Wertstromanalyse: Vom Prozessbild zum besseren Fluss

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Ein Teil wird womöglich nur wenige Minuten bearbeitet, wartet aber tagelang auf den nächsten Schritt. Zeichnet man die Arbeitsgänge in ihrer Reihenfolge auf, wird der Weg des Teils sichtbar. Die Wertstromanalyse hilft zu verstehen, warum es auf diesem Weg so viel Zeit verliert.

Die Wertstromanalyse (VSM) ist eine Lean-Methode, die den Material- und Informationsfluss bis zur Auslieferung eines Produkts sichtbar macht – einschließlich der Arbeitsschritte, Bestände und Verzögerungen auf diesem Weg. Sie erfassen den Ist-Zustand, entwerfen einen besseren Soll-Zustand und vereinbaren die dafür nötigen Änderungen.

Für das Produktionsteam zählt am Ende eine Entscheidung: Welche Änderung verbessert den Fluss zum Kunden? Manchmal muss dafür der Prozess selbst verändert werden, etwa durch kürzeres Rüsten. Manchmal gilt es, keine weitere Arbeit freizugeben, die sich nur in eine Warteschlange einreihen würde. Wenn Aufträge um gemeinsam genutzte Ressourcen konkurrieren, erstellt SkyPlanner APS aus den vereinbarten Arbeitsgängen und Prioritäten einen abgestimmten Produktionsplan. So müssen die Auftragsreihenfolgen seltener von Hand neu aufgebaut werden.

Was eine Wertstromdarstellung zeigt, das im Ablaufdiagramm fehlt

Ein Ablaufdiagramm kann die Reihenfolge beschreiben: Schneiden, Umformen, Montieren, Versenden. Eine Wertstromdarstellung verknüpft diese Abfolge mit den Bedingungen, die sie steuern. Wie viel Arbeit wartet? Wie oft gibt die Planung Anweisungen weiter? Richtet sich die Führungskraft in der Fertigung nach dem Produktionsplan oder nach einer separaten Liste mit Eilaufträgen?

Die Darstellung führt drei Sichtweisen zusammen:

• Materialfluss: die Prozesse, Lagerorte und Materialbewegungen vom gewählten Ausgangspunkt bis zum Endpunkt an der Kundenschnittstelle.
• Informationsfluss: die Aufträge, Produktionspläne, Nachschubsignale und sonstigen Anweisungen, die vorgeben, was in jedem Prozess zu tun ist.
• Zeit- und Betriebsdaten: Bearbeitungszeiten, Rüstvorgänge, verfügbare Zeit, Qualität, Bestände und Verzögerungen, die den Fluss erklären.

Ein Arbeitsplan beschreibt, wie ein Produkt gefertigt wird. Eine Wertstromanalyse untersucht dagegen, wie der gesamte Wertstrom derzeit funktioniert und wie er künftig funktionieren soll. Erfassen Sie auch Tätigkeiten, die aus Kundensicht keinen Wert schaffen. Sonst blenden Sie genau die Verbesserungsmöglichkeiten aus, die Sie erkennen möchten.

1. Eine Produktfamilie auswählen und den Umfang klar abgrenzen

Beginnen Sie mit Produkten, die ähnliche Bearbeitungsschritte durchlaufen und ähnliche Ressourcen nutzen. Eine einfache Produkt-Prozess-Matrix kann zeigen, welche Produkte zusammengehören. Nehmen Sie nicht gleich alle Produkte des Werks in die erste Darstellung auf, nur weil sie alle den Versand durchlaufen.

Wählen Sie eine Produktfamilie mit einem Problem, dessen Lösung sich lohnt: lange Durchlaufzeiten bis zur Auslieferung, zu hohe Umlaufbestände, wiederkehrende Fehlteile in der Montage oder ständiges Nachfassen, um Aufträge zu beschleunigen. Holen Sie Personen zusammen, die sich in Produktion, Planung, Materialwirtschaft und Qualität auskennen. Ihre unterschiedlichen Perspektiven helfen zu erklären, warum Arbeit zwischen den Abteilungen liegen bleibt.

