Kanban in der Fertigung: So richten Sie Karten und Limits ein
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Von Mirko Peters ·
Kanban in der Fertigung nutzt Karten und Limits, damit ein Pull-System funktioniert. Erfahren Sie, welche Kartentypen es gibt, wie Sie den Regelkreis aufbauen und wie Sie Ihre WIP-Limits dimensionieren.
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Kanban in der Fertigung ist ein Signalsystem, das ein Pull-System funktionsfähig macht: Eine Karte oder ein anderes Signal sagt einem Prozess, was und in welcher Menge er fertigen soll, und ohne dieses Signal wird nichts gefertigt. Dieser Artikel richtet sich an Produktionsverantwortliche, die Kanban-Karten und WIP-Limits an einer realen Linie einrichten möchten. Er erklärt die Kartentypen, den Regelkreis, die Einrichtungsschritte und die Dimensionierung der Limits. Ein Beispiel mit Zahlen und die Fehler, an denen Kanban scheitert, runden den Artikel ab.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein Kanban ist ein Signal, das in einem Pull-System die Produktion oder Entnahme von Artikeln autorisiert. Karten sind die gängigste Form.
- Ein Produktions-Kanban teilt einem vorgelagerten Prozess mit, was und in welcher Menge er fertigen soll. Ein Entnahme-Kanban autorisiert, Teile nachgelagert zu bewegen.
- Die Anzahl der Karten in einem Regelkreis ist das WIP-Limit. Teile werden nie ohne Karte gefertigt oder bewegt.
- Setzen Sie das erste Limit niedriger, als es sich angenehm anfühlt, und betrachten Sie es als Hypothese. Überprüfen Sie es in festen Abständen und passen Sie es an.
- Kanban macht Probleme sichtbar, etwa Stillstände und verspätete Versorgung. Nutzen Sie diese als Ausgangspunkt für Verbesserungen und nicht als Grund, Karten hinzuzufügen.
Was ist Kanban in der Fertigung?
Das Lean Enterprise Institute definiert ein Kanban als Signalmittel, das die Autorisierung und Anweisungen für die Produktion oder Entnahme, auch Transport genannt, von Artikeln in einem Pull-System gibt. Das Wort stammt aus dem Japanischen und bedeutet „Zeichen“ oder „Schild“. Das Lexikon formuliert den Kerngedanken: Solange keine Teile ohne Kanban produziert oder bewegt werden, bleibt ein echtes Pull-System erhalten.
Damit verbindet sich Kanban mit dem allgemeineren Prinzip der Pull-Produktion, bei der nachgelagerte Aktivitäten ihren Bedarf an vorgelagerte Aktivitäten melden. Das Signal ersetzt die Prognose. Laut dem Kaizen Institute zeigten die Karten im System von Toyota genau an, wann eine Fertigungslinie zusätzliche Komponenten benötigte, und ersetzten so Prognosen durch den tatsächlichen Bedarf.
Kanban ist ein Werkzeug innerhalb von Lean Manufacturing und Just-in-time-Produktion. Es ist ein visuelles Signal für den Fertigungsprozess und hilft, Verschwendung zu reduzieren und die Durchlaufzeit zu verkürzen. Es erfüllt drei Aufgaben:
- Es begrenzt die Arbeit in Bearbeitung (WIP). Die Anzahl der Karten setzt eine feste Obergrenze.
- Es verhindert Überproduktion. Ohne Karte wird nichts gefertigt.
- Es macht den Zustand des Flusses sichtbar. Ein leerer Puffer oder ein Stapel Karten zeigt, wo die Linie stockt.
Welche Arten von Kanban-Karten gibt es?
Das Lexikon nennt drei Haupttypen.
- Produktions-Kanban. Er teilt einem vorgelagerten Prozess mit, welche Art und Menge er für einen nachgelagerten Prozess fertigen soll. Im einfachsten Fall steht eine Karte für einen Behälter mit Teilen.
- Entnahme-Kanban, auch Transport-Kanban genannt. Er autorisiert, Teile zu einem nachgelagerten Prozess zu bewegen. Er tritt in zwei Formen auf: als internes Kanban zwischen Prozessen und als Lieferanten-Kanban für externe Zulieferer.
- Signal-Kanban. Er kommt bei Großserienfertigung zum Einsatz, etwa bei einer Stanzpresse mit kurzen Taktzeiten und langen Rüstzeiten. Er löst die Produktion aus, sobald eine Mindestanzahl an Behältern erreicht ist.
Dieselbe Seite merkt an, dass Karten die häufigste Form sind. Eine Karte kann Teilebezeichnung und Teilenummer, den Lieferanten, die Verpackungsmenge, den Lagerplatz und die Adresse des verbrauchenden Prozesses enthalten. Ein Barcode ist optional. Weitere Formen sind dreieckige Metallplatten, farbige Kugeln und elektronische Signale. Die Form spielt keine Rolle. Entscheidend ist die Regel: Kein Signal, keine Produktion.
