Was Sie über Materialfluss unbedingt wissen sollten

Schaut man nach einer Definition für Materialfluss, wird man auf verschiedene Quellen stoßen (VDI 2689, VDI 2411, REFA …). Diese sagen jedoch in ihrem jeweiligen Kontext übereinstimmend aus:

Prinzipiell wird in einen innerbetrieblichen und einen außerbetrieblichen Materialfluss unterschieden. Das hat wiederum Auswirkungen auf die Vorgehensweise zur Materialflussplanung.

Während der außerbetriebliche Materialfluss in der Regel von Logistikdienstleistern in Kombination mit anderen Kundenaufträgen realisiert wird, liegt der innerbetriebliche Materialfluss in der eigenen Verantwortung des Unternehmens.

Meist beginnt der innerbetriebliche Materialfluss mit der Anlieferung von Rohstoffen, Teilen oder auch Baugruppen im Wareneingangslager und endet in der Regel mit der Auslieferung fertiger Produkte oder auch von Halbzeugen im Warenausgang. Alle Transportprozesse zwischen Wareneingangs- und Warenausgangslager gehören somit zum innerbetrieblichen Materialfluss.

Dieser kann durch verschiedene Transportmittel realisiert werden. Zum einen gibt es personengebundene Transportmittel, wie den Stapler, Routenzug oder auch den Handwagen. Zum anderen gibt es personenungebundene Transportmittel, wie die Rollenbahn, das fahrerlose Transportsystem oder auch das Regalbediengerät.

Ziel ist es, den Materialfluss mit so wenig Aufwand wie möglich zu realisieren, weshalb auch immer mehr automatische Transportsysteme zum Einsatz kommen.

Da trotz aller Optimierungen im Normalfall am Produkt durch den Transport keine Wertschöpfung geschieht, sollte der Materialfluss in jedem Fall auf die notwendigsten Transporte reduziert werden.

Die Erfassung der Materialflüsse ist im Grunde sehr einfach, stellt sich jedoch in der Praxis meist als größere Herausforderung dar. Theoretisch hat jedes Unternehmen über sein ERP-System und die entsprechenden Arbeitspläne die Prozesse definiert und weiß, von wo nach wo die Materialien, Teile bzw. Produkte transportiert werden müssen. Über entsprechende Logistikmodule sind auch die Transportmittel und Transportlosgrößen hinterlegt. Schaut man sich jedoch dann die realen Transportprozesse an, stellt man häufig fest, dass die geplanten Prozesse mit den realen Prozessen meist nicht übereinstimmen.

Durch den zunehmenden Einsatz von Staplerleitsystemen und fahrerlosen Transportsystemen kann diese Differenz natürlich weitestgehend geschlossen werden. Aber was ist mit all den anderen Prozessen, die häufig ereignisbezogen durchgeführt werden?

Bei diesen Prozessen sollte man Schritt für Schritt vorgehen:

1. Für eine erste Erfassung der Materialflüsse reicht eine Abbildung auf Basis der im ERP-System geplanten Prozesse bzw. der vorhandenen Arbeitspläne.
2. Fehlen noch Informationen oder sind die Werte nicht plausibel, kann dies durch eine manuelle Aufnahme oder auch Befragung der Mitarbeiter präzisiert werden.
3. Will man es ganz genau wissen, gibt es mittlerweile auch Indoor-Trackingsysteme, die die Wege von Paletten oder auch Staplern aufzeichnen.

Für die Planung der Prozesse und Layouts reichen in der Regel die ersten beiden Schritte.

Wichtige Angaben für die Erfassung der Materialflüsse sind:

Stehen nur die Informationen zu Quelle und Senke zur Verfügung, spricht man von einer qualitativen Erfassung der Materialflüsse. Werden die übrigen Angaben analog miterfasst, können die Materialflüsse auch quantifiziert werden. Man spricht in diesem Fall auch von Transportlosen.

Bei der Darstellung von Materialflüssen gibt es je nach Zielstellung verschiedene Möglichkeiten.