Halten Sie den Untersuchungsumfang in der Darstellung fest. Zum Beispiel: „Produktfamilie wiederkehrend gefertigter Gehäuse, vom Eingang der Rohlinge bis zur versandbereiten Fertigware.“ Dokumentieren Sie den Kundenbedarf, den Produktmix und den Beobachtungszeitraum. Wenn die Auftragserfassung oder eine externe Behandlung außerhalb dieser Grenze erhebliche Verzögerungen verursacht, zeigen Sie die Schnittstelle und untersuchen Sie diese Verzögerungen, statt die dafür benötigte Zeit stillschweigend mit null anzusetzen.

Auch eine Werkstattfertigung mit breitem Produktmix kann VSM nutzen. Wählen Sie eine repräsentative Produktfamilie oder eine typische Abfolge von Arbeitsgängen, erfassen Sie relevante Schwankungen und kennzeichnen Sie Maschinen, die auch andere Produktfamilien nutzen. Ein Mittelwert aus einem zweiminütigen und einem achtstündigen Arbeitsgang beschreibt womöglich keinen der beiden gut genug, um daraus eine sinnvolle Änderung abzuleiten.

2. Den aktuellen Fluss vor Ort verfolgen und Ist-Daten erfassen

Verfolgen Sie das Material auf dem Shopfloor gemeinsam mit den Menschen, die dort arbeiten. Wenn Sie vom Versand aus entgegen der Flussrichtung gehen, lässt sich oft leichter erkennen, was jeder Prozess vom jeweils vorgelagerten benötigt. Zeichnen Sie die tatsächliche Abfolge auf – gegebenenfalls einschließlich Fremdfertigung, Nacharbeitsschleifen und Lagerorten. Nutzen Sie ERP-Daten als ergänzende Quelle, nicht als Beleg dafür, dass in der Fertigung alles genau wie dokumentiert abläuft.

Erfassen Sie für jeden Prozess und die Übergänge davor und danach genügend Informationen, um die Leistung erklären zu können:

Was zu erfassen ist	Warum es wichtig ist
Gemessene Zyklus- oder Bearbeitungszeit mit Einheit und zugehöriger Bezugsmenge	Trennt die eigentliche Arbeit von der Wartezeit.
Rüstzeit sowie tatsächliche Fertigungs- und Transportlosgrößen	Zeigt, ob Rüstvorgänge oder das Warten auf ein vollständiges Los den Fluss beeinflussen.
Verfügbare Arbeitszeit, Schichten, Personal und gemeinsam genutzte Ressourcen	Hilft zu erklären, warum sich auch vor einem scheinbar schnellen Arbeitsgang eine lange Warteschlange bilden kann.
Bestandsmengen und ihr Status	Unterscheidet nutzbare Bestände von unvollständigem, abgelehntem oder gesperrtem Material.
Qualitätsverluste und Nacharbeit	Macht wiederholte Arbeit und Unterbrechungen im Fluss sichtbar.
Ankunfts-, Start- und Fertigstellungszeitpunkte repräsentativer Aufträge	Prüft, wie lange Aufträge tatsächlich warten und wie viel Zeit sie für den Durchlauf durch den abgegrenzten Bereich benötigen.
Quelle, Häufigkeit und Empfänger von Produktionsanweisungen	Zeigt, wie Arbeit freigegeben wird und wie sich Prioritäten ändern.

Vermerken Sie Datum, Quelle und Erfassungsgrundlage der Daten. Eine Bestandsaufnahme an einem einzelnen Morgen ist eine Momentaufnahme. Ein repräsentativer Mittelwert aus wiederholten Beobachtungen belegt einen wiederkehrenden Zustand besser. Wenn sich Produkte deutlich unterscheiden, geben Sie eine Bandbreite an oder teilen Sie die Produktfamilie auf, statt die Unterschiede hinter einer einzigen Zahl zu verbergen.

