Fertigungssteuerung mit dem KANBAN-Verfahren –Ziele, Prinzipien, Chancen und Grenzen

Dipl.-Ing. Jens Lopitzsch4. Industriearbeitskreis „Produktionslogistik für variantenreiche Serienfertigung“GfA Elektromaten, Düsseldorf, 16. März 2005

Bild 1J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Inhalte

• Zielsystem der Produktionslogistik

• Lager- versus Auftragsfertigung

• Prinzipien, Vor- und Nachteile der Kanban-Steuerung

• Grundlagen zur Verbesserung der Kanbanfähigkeit

• Einordnung der Kanban-Steuerung in die Gesamtaufgabe Fertigungssteuerung

• Varianten der Kanban-Steuerung

Bild 2J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik D4046APP

geringeBestände

kurzeDurchlauf-

zeiten

hoheAuslastung

hoheTermin-

treue

Wirtschaft-lichkeit

Zielsystem der Produktionslogistik

KUNDE

BETRIEB

[Wiendahl]

Bild 3J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Zusammenhang zwischen Bevorratungsstrategie und Fertigungstyp [nach Eidenmüller]

Beschaffung Fertigung Montage Versand

Bevorratungs-strategieFertigungauf Lager

kunden-auftragsbezogeneMontage

kunden-auftragsbezogeneProduktionkundenauftrags-bezogene Beschaffungund Produktion

Lief

eran

t

Kun

de

Lager- oder Programmfertigung(kundenanonym)

Kundenauftragsfertigung(kundenbezogen)

KundenentkopplungspunktZwischenlagerpunkt

Durchlaufzeit

Termintreue

Bestand

Auslastung

Bild 4J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Prinzipien der Kanban-Steuerung

11.240

Grundprinzipien:

1. Entkoppelung jedes Arbeitssystems von seinem Nachfolger

2. Bevorratung aller Varianten

3. Materialentnahme und Produktion nur bei Bedarf

4. Dezentralisierung der Bestandsverantwortung

AS : Arbeitssystem

K : Kunde

: Informationsfluss

: Materialfluss

: Lager

: Varianten,

KAS 1 AS 2 AS 3

Organisation der Produktion nach dem SupermarktprinzipKANBAN-Idee:

Bild 5J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Vor- und Nachteile der Kanban-Steuerung

NachteileVorteile

Extrem kurze Lieferzeit

Extrem hohe Liefertreue

Hohe Bestandskosten

Wenig Varianten

Transparenz

Einfachheit

Keine Lieferfähigkeit bei leeren Kanban-LagerplätzenDer KANBAN-GAU:

Kunden-sicht

Betriebs-sicht

Keine Individualisierbarkeit

AS : Arbeitssystem

K : Kunde

: Informationsfluss

: Materialfluss

: Lager

: Varianten,

KAS 1 AS 2 AS 3

Bild 6J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Zusammensetzung des mittleren Lagerbestands eines Artikels im KANBAN-Lager

KA

NB

AN

-Lag

erbe

stan

dei

nes

Art

ikel

s [M

E]

Sicherheits-bestand

Bedarfs-rate

Wiederbe-schaffungszeit

Liefer-zeitpunkt

Zeitpunkt der Auftragserzeugung

(Absenden des KANBANs)

mittlererLagerbestand

Zeit [BKT]

Lagerzugangs-Menge

(KANBAN-Los)

Los-bestand

Die Kapitalbindungskosten hängen vom Losbestand, vom notwendigenSicherheitsbestand und von der Anzahl der zu lagernden Varianten ab.

[Wiendahl]

Bild 7J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Zeitanteile der Wiederbeschaffungszeit im KANBAN-Regelkreis

Auftragsfluss mit MaterialAuftragsfluss ohne Material

QuelleArbeits-system

3

SenkeKunde

1

1

2 4

3

1 2 4Informationslaufzeit (Übergabe des KANBANsvon Senke an Arbeitssystem,Übergabe von Arbeitssystem an Quelle)

Übergangszeit (Warten auf Transport, Transport, Warten auf Bearbeiten)

Durchführungszeit (Rüsten, Bearbeiten)

Einlagerungszeit (Warten auf Transport, Transport)

Bild 8© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Durchlaufzeit und Übergangszeit alsLogistische Kennlinien

G3170SW_Lp

Bestand [Std]

Leis

tung

[Std

/BK

T]D

urch

lauf

zeitg

röße

n [B

KT]

Leistung

Übergangszeit

Durchlaufzeit

BImin

ZAUm

Idealer MindestbestandMittlere Auftragszeit

IdealerMindestbestand BImin

Maximale Leistung

Durchführungszeit

TransportzeitMindest-

durchlaufzeit

BImin = ZAUm + + ZTRm

ZAUs2

ZAUm

ZAUs

ZTRm

Standardabweichung der AuftragszeitMittlere Transprotzeit

Idealer Mindestbestand:

[Nyhuis]

Mittelwert und Streuung der Auftragszeit bestimmen entscheidend die erreichbare mittlere Durchlaufzeit

Bild 9J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Sicherheitsbestandsrelevante Planabweichungen des Zu- und Abgangs im allgemeinen Lagermodel

