Kanban

Kanban ist der japanische Ausdruck für Karte oder Schild. Entsprechend ist das Kanban-System (TPS) ein auf Karten basierendes Instrument zur Steuerung des Material- und Informationsflusses auf Werkstattebene (Fertigungssteuerung). Das Kanban-System übt keine Organisationsfunktion aus, es ist lediglich ein Steuerungsinstrument, welches angewendet wird, um ein Produktionssystem nach dem Just-in-Time-Prinzip zu erreichen . Es wird aber auch als eine Spielart der Just-in-Time Production bezeichnet.

Ziel des Kanban-Systems ist es, auf allen Fertigungsstufen eine mindestbestandsorientierte Fertigungsdisposition einzuführen. Dies geschieht, indem die Materialbestände in Zwischenlagern (Puffer) sowie die Durchlaufzeiten bei trotzdem genauer Termineinhaltung auf ein Optimum reduziert werden, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Flexibilität im Fertigungsbereich angestrebt wird.

Der betriebliche Leistungserstellungsprozess wird im Rahmen der Fertigungsplanung vorausschauend festgelegt. Die Fertigungssteuerung hingegen umfasst grundsätzlich alle Funktionen der Produktion, die sich mit Termin, Mengen, Qualitäts- und Kostenaspekten der betrieblichen Auftragsabwicklung beschäftigen. Bei den Konzepten zur Fertigungssteuerung ist zunächst zwischen zentralen und dezentralen Systemen zu unterscheiden. Bei einer zentralen Fertigungssteuerung werden sämtliche Aktivitäten zur Abwicklung der Fertigungsaufträge von einem über alle notwendigen Informationen verfügenden System festgelegt. Dies geschieht oft mithilfe geeigneter Rechnerprogramme, die als Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme (PPS-Systeme) bezeichnet werden. Zentrale und ggf. rechnergestützte Steuerungskonzepte erstellen auf der Basis von vorher festgelegten Jahresproduktionsprogrammen sowohl die entsprechenden Tagesprogramme als auch die Aufträge für die einzelnen Fertigungsstufen und lasten diese in die Fertigung ein.

Das Kanban-System als dezentrales Konzept zur Fertigungssteuerung wurde in den 1950er-Jahren von dem Japaner Taiichi Ohno bei Toyota entwickelt und basiert auf dem Supermarkt-Prinzip. Darunter wird ein verbrauchsorientiertes System mit folgendem Ablauf verstanden: Alle Material- und Halbfabrikatelager werden in klein gehaltene Zwischen-bzw. Pufferlager umgewandelt. Ein Verbraucher auf der Produktionsstufe n (Kunde im Supermarkt) entnimmt dem Zwischenlager (Regal im Supermarkt) eine bestimmte Art und Menge an Teilen. Diese Lücke wird bemerkt und von der Produktionsstufe n-1 (Angestellter des Supermarktes) kurzfristig wieder aufgefüllt. Dieser 

Vorgang löst auf einer weiter vorgelagerten Produktionsstufe n-2 (Einkäufer im Supermarkt) eine Bestellung bzw. einen Auftrag zur Nachlieferung aus. Auf eine Kurzformel gebracht, lautet das Supermarkt-Prinzip: Produziere heute das, was gestern verbraucht wurde.

Dieses Verfahren der Wiederauffüllung impliziert, dass entsprechend den entstandenen Lücken in den Zwischenlagern pro Tag oder Planungsperiode unterschiedliche Mengen von unterschiedlichen Artikeln bzw. Teilen zu fertigen sind. Auf diese Weise ergeben sich beim Kanban-System die Tagesprogramme für die Produktion quasi automatisch entsprechend dem tatsächlichen Verbrauch. Diese Art der Festlegung des Produktionsprogramms ist jedoch nur sinnvoll, wenn die Umstellzeiten von einem Artikel auf den anderen vernachlässigbar gering sind. Dabei sind nicht nur die eigentlichen Rüstzeiten zu betrachten. Auch notwendige Vorlaufzeiten für vorgelagerte Fertigungsbereiche müssen berücksichtigt werden. Sind diese Umstellzeiten zu lang, wird nicht mehr gefertigt, sobald etwas verbraucht wurde, sondern es werden Mindestbestandsgrenzen eingeführt. Ein Auftrag zum Auffüllen einer Lücke wird also erst dann ausgelöst, wenn eine - häufig visuell gekennzeichnete - Mindestbestandsgrenze erreicht oder unterschritten wurde. Daraus ergibt sich auch die Begründung dafür, dass beim Kanban-System auf Zwischenlager nicht völlig verzichtet werden kann. Diese Lager können jedoch klein gehalten und ohne EDV-Unterstützung rein visuell kontrolliert werden.