Fragen Sie einen Maschinenbediener, wodurch der nächste Arbeitsgang bestimmt wird. Lautet die Antwort „durch einen Anruf“, tragen Sie diese Anweisung ein – auch wenn der offizielle Ablauf einen „täglichen ERP-Produktionsplan“ vorsieht. Oft beginnt die Darstellung genau an diesem Punkt, eine Verzögerung zu erklären, statt sie nur abzubilden.

3. Materialfluss, Anweisungen und Zeitverlauf gemeinsam darstellen

Platzieren Sie Kunde und Lieferant an den Rändern und dazwischen die wesentlichen Prozesse in ihrer Reihenfolge. Ergänzen Sie Lagerorte, Mengen und Verbindungen für die Materialbewegungen. Zeigen Sie oberhalb des Prozessablaufs, wie Kundenanforderungen in die Planung und Anweisungen in die Produktion gelangen. Tragen Sie die relevanten Prozessdaten unter dem jeweiligen Prozess ein und die Zeitlinie am unteren Rand.

Verwenden Sie gängige VSM-Symbole und eine kleine Legende, damit alle die Darstellung gleich verstehen. Ein Prozesskasten steht für einen Prozess, ein Bestandsdreieck für gelagertes Material oder Umlaufbestand (WIP). Materialpfeile zeigen die Bewegungen. Informationspfeile stehen für Anweisungen; unterschiedliche Linienarten können bei Bedarf manuelle und elektronische Kommunikation unterscheiden. Im Datenkasten stehen die Betriebskennzahlen, und ein Kaizen-Blitz kennzeichnet eine vorgeschlagene Verbesserung.

In der Soll-Darstellung steht ein Supermarkt-Symbol für einen kontrollierten Nachschubbestand. Eine FIFO-Strecke kennzeichnet eine festgelegte Verbindung nach dem Prinzip „zuerst hinein, zuerst hinaus“. Diese Symbole sollten vereinbarte Regeln für den Betrieb darstellen und nicht nur Kästen dekorativ miteinander verbinden.

Ein kompaktes Beispiel aus der Fertigung

Nehmen wir eine Produktfamilie wiederkehrend gefertigter Gehäuse mit einem durchschnittlichen Kundenbedarf von 100 Gutteilen pro Produktionstag. Der Materialfluss im Ist-Zustand sieht so aus:

Eingehende Rohlinge → Schneiden → Umformen → Montieren → Versandbereite Fertigware

Die Darstellung erfasst außerdem die wartenden Bestände und die gemessenen Bearbeitungszeiten:

Position im Wertstrom	Wartender Bestand	Bearbeitungszeit je Gehäuse
Vor dem Schneiden	100 Stück	Schneiden: 20 Sekunden
Zwischen Schneiden und Umformen	300 Stück	Umformen: 40 Sekunden
Zwischen Umformen und Montage	100 Stück	Montage: 60 Sekunden
Fertigware wartet auf den Versand	100 Stück	In diesem Beispiel nicht in der gesamten Bearbeitungszeit enthalten

Zeichnen Sie oberhalb des Materialflusses den tatsächlichen Informationsfluss ein: Die Kundenbedarfe gehen täglich bei der Planung ein. Diese schickt getrennte Listen an den Zuschnitt und die Umformung, während die Montage dringende Teile telefonisch anfordert. Der Zuschnitt startet große Lose, sobald freie Kapazität vorhanden ist. Die Umformmaschine wird auch für andere Produktfamilien genutzt.

Jetzt zeigt das Wertstrombild Zusammenhänge, die es zu erklären gilt. Der größte Warteschlangenbestand liegt nicht unbedingt vor dem Arbeitsgang mit der längsten gemessenen Bearbeitungszeit. Er kann dort entstehen, wo frühzeitige Freigaben auf konkurrierende Aufträge für gemeinsam genutzte Kapazitäten treffen.

