinsam genutzten Maschinen realistische Wiederbeschaffungszeiten an

Zurück zum Beispiel mit den Halterungen: Der Regelkreis wurde für eine Reaktionszeit von drei Stunden ausgelegt, doch die Biegemaschine bearbeitet auch Kundenaufträge. Verlängern diese Aufträge die Nachfertigung auf fünf Stunden, bildet die ursprüngliche Berechnung den Prozess nicht mehr ab.

Bei gleichem Bedarf und gleichem Sicherheitszuschlag ergäbe sich für fünf Stunden rechnerisch ein anfänglicher Bedarf von 12 Karten statt acht. Mehr Karten können die Versorgung absichern, binden aber auch zusätzlichen Bestand, obwohl das eigentliche Problem möglicherweise zu lange Wartezeiten sind. Klären Sie zunächst, ob der zusätzliche Zeitbedarf durch unvermeidbare Kapazitätsgrenzen, vermeidbare Warteschlangen oder eine unzuverlässige Ausführung entsteht.

Hier bietet SkyPlanner einen konkreten Nutzen. Planen Sie angenommene Nachschubaufträge im selben Produktionsplan mit begrenzter Kapazität ein wie die übrigen Aufträge, die um diese Maschine konkurrieren. Legen Sie die erforderlichen Fertigstellungstermine, Arbeitspläne, Mengen und Prioritäten fest. Arcturus, die Planungs-KI von SkyPlanner, berechnet die Maschinenbelegung und die Termine der Arbeitsgänge anhand der hinterlegten Kapazitäten, Schichten und Abhängigkeiten. Die Gantt-Ansicht macht diese Reihenfolge sichtbar.

Wenn die materialabhängige Planung aktiviert ist, berücksichtigt Arcturus auch die Materialverfügbarkeit und eingehende Lieferungen. Ein Nachfertigungsauftrag für Halterungen sollte nicht als startbereit erscheinen, wenn das benötigte Blech fehlt. Über seine offene REST API lässt sich SkyPlanner mit jedem ERP oder MES integrieren. So fließen vorhandene Auftrags- und Produktionsdaten in den Produktionsplan ein, statt dass Sie eine separate Planungsinsel pflegen müssen.

Sie geben die Prioritäten vor; Arcturus übernimmt die Planungsberechnung. Ändern sich die Rahmenbedingungen, zeigt eine Neuberechnung, wie Nachschubaufträge und andere Aufträge zusammenpassen. Das reduziert die manuelle Reihenfolgeplanung und ermöglicht es Ihnen, einen Konflikt zu lösen, ohne dabei unbemerkt einen anderen Liefertermin zu gefährden.

Die Terminierungsrichtungen ASAP und JIT in SkyPlanner unterstützen diese zeitliche Entscheidung. ASAP sucht einen möglichst frühen freien Termin; JIT plant die Arbeit näher am Fälligkeitstermin ein. Keine der beiden Einstellungen ist ein Verbrauchssignal. Die Kanban-Regeln legen fest, was freigegeben ist. Die Feinplanung bestimmt, wann diese angenommenen Aufträge ausgeführt werden können.

Was sich bei KJH-Comp durch die tagesgenaue Feinplanung verändert hat

KJH-Comp, ein Lohnfertiger für Blechteile, nutzte zuvor C9000 und Tabellenkalkulationen für die grobe wöchentliche Auslastungsplanung. Die tagesgenaue Maschinenzuordnung erfolgte weiterhin manuell. Zwei Führungskräfte verbrachten jeweils mindestens die Hälfte ihrer Arbeitszeit mit der Planung.

Das Unternehmen behielt sein ERP bei und führte SkyPlanner für die Planung mit begrenzter Kapazität und die automatische Maschinenzuordnung ein. Nach eigenen Angaben erkennt es nun deutlicher, wenn sich Arbeit an der Vier-Meter-Biegemaschine staut. Zudem verdrängen zu früh eingeplante Arbeiten seltener Aufträge mit früherem Versandtermin. Statt zweier Führungskräfte ist nun eine für die Planung zuständig; die andere übernahm andere Aufgaben.

Diese Erfahrung verdeutlicht das Planungsproblem hinter einer zugesagten Wiederbeschaffungszeit: Die gesamte Wochenlast allein reicht nicht aus, um zu entscheiden, welcher Auftrag als Nächstes auf einer gemeinsam genutzten Maschine laufen soll. Mit SkyPlanner bleibt die tägliche Auftragsreihenfolge auch bei wachsendem Auftragsspektrum beherrschbar.

Starten Sie mit einem Regelkreis und überprüfen Sie die Reaktionszeit in der Praxis

Starten Sie einen Pilotversuch mit einem wiederkehrend benötigten Teil und den Personen, die es verbrauchen, transportieren und fertigen. Kennzeichnen Sie den Supermarkt-Stellplatz, vereinheitlichen Sie die Behältermenge, geben Sie die vereinbarten Karten aus und legen Sie eindeutig fest, welches Ereignis die Freigabe auslöst. Gleichen Sie den Anfangsbestand und die offenen Nachschubaufträge ab, damit der Regelkreis mit einem stimmigen Mengenstand startet.

Erfassen Sie die tatsächliche Zeit vom Signal bis zur Rücklieferung, Fehlmengen, nutzbare Bestände, überfällige Freigaben und Notfalleingriffe. Gehen Sie bei Problemen den Regelkreis Schritt für Schritt durch: Wurde das Signal eingesammelt? Wurde der Nachschub eingeplant? Stand das Material bereit? Sind Gutteile am richtigen Ort angekommen?

Liegt der Bestand dauerhaft über dem Bedarf, reduzieren Sie die Kartenzahl kontrolliert und beobachten Sie das Ergebnis. Treten wiederholt Fehlmengen auf, prüfen Sie zunächst die Zeit- und Kapazitätsannahmen, bevor Sie den Bestand erhöhen. Überprüfen Sie den Regelkreis erneut, wenn sich Bedarf, Behältergröße, Rüststrategie oder Schichten ändern.

Setzen Sie in einem Werk mit gemeinsam genutzten Ressourcen auf SkyPlanner, um freigegebene Nachschubaufträge und Kundenaufträge in einem Produktionsplan zusammenzuführen. Bringen Sie zur Demo ein Beispiel für ein wiederkehrend benötigtes Teil mit: seine Verbrauchsrate, die Behältermenge, den Arbeitsplan sowie Angaben zu weiteren Aufträgen, die dieselben Maschinen benötigen. So können Sie die entscheidende Frage für einen funktionierenden Regelkreis untersuchen: Kann die Nachfertigung abgeschlossen werden, bevor der Bestand zur Absicherung des Verbrauchs aufgebraucht ist?

Buchen Sie eine SkyPlanner-Demo, um dieses Teil im Kontext Ihrer Produktion zu betrachten, oder testen Sie SkyPlanner mit Demodaten, um die Feinplanung kennenzulernen.