Um diese Frage zu beantworten, sollte man berücksichtigen, dass es mehrere Einflussfaktoren auf das Layout gibt. Gerade in bestehenden Strukturen und Gebäuden ist häufig der benötigte und verfügbare Platz ein wesentliches Kriterium, das Einfluss auf die Gestaltung des Layouts hat. Natürlich spielt auch immer das verfügbare Budget eine Rolle und wird im Kontext zwischen Nutzen und Aufwand bei Layoutänderungen betrachtet.

Macht man sich jedoch einmal frei von jeglichen Restriktionen, wie z. B. dem Zuschnitt des Grundstücks oder der Form der Gebäude, und könnte seine Fabrik auf der grünen Wiese errichten – nach welchen Kriterien würde man dann sein Layout gestalten?

Genau an dieser Stelle kommen die verschiedenen Flusssysteme einer Fabrik zum Tragen. Man weiß zwar, welche Produkte produziert werden sollen und welche Flächen für die entsprechenden Arbeitsplätze und Lager benötigt werden, jedoch ist oftmals die eine Frage offen: Wie ordnet man diese am besten zueinander an? Durch die Verbindung der anzuordnenden Flächen über die verschiedenen Flüsse kommt man hier sehr schnell zu einer Lösung. Da neben dem Materialfluss alle weiteren Flüsse, wie der Informationsfluss, der Energie- und Medienfluss, aber auch der Personalfluss, bezüglich Investitions- und Betriebskosten meist geringer einzuordnen sind, ist der Materialfluss das Layout bestimmende Flusssystem und hat somit den wichtigsten Einfluss auf die Gestaltung des Layouts.

Die Auswirkungen des Materialflusses auf die Kosten können erheblich sein. Teilweise legen Teile mehrere Kilometer in einer Fabrik zurück, bevor sie als Produkt versendet werden. Zur Bewältigung der Wege benötigt man die entsprechenden Transportmittel, und deren Anzahl schlägt sich sowohl bezüglich der Investition als auch des Betriebs direkt in den Kosten nieder.

Was jedoch häufig übersehen wird, sind die damit verbundenen negativen Auswirkungen in zweiter Instanz. So kommt es durch die längeren Transporte auch zu einer Erhöhung der Durchlaufzeit, die wiederum beim Endverbraucher negativ wahrgenommen wird. Auch die Qualität der Teile leidet häufig durch längere Transporte, da diese nicht final verpackt transportiert werden. In diesem Zusammenhang steigen auch direkt der Ausschuss an Teilen und der Aufwand für Nacharbeit.

Um dennoch bei den langen Wegen die Materialversorgung an den Arbeitsplätzen zu sichern, müssen mehr Pufferflächen vorgesehen werden. Damit einher geht die Erhöhung der Bestände. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Flächenkosten und das gebundene Kapital in Material.

Bei alledem ist nicht zu vergessen, dass mit den langen Wegen und der höheren Anzahl an Transportmitteln, Flächen und Beständen auch der organisatorische Aufwand wächst. Dieser schlägt sich in höheren Personalkosten nieder.

Ein immer mehr in den Fokus rückender Punkt ist auch die Energieverschwendung und die damit häufig einhergehende Umweltbelastung. Im Zuge des Klimawandels stehen auch die Unternehmen in der Verantwortung, den CO2-Ausstoß zu senken und somit nicht nur die eigenen Kosten zu betrachten, sondern mit der Erhaltung unseres Klimas auch die Kosten aller.

Es lohnt sich also auf jeden Fall, die Materialflüsse zu analysieren und darauf aufbauend eine Materialflussplanung durchzuführen. Auf Basis verschiedener Anwendererfahrungen können über die Materialflüsse allein 10–20 % der Produktionskosten eingespart werden.

Um den Materialfluss nachhaltig und effizient zu optimieren, ist es notwendig, eine umfassende Materialflussanalyse durchzuführen. Durch eine solche Materialflussanalyse werden alle Transport- und Lagervorgänge erfasst, um entsprechende Defizite im Materialfluss festzustellen und durch geeignete Maßnahmen mit dem Ziel der Effizienzsteigerung zu beseitigen.