4. Wartezeiten interpretieren, ohne Zeitgrößen zu verwechseln

Bei einem stabilen Fluss vergleichbarer Produkte lässt sich die Bestandsreichweite zunächst mit folgender Formel sinnvoll abschätzen:

Bestandsreichweite in Produktionstagen = Bestandsmenge ÷ durchschnittlicher Tagesbedarf

Im Beispiel deckt der Warteschlangenbestand vor der Umformung den Bedarf für 300 ÷ 100 = 3 Produktionstage. An den vier Stellen mit wartenden Beständen liegen insgesamt 600 Einheiten. Das entspricht bei diesem Bedarf einer Reichweite von 6 Produktionstagen.

Die drei Bearbeitungszeiten ergeben zusammen 20 + 40 + 60 = 120 Sekunden, also 2 Minuten pro Gehäuse. Dieser Gegensatz zeigt dem Team, dass es zunächst die Wartezeiten untersuchen sollte, statt sich ausschließlich auf schnellere Maschinenzyklen zu konzentrieren.

Eine Bestandsreichweite von sechs Tagen ist jedoch keine mit der Stoppuhr gemessene Durchlaufzeit jedes einzelnen Auftrags. Produktmix, Bedarfsschwankungen, losweiser Transport, Betriebskalender und das Vorziehen höher priorisierter Aufträge können die tatsächlich verstrichene Zeit beeinflussen. Überprüfen Sie das Bild anhand der Zeitstempel repräsentativer Aufträge und verwenden Sie dabei einheitliche Start- und Endpunkte. Ersetzen Sie Produktionstage dabei nicht stillschweigend durch Kalendertage.

Auch zwei Minuten Bearbeitungszeit sind nicht automatisch zwei Minuten Wertschöpfung. Im Lean-Verständnis verändert wertschöpfende Arbeit das Produkt auf eine Weise, die für den Kunden einen Wert hat. Prüfungen oder Nacharbeit können Zeit beanspruchen, ohne diese Definition zu erfüllen. Wenn Sie einen Wertschöpfungsanteil berechnen, ordnen Sie zuerst die Tätigkeiten entsprechend ein und verwenden Sie für Zähler und Nenner dieselbe Zeitbasis.

Den Prozess am Bedarf messen – nicht nur am Nachbarprozess

Stehen für die Produktfamilie pro Tag 420 Produktionsminuten zur Verfügung, ergibt sich eine bedarfsabhängige Taktzeit von 420 ÷ 100 = 4,2 Minuten pro Gehäuse. Der Takt beschreibt den vom Kundenbedarf vorgegebenen Rhythmus, nicht die gemessene Geschwindigkeit einer Maschine.

Die einzelnen Bearbeitungszeiten im Beispiel liegen unter dieser Taktzeit, dennoch zeigt das Wertstrombild einen großen Warteschlangenbestand. Das beweist nicht, dass die Ressourcen freie Kapazitäten haben: Die Umformmaschine bearbeitet auch andere Produktfamilien. Zudem beeinflussen Rüstvorgänge, Verfügbarkeit und Personalbesetzung die nutzbare Zeit. Prüfen Sie die gesamte Auslastung, bevor Sie einen Engpass feststellen oder eine weitere Maschine kaufen.

Den Zuschnitt um vier Sekunden zu beschleunigen, erklärt oder beseitigt für sich genommen keinen Bestand mit drei Tagen Reichweite vor der Umformung. Hilfreicher ist die Frage, warum diese 300 Einheiten freigegeben wurden und was ihre Weiterbearbeitung verhindert.

5. Den Soll-Zustand an der Ursache der Verzögerung ausrichten

Nutzen Sie das Ist-Wertstrombild, um gemeinsam festzulegen, wie Material und Informationen künftig fließen sollen – nicht nur, um kleinere Bestandszahlen einzutragen.

Untersuchen Sie für die Gehäusefamilie gemeinsam mit dem Produktionsplaner und den Maschinenbedienern den Warteschlangenbestand vor der Umformung. Warten verwendbare Teile auf freie Kapazität? Sind Arbeitsgänge wegen fehlenden Materials oder einer ausstehenden Qualitätsfreigabe blockiert? Ändert sich die Tagesliste ständig? Produziert der Zuschnitt auf Vorrat, weil seine Leistung an der Auslastung der eigenen Maschine gemessen wird?