Beide beschriebenen Ausprägungen des Supermarkt-Prinzips erfordern für ihre Umsetzung eine besonders hohe maschinelle und personelle Elastizität, wenn nicht zum Ausgleich der täglich schwankenden Kapazitätsauslastung in der Fertigung wieder hohe Lagerbestände aufgebaut werden sollen. Da die Verringerung der Lagerbestände ein erklärtes Ziel des Kanban-Systems (und der Just-in-Time Production) ist, müssen entsprechende Maschinenkapazitäten im Sinne einer Umverteilung von Umlaufvermögen (Lager- und Werkstattbestände) zum Anlagevermögen (Betriebsmittel) geschaffen werden. Die personellen Kapazitäten sind über eine Flexibilisierung der täglichen Arbeitszeit (Entkopplung von Arbeits- und Betriebszeit) zu realisieren.

Das Supermarkt-Prinzip wird auch als Hol-Prinzip oder Pull-Prinzip bezeichnet. In der Literatur findet sich aber auch eine feinere Differenzierung der Begrifflichkeiten. Demgemäß wird die oben beschriebene Art der Materialsteuerung dann als Pull-Prinzip bezeichnet, wenn sie auf den gesamten Materialfluss angewendet wird, wobei der Anstoß stets von der letzten Fertigungsstufe ausgeht. Also: Der Beginn der Produktion erfolgt als Reaktion auf eine Bestellung. Als Hol-Prinzip wird hier lediglich die Materialanlieferung für die nachfolgende Fertigungsstufe verstanden.

Das Kanban-System besteht aus den folgenden Grundelementen:

Bildung vermaschter, selbststeuernder Regelkreise für den gesamten Fertigungsprozess, im Extremfall vom Lieferanten bis zum Endkunden, wobei ein Regelkreis jeweils aus einer Arbeitsstation und einem vorgelagerten Puffer (Zwischenlager) besteht.

  • Implementierung des Hol-Prinzips für die jeweils nachfolgende Fertigungs- bzw. Verbrauchsstufe, wobei diese als (interner) Kunde betrachtet wird (vgl. Kundenorientierung).
  • Flexibler Personal- und Betriebsmitteleinsatz durch teilautonome Arbeitsgruppenkonzepte und flexible Automatisierung der Fertigung.
  • Fertigung von Tageslosen (Losgrößen, die den Bedarf eines Tages abdecken) und Übertragung der kurzfristigen Fertigungssteuerung an die ausführenden Mitarbeiter.

Die Kanban-Karte als Informationsträger nimmt im Rahmen der Fertigungs- und Materialflusssteuerung nach dem Hol-Prinzip eine besonders wichtige Stellung ein. Sie enthält ähnliche Daten wie Fertigungsbegleitpapiere bzw. Werkstattaufträge:

  • Name und Identnummer des Teils oder Artikels;
  • Skizze der Teile;
  • Behälterart und Anzahl der Teile pro Behälter;
  • Herkunft der Teile (herstellende Abteilung oder Lieferant);
  • Empfänger der Teile (verbrauchende Abteilung oder Kunde);
  • Registriernummer und laufende Nummer des Kanbans;
  • Abholzeit (Zeitpunkt, wann die Teile zum Abholen bereitgestellt sein müssen);
  • ggf. zusätzliche Informationen (z. B. Arbeitsanweisungen, Prozessparameter).

Mithilfe der Kanban-Karte werden die Aktivitäten innerhalb des Produktionsprozesses in Form einer rückläufigen Informationsflusskette und einer vorwärtslaufenden Materialflusskette verknüpft. Der Einsatz einer Kanban-Karte erfolgt jeweils zwischen einer materialanliefernden Quelle und einer materialverbrauchenden Senke. Dabei läuft eine Karte jedoch nie über mehrere Regelkreise hinweg. Unter Beachtung dieser Vorschrift führt das Vorhandensein von Zwischenlagern, die gleichzeitig Quelle und Senke sind, zu einer Unterscheidung zwischen zwei Ausprägungen von Regelkreisen und damit auch zu zwei grundsätzlichen Arten von Kanban-Karten. Der Fertigungs-Kanban kursiert zwischen einer produzierenden Stelle (Quelle) und dem Zwischenlager (Senke). Der Verbrauchs- oder Transport-Kanban läuft zwischen dem Zwischenlager (Quelle) und einer verbrauchenden Stelle (Senke) um.

Da im Idealfall das gesamte System der Fertigung und Logistik vom Hersteller bis zum Kunden von einem Netzwerk aus vermaschten Regelkreisen durchdrungen wird, können derartige Quellen und Senken in allen Bereichen der Herstellung und des Handels liegen. Beispiele hierfür sind: Fertigung - Montage, zwei Stufen eines Fertigungsprozesses, Zulieferer - Montage, Zulieferer - Zentrallager, Lager - Verkaufsstelle, Zulieferer - Einzelhandel. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise einer Fertigungssteuerung nach dem Kanban-System wird im Folgenden der prinzipielle Ablauf beispielhaft dargestellt:

  • Nachdem eine Losgröße von einer Stelle (z. B. Vormontage) bearbeitet und abgeliefert wurde, geht ein Mitarbeiter mit einem leeren Standardbehälter und einem Verbrauchs-Kanban zum Zwischenlager.
  • Aus dem Zwischenlager wird ein Standardbehälter mit einem neuen Los entnommen. Der mitgebrachte Verbrauchs-Kanban wird diesem neuen Material zugeordnet. Der ebenfalls mitgebrachte leere Standardbehälter und der dem neuen Material ursprünglich beiliegende Fertigungs-Kanban werden anstelle des entnommenen Materials im Zwischenlager hinterlassen.
  • Der hinterlassene Fertigungs-Kanban dient als Fertigungsauftrag und weist die vorgelagerte, erzeugende Stelle (z. B. Teilefertigung) an, das angeforderte Material bereit- bzw. herzustellen und in der entsprechenden Menge in einem standardisierten Behälter abzulegen. Dieses neue Material wird zusammen mit dem Fertigungs-Kanban in das Zwischenlager gebracht, wo es von der nachgelagerten Fertigungsstufe (Vormontage) mit dem Verbrauchs-Kanban wieder entnommen werden kann.

