Inhaltsübersicht
I. Motivation
II. Dezentrales
Pull-Prinzip als Grundkonzept
III. Funktionsweise
der Kanban-Steuerung
IV. Einsatzvoraussetzungen
V. Gestaltung
von Kanban-Systemen
VI. Kritische
Würdigung
I. Motivation
Zu Beginn der 1950er-Jahre entwickelte Toyota in Japan das
Kanban-System zur Planung und Steuerung des Materialflusses in der Produktion (Monden, Y.
1981c; Ohno, T.
1986). Im Rahmen der Materialflusssteuerung ist die zeitliche und sachliche
Struktur der Beschaffung, Fertigung und des Transports der im Unternehmen
eingesetzten Materialarten festzulegen. Kanban-Produktionssysteme zielen darauf
ab, die Lagerbestände und damit die Kapitalkosten dadurch abzusenken, dass
Materialien und Produkte nicht mehr in großen Mengen vorproduziert werden,
sondern erst dann gefertigt und montiert werden, wenn sich der Bedarf
konkretisiert hat (Bitran, G.
R./Chang, L. 1987; Monden, Y.
1981a). Auf Endproduktebene wäre diese Konkretisierung das Vorliegen von
Kundenaufträgen, auf Zwischenproduktebene das durch den tatsächlichen
Materialverbrauch implizierte Sinken des Lagerbestands auf ein bestimmtes
Mindestniveau. Ein Lagerbestand von 0 – wie bei Just in Time-Konzepten häufig
als Idealfall unterstellt – wird sich bei Kanban aufgrund der unterliegenden
Steuerungsphilosophie normalerweise nicht realisieren lassen. Dennoch ist die
Kanban-Steuerung sicherlich eines der wichtigsten Instrumente zur Realisierung
der Just in
Time-Produktion (Soom, E.
1986). Die durch die Einführung des Kanban-Systems erzielte
Lagerbestandsreduktion in japanischen Unternehmen wird in empirischen Studien
mit 16 – 45% angegeben (Hall, R. W.
1983; Gupta, Y.
P./Gupta, M. 1989b).
Neben diesem unmittelbaren Kosteneffekt durch geringere
Lagerbestände existiert noch der mittelbare Effekt, dass Lagerflächen
eingespart werden und somit die kurzfristig fixen Lagerkosten (kalkulatorische
Abschreibungen, Zinsen auf Gebäude und Flächen etc.) mittelfristig sinken.
Tatsächlich waren in Japan die Raumknappheit und damit die hohen Kosten für die
Inanspruchnahme von Lagerressourcen ein wichtiger Grund zur Einführung des
Kanban-Systems.
II. Dezentrales
Pull-Prinzip als Grundkonzept
Im Unterschied zu den zentral ausgerichteten Planungs- und
Steuerungskonzepten, wie sie in vielen PPS-Systemen
realisiert wurden, räumt das Kanban-System den dezentralen Stellen
Entscheidungskompetenzen zur Ablaufsteuerung ein. Typisch für die
Kanban-Steuerung ist das so genannte »Pull-Prinzip« (Hol-Prinzip), bei dem
Fertigungsstellen die zur Auftragsbearbeitung erforderlichen Vormaterialmengen
selbstständig anfordern bzw. abholen. Die Zentralinstanz muss lediglich für die
Auftragsimpulse in der Endfertigungsstufe sorgen (vgl. Abb. 1). Dadurch pflanzt sich der Steuerungsimpuls zur
Auftragsbearbeitung, dem physischen Materialfluss entgegengerichtet, durch das
Netz von Produktionsstellen bis zum Rohstofflager fort. Das dagegen in
MRP-Konzepten (MRPII: Material Resources Planning; MRPI: Material Requirements Planning) realisierte »Push-Prinzip«
(Bring-Prinzip) räumt der zentralen Instanz die alleinige
Auftragssteuerungskompetenz ein. Die Zentralinstanz synchronisiert den
Materialfluss und plant zentral das von den einzelnen Stellen herzustellende
Auftragsprogramm. Nach Auftragsbearbeitung werden die erstellten Teile zur
weiterverarbeitenden Stelle transportiert (bzw. in deren Eingangslager
»geschoben«) und die Fertigstellung rückgemeldet. Beim Pull-Prinzip dagegen
erfolgt die Produktion der Vorstufe auf Basis des Verbrauchs der nachfolgenden
Stufe. Diese ist für die Generierung des Auftragsimpulses zur Reproduktion
zuständig. Eine Vorinformation, wann voraussichtlich der Auftragsimpuls
eintreffen wird, erfolgt nicht, sodass für einen reibungslosen Ablauf zumindest
ein kleines Pufferlager vorgehalten werden muss.
