Materialfluss optimieren – Methoden für mehr Produktivität

Das Materialmanagement sorgt immerhin für die grundlegende Struktur entlang des Fertigungsprozesses: Welche Rohstoffe, Werkstücke und Materialien wurden angeliefert und im Lager eingebucht? Was befindet sich aktuell in der Werkhalle und ist im Verarbeitungsprozess? Und welche Produkte sind fertiggestellt und auf dem Weg durch die Qualitätssicherung zum Kunden?

Was ist die Materialflussoptimierung?

Bei der Materialflussplanung und deren Optimierung geht es darum, bestehende Produktionsprozesse inklusive der beteiligten Lieferketten innerhalb eines Unternehmens systematisch zu analysieren. Auf Basis dieser Analyse wird ermittelt, wo Ineffizienzen bestehen und wie bzw. mit welchen Maßnahmen sich der Materialfluss optimieren lässt.

Dabei werden sowohl der interne als auch der externe Materialfluss ausgiebig analysiert und ausgewertet: Beim innerbetrieblichen Materialfluss handelt es sich um alle Bewegungen von Materialien / Komponenten vom Lager durch die Fertigung bis zum Warenausgang, während der externe Materialfluss alle Bewegungen von Materialien außerhalb des Unternehmens beschreibt. 

Dies kann etwa die Schritte bis zur Anlieferung ins Lager umfassen, aber auch die Logistik für den Transport von Materialien zwischen mehreren Produktionsstätten. Für eine erfolgreiche Produktionsplanung und einen optimalen Materialfluss ist hier essenziell, dass Lagerhaltung, Logistik und Produktionskapazitäten gemeinsam betrachtet und aufeinander abgestimmt werden. Branchenübergreifend kommen hierfür unterschiedlichste (digitale) Lösungen wie etwa Material Management Software und weitere Systeme zum Einsatz.

Warum eine Optimierung des Materialflusses sinnvoll ist

Ein reibungsloser Materialfluss sorgt dafür, dass Materialien, Komponenten und Produkte ohne unnötige Verzögerungen und Verluste durch die Produktion geleitet werden. Dies bietet in der Praxis folgende Vorteile:

• Senkung von Kosten

  Ein optimierter Materialfluss sorgt dafür, dass die exakt benötigten Materialien für die Produktion zur Verfügung stehen und termingerecht verarbeitet werden können. Dadurch werden keine teuren Komponenten verschwendet, gleichzeitig wird auch kein Kapital in überschüssigen Lagerbeständen gebunden.

• Steigerung der Produktivität

  Je besser der Materialfluss in der Produktion organisiert ist, desto präziser können Mitarbeiter und Maschinen eingesetzt werden. Je besser diese ausgelastet werden, ohne dass dabei (teure) Überstunden anfallen, desto höher fällt die Produktivität des Unternehmens aus und desto besser die Wirtschaftlichkeit des Betriebes.

• Verbesserung der Durchlaufzeiten

  Schaffen es Unternehmen, ihren Materialfluss zu optimieren, so werden Wartezeiten oder Engpässe in der Fertigung auf ein absolutes Minimum reduziert. Dank einer exakten und systematischen Planung werden Durchlaufzeiten verringert, was gleichzeitig auch die schnelle und flexible Erfüllung von Aufträgen unterstützt.

• Nachhaltiger Einsatz von Ressourcen

  Eine gute Materialflussplanung steigert die Effizienz der Fertigung und reduziert gleichzeitig die Verschwendung von Materialien. Darüber hinaus entfallen aber auch unnötige Lieferwege, Transporte oder Prozessschritte, wodurch noch mal zusätzlich Emissionen eingespart werden.

Den Materialfluss optimieren – Wesentliche Herausforderungen

Eine Optimierung solcher Prozesse ist gerade für produzierende Betriebe enorm wichtig, kann in der Praxis aber mit mehreren Hürden verbunden sein. Das umfasst erfahrungsgemäß besonders häufig diese Punkte:

• Überproduktion

  Schlechte Planungsdaten können dazu führen, dass es in Fertigungsbetrieben zu einer Überschuss-Produktion kommt, für die keine Nachfrage besteht. Diese muss anschließend eingelagert werden und belegt somit teure Lagerkapazitäten. Gleichzeitig bindet sie wertvolles Kapital.

• Fehlende Transparenz

  Komplexe Lieferketten und eine unzureichende Menge an akkuraten Produktionsdaten können dazu führen, dass die Optimierung der Materialflussplanung an einem Mangel an zuverlässigen Echtzeitdaten aus der Fertigung scheitert.

• Problematische Transportwege

  Je nach Produktionsstandort kann es sein, dass bereits räumliche Gegebenheiten einer effizienten Umstrukturierung von Transportwegen oder Arbeitsstationen im Wege stehen. Diese kleinen oder großen Ineffizienzen können sich schnell aufsummieren und den Materialfluss nachhaltig negativ beeinträchtigen.

• System-Integration

  Schritte zur Automatisierung und Digitalisierung der Produktion sind einerseits mit hohen Investitionen verbunden und erfordern andererseits auch eine fachgerechte Integration vor Ort – sowohl in die IT und Planungstools als auch in die Fertigungsmaschinen und -anlagen.

Um diese und weitere Herausforderungen in der Umsetzung gezielt anzugehen, braucht es sowohl eine klare Vorgehensweise als auch die notwendigen Echtzeit-Daten, um entsprechend fundierte Entscheidungen treffen zu können. Hier spielt der digitale Wandel hin zur Industrie 4.0 eine ganz essenzielle Rolle, die Unternehmen zwingend berücksichtigen und für die eigene Fertigung aufgreifen müssen.