Unterschiedliche Ursachen erfordern unterschiedliche Maßnahmen. Kürzere Rüstzeiten können kleinere Lose praktikabel machen. Werden geeignete Prozesse zu einem kontinuierlichen Fluss verbunden, kann ein dazwischenliegender Warteschlangenbestand entfallen. Wo das nicht möglich ist, können eine geregelte FIFO-Verbindung oder der Nachschub über einen Supermarkt steuern, was als Nächstes weitergegeben wird. Notwendige Aushärte- und Abkühlzeiten sowie qualitätsbedingte Sperrzeiten müssen sichtbar bleiben, bis sie durch eine genehmigte Prozessänderung entfallen können.

Legen Sie bei der Gestaltung eines wiederkehrenden Produktionsflusses fest, an welcher Stelle die Kundentermine in den Wertstrom eingehen. Häufig ist dies der Schrittmacherprozess: der Punkt, dessen Produktionsrhythmus den Wertstrom bestimmt. Definieren Sie, wie vorgelagerte Arbeit freigegeben wird und wie nachgelagerte Prozesse diesem Rhythmus folgen. Erhält jeder Prozess einen unabhängigen, womöglich widersprüchlichen Plan, können genau die Warteschlangenbestände erneut entstehen, die das Soll-Wertstrombild beseitigen sollte.

Angenommen, das Team setzt sich für einen Pilotversuch das Ziel, den wartenden Bestand vor der Umformung von 300 auf 100 Einheiten zu senken. Bei unverändertem Bedarf würde die Bestandsreichweite dadurch um zwei Produktionstage sinken. Das ist ein zu überprüfendes Ziel – keine automatische Verkürzung der Lieferzeit um zwei Tage.

Legen Sie die Änderungen im Betriebsablauf konkret fest: Was gibt den Zuschnitt frei? Wie viel Bestand darf vor der Umformung warten? Wer kümmert sich um dringende Ausnahmefälle? Wie wird die Kapazität der Umformung mit den anderen Produkten abgestimmt? Kleinere Bestandsdreiecke auf dem Papier setzen diese Entscheidungen nicht durch.

Verbesserungen in der Feinplanung mit SkyPlanner umsetzen

Das Soll-Wertstrombild legt den angestrebten Fluss fest. SkyPlanner hilft dabei, die Feinplanung für den gesamten tatsächlichen Auftragsbestand umzusetzen – nicht nur für die abgebildete Produktfamilie.

Hinterlegen Sie die vereinbarten Arbeitsgänge als Prozessschritte des Produkts, jeweils mit geeigneten Arbeitsstationen, Bearbeitungs- und Rüstzeiten. Erfassen Sie Schichten und die Verfügbarkeit der Ressourcen. Legen Sie anschließend Prioritäten fest, die Ihren Lieferzusagen entsprechen. Arcturus, die KI für die Feinplanung in SkyPlanner, berechnet den Plan anhand der Kapazitäten, der Abhängigkeiten zwischen den Arbeitsgängen und dieser Prioritäten. Ist die materialabhängige Planung aktiviert, beeinflusst auch die Materialverfügbarkeit, wann die Arbeit ausgeführt werden kann.

Für die Gehäusefamilie bedeutet das: Die Umformarbeiten werden gemeinsam mit den anderen Aufträgen eingeplant, die dieselbe Maschine benötigen. Die daraus entstehende Reihenfolge können Sie in der Gantt-Ansicht prüfen, statt einen separaten Plan für die Produktfamilie zu pflegen, der von einer jederzeit verfügbaren Maschine ausgeht. So müssen Warteschlangen seltener manuell abgeglichen werden. Konflikte, durch die Teile sonst liegen bleiben würden, werden früher sichtbar.