Das Vorgehen zu einer Materialflussanalyse ist relativ einfach und kann in den folgenden vier Schritten durchgeführt werden:

1. Zieldefinition
   • Festlegung der zu erreichenden Ziele (z. B. Verkürzung der Durchlaufzeit um 10 %)
   • Abgrenzung des Betrachtungsbereiches (z. B. Wareneingang/Versand)
2. Datenaufnahme
   • Abbildung aller Transportprozesse im Betrachtungsbereich in Form von Wertstromgraphen oder einer Transportmatrix – qualitative Betrachtung der Materialflüsse
   • Erfassung der zu transportierenden Materialmengen (Transportintensität) und der zurückzulegenden Wege (Transportweg) – quantitative Betrachtung der Materialflüsse
   • Zuordnung der Transportmittel und Transporthilfsmittel zu den Transportprozessen
   • Erfassung der Transportlose (Anzahl Teile pro Transport)
   • Erfassung der fixen und variablen Transportkosten
3. Datenauswertung
   • Berechnung der Transportaufwände als Produkt der Transportintensitäten und der Transportwege
   • Berechnung der Transportkosten
   • Darstellung der Materialflüsse in Form eines Sankey-Diagramms
   • Aufzeigen von Materialflüssen mit hohem Transportaufwand in Form eines Distanz-Wege-Diagramms
4. Handlungspotenziale
   • Ableitung von Maßnahmen zur strukturellen Veränderung im Layout, um die Wege zu verkürzen
   • Ableitung von Maßnahmen zur Transporttechnologie, um die Transportanzahl oder die Transportkosten zu senken

Im Ergebnis der Materialflussanalyse stehen konkrete Maßnahmen, durch deren Umsetzung die angestrebten Ziele erreicht werden können und die Produktion eine entsprechende Effizienzsteigerung erfährt.

Aufgrund der abnehmenden Fertigungstiefen, steigender Variantenvielfalt und zunehmender Globalisierung werden die Materialflüsse zwischen und in den Unternehmen immer komplexer. Zudem müssen die Materialflüsse durch die stetigen Veränderungen auf Basis immer kürzerer Produktlebenszyklen immer wieder neu angepasst werden. Eine fundierte Materialflussplanung ist in diesem Zuge unabdingbar.

Durch die Abbildung der innerbetrieblichen Wertschöpfungsprozesse von der Beschaffung über die Produktion bis hin zum Versand kann für die eigens kontrollierten Materialflüsse die Planungsbasis geschaffen werden. Hierbei ist es wichtig, einen interdisziplinären und ganzheitlichen Ansatz zu verfolgen, da die verschiedenen Bereiche, Prozesse und Systeme der Fabrik als Einheit betrachtet werden sollten.

Wichtigstes Ziel bei der Materialflussplanung ist es, den Transportaufwand zu minimieren.

Der Transportaufwand setzt sich zusammen aus der zu transportierenden Materialmenge und dem zurückgelegten Weg. Der Weg zwischen den einzelnen Wertschöpfungsschritten hängt wiederum maßgeblich davon ab, wie viel Platz die Ressourcen (Flächen/Arbeitsplätze/Lager) selbst und die notwendigen Transportwege dazwischen einnehmen.

Betrachtet man den Wertstrom (Value Stream Mapping), so sollte dieser Weg möglichst gegen null gehen, d. h. die Übergabe der Produkte sollte direkt von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz erfolgen. Doch in den meisten Fällen lässt sich ein solch einfaches Prinzip nur in einzelnen Bereichen realisieren; für die gesamte Fabrik bedarf es eines ganzheitlichen Optimierungsansatzes.

Dieser Ansatz kann durch die Anwendung einfacher Methoden, wie z. B. des Dreiecksverfahrens, und entsprechender Software sehr gut umgesetzt werden. So können im Rahmen gemeinsamer Workshops die Beteiligten aus den verschiedenen Fachbereichen (Logistikplaner, Fabrikplaner, Arbeitsvorbereiter, Produktionsplaner, TGA-Planer etc.) eine ganzheitliche Materialflussplanung durchführen.