Bes

tand

Zeit

MA-maxSB

LiefermengenabweichungB

esta

nd

Zeit

TA+max • BRm

BRm

SB

Bedarfsabweichungen

Zeit

Bes

tand

SB

BRm

WBZ

BRmax

(BRmax – BRm)• WBZ

BRm

SB

TA+max

MA-max

BRmax

WBZ

: mittlere Bedarfsrate

: Sicherheitsbestand

: max. positive Terminabweichung

: max. negative Mengenabweichung

: maximale Bedarfsrate

: Wiederbeschaffungszeit

WBZ

Lieferterminabweichung

Lager-zugangs-Menge

(KANBAN-Los)

Abw

eich

unge

n im

Zug

ang

Abw

eich

unge

n im

Abg

ang

(Grund: Verbrauchsschwankungen in der Senke)

(Grund: Schwankungen der Wiederbeschaffungszeit) (Grund: Über- oder Unterlieferung)

TA+max

Anforderungen

[Nyhuis]

Bild 10J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Rahmenbedingungen

Förderliche Rahmenbedingungenfür den Einsatz der Kanban-Steuerung

Qualitätssicherung durch Selbstkontrolle am Arbeitsplatz

Auswirkung

Beherrschte Prozesse

Kleine Liefermengen-abweichungen

Geringe Variantenvielfalt

Geringe Verbrauchsschwankungen

Hohe Verfügbarkeit der Arbeitssysteme

Ausreichende Kapazitätsreserven

Niedrige Bedarfs-

schwankungen

Niedrige Liefertermin-

abweichungen

Ziel

Reduzierung des

Sicherheits-bestands

Hohe Stückzahlen

Niedrige Durchführungszeitenund niedrige Rüstzeiten

NiedrigeAuslastungsziele

Kurze Wiederbeschaffungszeit

Hohe Bedarfsrate

Kleine Kanban-Losgröße

Reduzierung des

Losbestands

Bild 11J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Ein Modell der Fertigungssteuerung

: Aufgabe: Differenz

: Stellgröße: Wirkrichtung

: Zielgröße: Regelgröße

Plan-Abgang

Plan-Reihenfolge

Kapazitäts-steuerung

Reihenfolge-bildung

Ist-Abgang

Ist-Reihenfolge

Termintreue

Reihenfolge-abweichung

Rückstand

Plan-Zugang

Auftrags-erzeugung

Auftrags-freigabe

Ist-Zugang

Bestand

AuslastungDurchlaufzeit

Bestand

11.239SW

[Lödding]

Bild 12J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Verfahren der Fertigungssteuerung [Lödding]

Bestellbestands-verfahren

Kanban

MRP II

Fortschritts-zahlen

etc.

Leistungs-maximierendRückstands-regelnd

First in First out

Frühester Plan-EndterminGeringsterRestschlupf

Conwip

Engpass-Steuerung

BOA

Auftragsfreigabe nach Termin

etc.

Kapazitäts-steuerung

Reihenfolge-bildung

Auftrags-freigabe

Auftrags-erzeugung

WorkloadControl

Plan-Abgang

Plan-Reihenfolge

Ist-Abgang

Ist-Reihenfolge

Termintreue

Reihenfolge-abweichung

Rückstand

Plan-Zugang

Ist-Zugang

BestandAuslastung

Durchlaufzeit

Bestand

Längste OperationszeitRüstzeit-optimierend

etc.

Das Kanban-Verfahren löst nur eine von insgesamt vier Aufgaben der Fertigungssteuerung

Bild 13J. Lopitzsch© Institut für Fabrikanlagen und Logistik

Varianten der Kanban-Steuerung

neu

[Lödding]

e) Minimal Blocking

b) Zwei-Karten-Kanban

a) Ein-Karten-Kanban

d) Sicht-Kanban

c) Behälter-Kanban AS 2 AS 1 K

KAS 1 AS 2

4 46 63 5 5

AS 2 AS 13 3 3

3 3 3

2 2 2

2 2 2

1 1 1

1 1 1

K

AS 1 AS 2 AS 3

4

3

65

2

1 2 3 1 2 3 2 3K

1

KAS 2 AS 1

32121321

TK TK PK PK TKPK PK PK PKTK

PK PK

4

123567

8

AS : Arbeitssystem

K : Kunde

: Varianten A, B,

: Lager 3 2 1

: Rohmaterial

: Einzelteile

: Behälter

: Kanban-Tafel

PK

321

: Produktions-kanban

TK : Transport-kanban

, : Kanbans derVaranten A, B

1

2

3

Für weitere Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung

Produktionstechnisches Zentrum HannoverInstitut für Fabrikanlagen und LogistikSchönebecker Allee 230823 Garbsen

Dipl.-Ing. Jens Lopitzsch Durchwahl: 0511 / 762-3256lopitzsch@ifa.uni-hannover.de

Tel.: 0511 / 762-2440Fax.: 0511 / 762-3814www.ifa.uni-hannover.de

Weitergehende Literatur

1. Logistische KennlinienNyhuis, P.; Wiendahl, H.-P.; 2. erweiterte Auflage, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2003.

2. Verfahren der FertigungssteuerungLödding, H.; Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2004.