Halten Sie an der gewählten Steuerung des Materialflusses fest. Sieht Ihr Soll-Zustand einen Nachschub nach dem Pull-Prinzip vor, gibt das Signal die Arbeit frei. Die Feinplanung ordnet die freigegebene Arbeit den verfügbaren Ressourcen zu. Eine Kapazitätsberechnung darf nicht als Freigabe dienen, Bestände ohne Bedarf zu produzieren.

Wenn ein Eilauftrag oder eine Änderung im Schichtplan die Situation verändert, kann Arcturus den Plan neu berechnen. Ihre Regeln und Fixierungen schützen Entscheidungen, die unverändert bleiben sollen. SkyPlanner lässt sich über seine offene REST API mit jedem ERP oder MES integrieren. So können Sie die Feinplanung verbessern und zugleich die Systeme beibehalten, in denen Ihre Aufträge und Produktionsdaten bereits vorliegen.

Was eine abgestimmte Feinplanung bei Mamec verändert hat

Der finnische Hersteller Mamec fertigt Mischtechnik und anspruchsvolle Hightech-Produkte im Kundenauftrag und musste Tausende voneinander abhängige Arbeitsaufträge koordinieren. Die Vorgesetzten priorisierten Arbeitsgänge anhand der Liefertermine auf Papieraufträgen. Der Unternehmensleitung fehlte hingegen ein verlässlicher Gesamtüberblick über die Auslastung.

Das Unternehmen integrierte SkyPlanner mit Oscar ERP. Die KI-gestützte Planung mit begrenzten Kapazitäten übernimmt nun die grundlegende Planungsarbeit. Jeweils für eine Woche fixierte Arbeitsreihenfolgen helfen den Maschinenbedienern, die nächsten Arbeitsgänge zu kennen und vorzubereiten.

Mamec berichtet aus seiner Arbeit mit SkyPlanner von weniger Stillstand an den Arbeitsstationen durch eine bessere Arbeitsreihenfolge, geringerem Planungsaufwand und weniger unnötig im Umlaufbestand gebundenem Betriebskapital. Diese Erfahrungen zeigen den praktischen Nutzen einer abgestimmten Planung voneinander abhängiger Arbeiten: Ein besserer Fluss braucht einen gemeinsamen Plan, mit dem die Mitarbeitenden auch dann weiterarbeiten können, wenn sich die Produktion verändert.

Mit einer überprüfbaren Veränderung beginnen

Legen Sie für die erste Maßnahme zum Soll-Zustand eine verantwortliche Person, einen Abschlusstermin und ein messbares Ergebnis fest. Erfassen Sie für die Warteschlange vor der Umformung den wartenden Bestand und die tatsächliche Zeit von der Ankunft bis zum Bearbeitungsbeginn. Verfolgen Sie daneben Durchsatz, Liefertreue und dringende Ausnahmefälle. Prüfen Sie, ob eine kleinere Warteschlange die Verzögerung nicht lediglich in den Zuschnitt, in die Montage oder zum Kunden verlagert hat.

Bewerten Sie das Ergebnis gemeinsam mit den Menschen, die im Wertstrom arbeiten. Behalten Sie bei, was den Fluss verbessert, und untersuchen Sie, was nicht funktioniert hat. Aktualisieren Sie das Ist-Wertstrombild, bevor Sie die nächste Veränderung auswählen.

Wenn Sie sehen möchten, wie die Feinplanung in Ihrem Werk funktionieren würde, buchen Sie eine SkyPlanner-Demo. Bringen Sie dazu Informationen über die abgebildete Produktfamilie, ihren größten Warteschlangenbestand und die anderen Arbeitsgänge mit, die dieselbe Ressource nutzen. Das ist ein konkreter Ausgangspunkt, um mithilfe des Wertstrombilds Wartezeiten zu verringern und einen Produktionsplan zu erstellen, nach dem Ihr Team arbeiten kann. Wenn Sie sich zunächst selbst umsehen möchten, testen Sie SkyPlanner mit Demodaten.