Sankey Diagramm – Vorteile für die Layoutplanung

Grundlagen des Sankey Diagramms

Matthew Henry Phineas Riall Sankey gilt als der Namensgeber des Sankey-Diagramms. Das Sankey-Diagramm ist eine besondere Art Flussdiagramm. Die Breite der Pfeile ist proportional zur Flussmenge dargestellt. Diese Diagramme werden typischerweise verwendet, um z. B. den Energiefluss oder Materialfluss bzw. Geldströme in einem System zu veranschaulichen. Erste Sankey-Diagramme zeigten die Verluste der französischen Armee während Napoleons Russlandfeldzugs.

Bei der grafischen Darstellung, bspw. von Energieflüssen, wird von der Erhaltung von Energie und Masse ausgegangen. An den Kreuzungen sind die Summen der eingehenden und ausgehenden Mengen konstant. 

Als Vergleich kann man einen Wasserfall heranziehen. Egal, wie oft sich der Wasserlauf verzweigt, nahezu das gesamte eingespeiste Wasser erreicht die Gumpe.

Ein natürliches Sankey

Das Alluvial-Diagramm ist eine neuere Abwandlung des Sankey-Diagramms. Es verwendet dieselbe Logik, um zu zeigen, wie sich der gleiche Datensatz nach verschiedenen Dimensionen neu gruppiert.

Hinter einer solchen Visualisierung steckt folgende Idee: Umfangreiche Daten werden in eine visuelle Form gebracht, um ein gemeinsames Verständnis für einen Sachverhalt zu gewinnen. Dank der Datenvisualisierungs- und Materialflusssoftware ist es mittlerweile problemlos möglich, Sankey-Diagramme zu erstellen. 

Ob Balkendiagramm oder Sankey-Diagramm, der meiste Aufwand in der Praxis entsteht bei der Beschaffung der Daten.

Anwendungen und Vorteile für die Layoutplanung

Das Sankey-Diagramm ist ein typisches Ergebnis einer Materialflussanalyse des Ist-Zustandes. Mögliche Datenquellen sind ERP-Software oder Transportleitsysteme.

Quellen und Senken – sogenannte Knoten – werden im Diagramm grafisch mit Pfeilen verbunden. Im Layout sind die Produktionsmittel entsprechend der Reihenfolge der Prozesse über Transporte verbunden. Die Verbindungsbreite entspricht der Intensität des Materialflusses. Diese kann auf unterschiedliche Weise gemessen werden.

Ein abstrakter Ansatz der Messung lässt sich über den Volumen- oder Massenstrom realisieren. Diese Größen werden in m³ oder Tonnen pro Jahr ermittelt. Sie sind unabhängig vom Transportmittel. Eine praktischere Dimension ist die Anzahl der Transporte pro Bezugszeitraum. Das Maß hängt von der Art des Transportmittels ab. Diese ist jedoch möglicherweise in dieser Planungsphase noch nicht festgelegt.

Verknüpft man solche Transportdaten mit der Geometrie des Layouts, so trifft man auf den Aspekt Transportaufwand. Das folgende Video in englischer Sprache erklärt den Sachverhalt.


Wir betrachten nun einige Darstellungsformen für praktische Anwendungsfälle in der Layoutplanung.

Flussdiagramm im Layout

Produktionsanlagen bzw. der dort stattfindende Prozess fungieren als Knotenpunkte. Direkte Transportverbindungen dazwischen schaffen eine allgemeine Vorstellung davon, wie der Materialfluss im Prozess ausgerichtet ist (gelbe Farbe im Beispiel).

Layout mit direkten Materialflüssen und angedeuteter Prozessausrichtung
Layout mit direkten Flussverbindungen (Draufsicht)

Flussdiagramm auf Transportwegen

Verbindungen verlaufen zu und auf Transportwegen. Sie liefern somit ein genaueres Ergebnis für

  • die Transportlängen,
  • Kreuzungsfreiheit und
  • Geradlinigkeit des Materialflusses.

Diese Punkte sind oft Kriterien einer Nutzwertanalyse für Layoutvarianten.

Layout mit Materialflüssen, auf Transportwegen verlaufend und produktbasierter Einfärbung
Einfärbung der Verbindungen basierend auf Produktfamilien

Diese Darstellung hilft Ihnen auch, die Wege von Produkttypen durch die Produktion darzustellen.

Sankey Diagramm auf Transportwegen

Verbindungen auf demselben Streckenabschnitt werden aggregiert. Dieses Sankey-Diagramm im eigentlichen Sinne hilft, den maximalen Materialfluss mit breiten Pfeilen zu finden (gelb). Dieses Wissen könnte ein Schwerpunkt nachfolgender KVP-Workshops zum Planungskonzept sein.

Sankey der Materialflüsse mit markierter Lage der Maxima
Lage maximaler Flüsse

Sankey Diagramm mit Auslastung

Transportwegsegmente werden in Klassifizierungen abgebildet von

  • hoher Transportfrequenz (rot),
  • über mittlere Frequenz (gelb),
  • zu niedriger Frequenz (grün).

Nutzen Sie diese Sankey-Darstellung, um die am stärksten frequentierten Transportwegabschnitte zu identifizieren. Dies kann als Ausgangspunkt für eine Risikoanalyse dienen. 

Sankey mit Einfärbung abhängig von der Transportfrequenz auf Wegsegmenten
Auslastung der Transportwege

Materialfluss in drei Dimensionen

Bisherige Pfeile werden jetzt zu Wurfparabeln, die steil an der Flusssenke enden.

3D-Darstellung des Materialflusses in Form von Wurfparabeln
3D-Visualisierung

Entscheider können 2D-Pläne gegebenenfalls nicht so gut interpretieren. Die 3D-Visualisierung hilft, sie von den Ergebnissen Ihres aktuellen Planungsprojekts zu überzeugen. Probieren Sie es bei Ihrer nächsten Projektpräsentation einfach mal aus!

Fazit

Unabhängig davon, in welchem Detaillierungsgrad Sie in der Fabrikplanung arbeiten – Sankey-Diagramme bieten eine visuelle Orientierungshilfe für die Flussvisualisierung und die anschließende Materialflussplanung. Ein letztes Beispiel zeigt das folgende Sankey-Diagramm, beginnend mit dem Blocklayout auf der linken Seite. Für eine genauere Betrachtung des rechten Teils laden wir Sie ein, den Artikel über das Spaghetti-Diagramm zu lesen.

2 Sankey-Anwendungen auf verschiedenen Betrachtungsebenen bzw. Detaillierungsgraden
Verschiedene Ebenen für Sankey-Anwendungen

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Jörg Riegel
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