Materialfluss optimieren – Methoden in der Praxis

Für eine wirksame Optimierung des Materialflusses im Betrieb können Unternehmen auf mehrere bewährte Methoden zurückgreifen. 

Digitalisierung & Automatisierung

Viele Maschinen und Anlagen innerhalb der Fertigung erfassen dank ihrer Sensoren automatisch große Mengen an Daten. Zusätzlich können ältere Maschinen, einzelne Arbeitsplätze und weitere produktionsrelevante Anlagen und Systeme mit Sensoren und anderer Messtechnologie ausgestattet werden. 

In Verbindung mit leistungsstarken Software-Lösungen können diese Daten in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. KI-basierte Systeme sind sogar in der Lage, auf Grundlage dieser Daten noch sehr viel differenziertere Szenarien zur Optimierung des Materialflusses zu ermitteln. 

Lean-Management

Bewährte Lean Management-Methoden können dabei helfen, die Effizienz einzelner Prozesse schrittweise zu erfassen und stetig zu verbessern. So eignet sich die Kanban-Methode etwa gut zur Erfassung des Verbrauchs von Materialien bzw. Ressourcen innerhalb der Produktion.

So lässt sich etwa mithilfe eines Kanban-Boards erfassen, welche Lagerbestände bestehen und was für die Fertigung tatsächlich benötigt wurde / wird. Sind diese Materialien aufgebraucht, werden sie rechtzeitig in der erforderlichen Menge nachbestellt. So ist etwa ein konstanter Materialfluss gesichert, ohne dass zusätzliche bzw. überflüssige Lagerkosten entstehen.

Layout-Optimierung / Transportwege

Soll der Materialfluss optimiert werden, müssen interne und externe Logistik zwingend mitgedacht werden. Erfahrungsgemäß lassen sich viele Transportwege vom Lager zur Maschine und darüber hinaus sehr viel effizienter und vor allem kürzer gestalten.

Wichtig für eine solche Planung ist vor allem, welche Maschinen und Anlagen an welchen Arbeitsschritten mit welchen Materialien bzw. Komponenten beteiligt sind. Nutzen Unternehmen die dafür verfügbaren Daten, können etwa Layouts von Fertigungsanlagen entsprechend angepasst werden – dies verkürzt Liefer- sowie Durchlaufzeiten und spart damit sowohl Arbeitszeit als auch Geld.

Datenbasiertes Arbeiten

Die entlang der Fertigung erhobenen Daten schaffen eine wichtige Datenbasis, auf der alle Folge-Systeme wie ERP und MES anknüpfen können und müssen. Anhand dieser Daten ist etwa für das Produktionsmanagement ersichtlich, wo sich welches Teil befindet (Traceability), wie der Produktionsstatus ist und welche Maßnahmen nötig sind. 

Digitale Produktionsleitsysteme helfen bei der Verbesserung der internen Abläufe, optimieren den Ressourceneinsatz und sorgen für eine messbare Steigerung von Produktivität und Effektivität. Wichtig ist dabei auch, dass die Mitarbeiter genau angeleitet werden, wie diese Tools und Daten zu nutzen sind.

Überwachung / Evaluation

Die Erfassung und Auswertung all dieser Anpassungen entlang des Materialflusses ist enorm wichtig. Ziel ist es schließlich, positive Änderungen beizubehalten und eventuelle Fehler in der Implementierung zu vermeiden. Die Echtzeitdaten, die dank der Sensoren laufend erhoben werden, erlauben genau diese Einschätzungen.

Haben sich Durchlaufzeiten verkürzt? Sind Anlagen nun stärker ausgelastet als zuvor? Wie hoch fallen die Lagerbestände aus? Wie viele Aufträge in welchem Umfang konnten zuletzt abgeschlossen werden? All diese Beobachtungen und Erkenntnisse erlauben erneut inkrementelle Anpassungen und Verbesserungen.

Für Fertigungsunternehmen besteht eine wichtige Aufgabe darin, diese Methoden miteinander zu kombinieren und aus den besten Elementen eine erfolgreiche Gesamtstrategie zur Materialflussoptimierung zu schaffen. 

Materialflussoptimierung als laufende Aufgabe

Abschließend ist festzuhalten, dass die Optimierung des Materialflusses im Unternehmen nie ein abgeschlossener Prozess ist. Gerade mit den heute sich immer schneller weiterentwickelnden digitalen Möglichkeiten haben Fertigungsbetriebe aller Größen gar keine andere Option, als Optimierungsprozesse in den eigenen Workflow zu integrieren.

Praktisch: Im Bereich der MES-Lösungen gibt es einzelne Softwaremodule und Systeme, die sich speziell an den Anforderungen verschiedener Branchen und Unternehmensgrößen orientieren. Um Einstiegs- und Hemmschwellen zu minimieren beziehungsweise ganz abzubauen, gibt es Manufacturing Execution Systems für kleine Betriebe, für Mittelständler sowie für große Unternehmen. 

Diese IT-Lösungen bieten den jeweils optimalen Umfang und sind dabei flexibel und natürlich individualisierbar. Für die Unternehmensführung, das Fertigungsmanagement und die Fachkräfte ergeben sich durch den Einsatz dieser Systeme neue Möglichkeiten der zeit- und prozessoptimierten Produktionssteuerung – so gelingt der Weg in Richtung Industrie 4.0.