Wie funktioniert ein Kanban-System?
Man nehme zwei Prozesse: einen liefernden Prozess und einen verbrauchenden Prozess. Dazwischen steht ein kleines Supermarkt-Lager mit einem definierten Puffer voller Behälter.
- Der verbrauchende Prozess entnimmt dem Supermarkt einen vollen Behälter.
- Die Entnahme-Kanban wird abgenommen. Laut der Beschreibung im Lexikon wird sie entfernt, sobald das erste Teil des Behälters verwendet wird, und zurück zum Supermarkt gebracht. Eine Produktions-Kanban wird entfernt, wenn ein Behälter entnommen wird, und löst damit die Nachproduktion aus.
- Die Karte wandert zum liefernden Prozess und teilt ihm mit, was zu fertigen ist: Teil, Menge, Zielort.
- Der liefernde Prozess fertigt einen Behälter und bringt die Karte daran an.
- Der volle Behälter kommt in den Supermarkt, und der Regelkreis ist geschlossen.
Die Anzahl der Karten im Regelkreis begrenzt den Bestand. Sind alle Karten an vollen Behältern, stoppt der liefernde Prozess, denn ihm fehlt die Freigabe. Dieser Stopp ist kein Fehler. Er verhindert die Überproduktion. Liegen dagegen alle Karten beim Lieferanten, droht dem verbrauchenden Prozess, leerzulaufen, und der Regelkreis braucht Aufmerksamkeit.
Ein Kanban-Board funktioniert nach derselben Logik, nur in anderer Form. Es zeigt jede Stufe als Spalte, und jede Spalte hat ein Limit. Das Kaizen Institute beschreibt die WIP-Limits (Work in Progress) als harte Obergrenze dafür, wie viele Karten eine Spalte aufnehmen darf, und nennt sechs Prinzipien: den Workflow visualisieren, die Arbeit im Fluss begrenzen, den Fluss steuern, Richtlinien explizit machen, Feedback-Schleifen einbauen und gemeinsam verbessern. Fertigungsteams nutzen oft beides: Karten für die Materialnachschub und ein Board, um den Auftragsstatus darzustellen.
Wie richten Sie Karten und Limits ein?
Beginnen Sie mit einem Fluss, nicht mit dem ganzen Werk.
- Wählen Sie den Fluss. Nehmen Sie eine Teilefamilie mit gleichmäßiger Nachfrage und klar definiertem liefernden und verbrauchenden Prozess. Seltene Teile in ungewöhnlichen Größen eignen sich zum Start schlecht.
- Erfassen Sie den aktuellen Workflow. Halten Sie fest, wie sich das Material heute tatsächlich bewegt, nicht wie es die Vorgabe beschreibt. Auch das Kaizen Institute empfiehlt diesen ersten Schritt für jedes Kanban-System.
- Legen Sie Behälter und Mengen fest. Definieren Sie einen Standardbehälter und eine feste Verpackungsmenge. Eine Karte steht für einen Behälter.
- Gestalten Sie den Puffer. Geben Sie dem Supermarkt einen markierten Platz und einen festen Stellplatz für jede Teilenummer. Markieren Sie das Maximum.
- Gestalten Sie die Karte. Nennen Sie Teilebezeichnung und Teilenummer, die Menge, den Lieferanten und den Verbraucher. Halten Sie die Karte so einfach, dass sie auf einen Blick lesbar ist.
- Legen Sie die Anfangszahl der Karten fest. Nutzen Sie die Überlegungen im nächsten Abschnitt.
- Formulieren Sie die Regeln. Zum Beispiel: Keine Karte, keine Produktion. Karten kehren in der Reihenfolge zurück, in der sie entnommen wurden. Eine Karte verlässt niemals den Regelkreis.
- Starten Sie gemeinsam mit dem Team. Schulen Sie die Mitarbeitenden, die die Karten täglich nutzen, und erklären Sie, was ein Stopp bedeutet.
- Prüfen Sie in festem Rhythmus. Kontrollieren Sie jede Woche Fehlbestände, Warteschlangen und Leerlaufzeiten und passen Sie die Einstellungen an.
Wie bemessen und optimieren Sie das Limit?
Keine der beiden Quellen nennt eine universelle Formel für die Anzahl der Karten. Das Lean Enterprise Institute stellt fest, dass im einfachsten Fall eine Karte einem Behälter entspricht. Das Kaizen Institute rät, das erste Limit niedriger anzusetzen, als es sich angenehm anfühlt, und es als Hypothese zu behandeln, die sich überprüfen lässt, nicht als feste Regel. Die Kartenzahl ist also etwas, das Sie im Betrieb herausfinden.
Ein praxistauglicher Weg zur ersten Zahl: Fragen Sie, wie viele Behälter der nächste Prozess verbraucht, während ein Behälter nachproduziert und zurückgebracht wird.
- Messen Sie die Wiederbeschaffungszeit: vom Moment, in dem eine Karte abgenommen wird, bis zum Moment, in dem ein voller Behälter wieder im Supermarkt steht.