Im Allgemeinen entspricht die auf einer Karte angeforderte Menge einem Behälterinhalt. Besonders zu beachten ist, dass stets nur Gutteile an die nachgelagerte Stufe übergeben werden dürfen. Die Qualitätssicherung ist also im Rahmen des Kanban-Systems von herausragender Bedeutung, da die Weitergabe von fehlerhaften Teilen das Funktionieren des gesamten Systems gefährdet.

Die Aufgaben der zentralen Fertigungssteuerung im Kanban-System bestehen darin, neue Aufträge einzulasten, den Anlauf der Fertigung eines neuen Teils zu überwachen und bei größeren Störungen 

Einführung der Kanban-Karte als spezieller Informationsträger und als Steuerungsinstrument innerhalb der Regelkreise. Eine Kanban-Karte ist in der Regel jeweils einem standardisierten Behälter, der als Transporteinheit dient, zugeordnet.

im Produktionsablauf einzugreifen. Die Einsteuerung neuer Aufträge erfolgt zunächst konventionell, bis sich die notwendigen Zwischenlager aufgebaut haben. Danach erfolgt der Übergang zur Kanban-Steuerung, indem die notwendige Zahl von Kanban-Karten von der zentralen Fertigungssteuerung ausgegeben wird. Die notwendige Kartenanzahl berechnet sich aus dem Verbrauch pro Planungsperiode, der Anzahl der Teile pro Behälter, der Herstellzeit, den Transportzeiten für Material und Kartenrücklauf. Ein Sicherheitsfaktor, der allerdings sehr gering gehalten wird, ist dennoch notwendig, da ansonsten mit voller Absicht keinerlei Reserven im Hinblick auf Personal, Maschinenzeit oder Stückzahl eingeplant sind.

Ohne detaillierte Erläuterung sei noch erwähnt, dass die Kanban-Regelkreise sowohl die Eigenfertigung als auch die Zulieferer umfassen können. Eine räumliche Nähe und geringe Zahl von Zulieferanten wirkt sich insbesondere im Hinblick auf eine Fertigung nach dem Just-in-Time-Prinzip günstig aus, weil dadurch eine schnelle Reaktion auf Fertigungsschwankungen sowie eine hohe Anlieferfrequenz erreicht werden können. Um auf dieser Basis eine weitere mengenmäßige Variation der Fertigung entsprechend der jeweils aktuellen Nachfrage zu ermöglichen und dabei gleichzeitig den Materialbestand gering zu halten, wird angestrebt, kleinere Losgrößen zu produzieren. Die erforderliche Mengenanpassung erfolgt dabei durch die Erhöhung der Auflagefrequenz, also durch die Erhöhung der Häufigkeit, mit der eine bestimmte Losgröße pro Tag gefertigt wird.

Sind diese Faktoren nicht gegeben, erscheint auch eine Kombination von KanbanPrinzipien mit EDV-unterstützten Systemen durchaus denkbar. Derartige Systeme sind unter der Bezeichnung Synchro-MRP (Materials Resource Planning, Materialbedarfsplanung) oder Synchro-Kanban in Anwendung. Sie übernehmen insbesondere bei der Integration von Zulieferern in das System der Kanban-Steuerung Aufgaben im Bereich des unternehmensübergreifenden Datenaustausches und ermöglichen dadurch auch kurzfristige Termin- und Mengenänderungen.

Auf die speziellen Einführungsvoraussetzungen eines Kanban-Systems soll hier nicht näher eingegangen werden. Sie entsprechen denen der Just-in-Time Production, da das Kanban-System als Steuerungsinstrument für dieses Produktionssystem nach dem Just-in-Time-Prinzip eingesetzt wird. Als wichtigste Bedingung für den Erfolg eines Kanban-Systems sei jedoch die absolute Qualitätssicherheit hervorgehoben. Jede nachfolgende Fertigungsstufe muss die Gewissheit haben, nur einwandfreie Teile von den vorgelagerten Produktionsbereichen zu erhalten. Der Qualitätsaspekt gewinnt seine besondere Bedeutung, weil die meisten auftretenden Probleme bei der Massenfertigung auf mangelhafter Qualität beruhen. Dies trifft speziell auch auf das Kanban-System zu, da hier besonders bei der Fertigung großer Stückzahlen die Sicherheit von hohen Zwischenlagerbeständen zu Recht als unproduktive Verschwendung erkannt und deshalb aufgegeben wird.

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