- Messen Sie die Verbrauchsrate: verbrauchte Behälter pro Stunde.
- Multiplizieren Sie beide Werte. Das ist die Anzahl der Behälter, die der Verbraucher benötigt, um einen Regelkreis zu überbrücken.
- Addieren Sie einen kleinen Sicherheitspuffer, etwa einen Behälter, und reduzieren Sie ihn dann schrittweise, sobald der Regelkreis stabil läuft.
Das ist eine Faustregel, kein Standard. Überprüfen Sie sie, sobald sich Nachfrage, Behältergröße oder Wiederbeschaffungszeit ändert. Fügen Sie nicht jedes Mal Karten hinzu, wenn die Linie stillsteht. Ein Stillstand ist ein Hinweis auf eine Ursache, etwa einen langen Rüstvorgang oder eine unzuverlässige Maschine. Zusätzliche Karten verdecken die Ursache und bringen genau den Bestand zurück, den Sie abbauen wollten.
Beispiel: Eine Schleife bemessen
Dies ist eine Veranschaulichung mit erfundenen Zahlen.
Eine verbrauchende Station verarbeitet 40 Teile pro Stunde. Ein Standardbehälter fasst 20 Teile, also verbraucht die Station 40 ÷ 20 = 2 Behälter pro Stunde. Das Team misst die Wiederbeschaffungszeit mit 1,5 Stunden.
- Während einer Schleife verbrauchte Behälter: 2 × 1,5 = 3.
- Mit einem Sicherheitspuffer von 1 Behälter: 4 Karten.
- Begrenzung des Work in Progress: 4 × 20 = 80 Teile.
Nach vier Wochen ohne Fehlbestände untersucht das Team den längsten Abschnitt der Schleife: eine Wartezeit von bis zu 45 Minuten auf den Gabelstapler. Sie vereinbaren eine feste Abholung alle 15 Minuten, wodurch sich die Wartezeit auf höchstens 15 Minuten verkürzt. Die Schleife verkürzt sich damit um 30 Minuten auf 1 Stunde.
- Neuer Verbrauch während einer Schleife: 2 × 1 = 2 Behälter.
- Mit dem gleichen Puffer von 1: 3 Karten.
- Neue Begrenzung: 3 × 20 = 60 Teile.
Der Bestand in der Schleife sinkt von 80 auf 60 Teile, eine Reduzierung um 25 %. Zudem ist die Ursache der Verzögerung beseitigt und nicht nur verdeckt. Reale Schleifen haben ungleichmäßige Nachfrage und schwankende Zeiten. Testen Sie die Zahlen deshalb an Ihrer eigenen Linie.
Häufige Fehler
- Karten bei jedem Stillstand hinzufügen. Dadurch geht das Signal verloren. Suchen Sie stattdessen die Ursache.
- Karten ohne Disziplin. Wenn ohne Karte produziert wird, arbeitet das System nicht mehr nach dem Holprinzip.
- Zu viele Teilenummern gleichzeitig. Beginnen Sie mit wenigen Teilen mit hohem Volumen und nehmen Sie weitere hinzu, sobald die Schleife funktioniert.
- Unmarkierte Puffer. Ohne markierten Platz und festgelegtes Maximum sieht niemand, wann die Begrenzung überschritten wird.
- Keine Überprüfung. Die Nachfrage ändert sich. Eine einmal bemessene und nie überprüfte Schleife gerät aus dem Gleichgewicht.
- Den Engpass ignorieren. Legen Sie die erste Schleife um den Prozess, der Ihren Engpass versorgt, denn dort kosten Bestände und Stillstände am meisten.
- Kanban für alles verwenden. Teile mit seltener, unregelmäßiger Nachfrage lassen sich oft besser planen als lagern.
Wie Software helfen kann
Kanban steuert die Nachschubversorgung, doch die Linie folgt weiterhin einem Produktionsplan, und dieser ändert sich im Laufe der Schicht. Software kann den aktuellen Plan als Aufgaben für jeden Arbeitsplatz anzeigen und zeigen, wie weit die Arbeit fortgeschritten ist. Die Polaris Operator von iFAKT bringt Produktionspläne als zeitbasierte Aufgaben in die Halle und meldet den Fortschritt in Echtzeit zurück an die Planung. Setzen Sie Karten dort ein, wo sie gut funktionieren, und nutzen Sie Software, um den Plan im Rahmen der kontinuierlichen Verbesserung mit dem Shopfloor zu verbinden.
Nächster Schritt
Wählen Sie eine Teilefamilie mit gleichmäßiger Nachfrage, messen Sie die Wiederbeschaffungszeit und die Verbrauchsrate und legen Sie die erste Kartenanzahl mit einem Sicherheitspuffer von eins fest. Überprüfen Sie die Schleife nach vier Wochen und senken Sie die Begrenzung, wenn Kanban in der Fertigung ohne Fehlbestände funktioniert.