Abb. 1: Pull- und Push-Prinzip am Beispiel einer dreistufigen
Fertigung
III. Funktionsweise
der Kanban-Steuerung
Zur Realisierung eines Kanban-Systems wird die
Produktionssteuerung so organisiert, dass ein System vermaschter Auftragsregelkreise entsteht, die ihre Daten,
orientiert an tatsächlichen Materialverbrauchsverläufen, unmittelbar zwischen
der verbrauchenden und der produzierenden Fertigungsstelle austauschen und, dem
Informationsfluss entgegengerichtet, den Materialfluss in Gang setzen. Zur
Kommunikation zwischen den Stellen und als Informationsmedium bedient man sich
zumeist dezentral weitergeleiteter »Steuerungsobjekte« in Form von Kanbans. Kanban bedeutet – aus dem
Japanischen übersetzt – »Schild« oder »Karte« und bezieht sich zunächst auf den
physischen Informationsträger, der die Materialien in einem Behälter qualitativ
und quantitativ identifiziert und gleichzeitig die Auftragserteilung
spezifiziert. Häufig unterscheidet man zwei Arten von Kanbans:
Produktionskanbans, die in der fertigenden Stelle Reproduktionsaufträge
auslösen, und Transportkanbans zur Identifikation von Materialien im
Pufferlager und in weiterverarbeitenden Stellen. Die Abb. 2 zeigt Beispiele für Produktions- und Transportkanbans (Glaser,
H./Geiger, W./Rohde, V. 1992; Lermen, P.
1992; Monden, Y.
1981a; Suzaki, K.
1989).
Abb. 2: Produktions- und Transportkanban
Im weiteren Sinne spricht man auch dann von Kanban-Systemen,
wenn auf den physischen Informationsträger \'Karte\' zugunsten einer
elektronischen Datenübermittlung verzichtet wird und man sich lediglich auf die
zugrunde liegende Semantik dieser
Steuerungsform beschränkt. Sie besteht zum einen darin, dass die
informationellen und materiellen Objekte gekoppelt (\'logisch
zusammengeschweißt\') werden, wie dies in \'traditionellen\' Kanban-Systemen durch
die Kanban-Karte als physischer Steuerungsimpuls realisiert wird. Die
informationellen Objekte sind die Aufträge, die materiellen Objekte repräsentieren
die in den Behältern befindlichen Materialbestände. Semantisch wesentlich ist
zum Zweiten, dass die Objekte dezentral verwaltet werden, und zwar in der
Weise, dass die Stellen, welche eine bestimmte Vormaterialart verarbeitet
haben, auch den Anstoß für ihre Reproduktion geben und dass alle Stellen, bis
auf die Endproduktstufe, auf solche Auftragsimpulse ihrer »Verbraucher«
angewiesen sind, da ihnen ohne diese Beauftragung jede Produktion verboten ist.
Lediglich die Endstufe bekommt ihre Auftragsimpulse von einer außerhalb des
Kanban-Systems stehenden Zentralinstanz. Damit diese Auftragssteuerung nicht zu
Verzögerungen bzw. Fehlmengen und damit zu einem Kollaps in einem Teilbereich
des Fertigungssystems führt, muss in Kanban-Systemen stets die schnelle Bereitstellung
der benötigten Materialien gewährleistet sein.
Abb. 3 zeigt am
Beispiel der Produktion einer Teileart anschaulich, wie dieses
Steuerungsprinzip zwischen zwei Fertigungsstellen funktioniert (Fandel,
G./François, P. 1989; Monden, Y.
1981a; Lackes, 1995).
Hierbei ist ein Zwei-Karten-System unterstellt, das mit den oben beschriebenen
beiden Kanbantypen arbeitet. Im abgebildeten Beispiel beliefert die
Produktionsstelle n-1 die weiterverarbeitende Stelle n mit Vormaterialien. Wenn
die verbrauchende Stelle n ihre Vormaterialien aus einem Behälter entnimmt und
verarbeitet, wird der am Behälter befindliche Transportkanban abgelöst und in
einer Kanban-Sammelbox verwahrt, bis die dort befindlichen Transportkanbans
zusammen mit den zugehörigen leeren Behältertypen zum Pufferlager transportiert
werden. Der Transportkanban enthält im Sinne eines Transportauftrages
Informationen darüber, welches Pufferlager anzusteuern und welches Material zu
entnehmen ist. Im Pufferlager tauscht man den Transportkanban gegen den sich an
den vollen Behältern befindenden Produktionskanban aus, der leere Behälter wird
im Leergutlager abgeliefert, und ein voller Behälter wird an die konsumierende
Stelle n weitertransportiert. Zugleich wird der im Pufferlager abgelöste
Produktionskanban zusammen mit dem leeren Behälter zur reproduzierenden Stelle
n-1 gebracht, wo er, möglicherweise zunächst in einer Sammelbox
zwischengelagert, die Reproduktion einer Behälterfüllmenge anstößt. Ist der
Behälter wieder aufgefüllt, wird er, versehen mit einem den Inhalt
identifizierenden Produktionskanban, ins Pufferlager gebracht.
Abb. 3: Funktionsweise der Kanban-Steuerung
Die Beschreibung der Funktionsweise lässt die beiden
Regelkreise erkennen: den Transportkanban-Kreislauf (T-Regelkreis) zwischen dem
Pufferlager und der weiterverarbeitenden Stelle und den
Produktionskanban-Kreislauf (P-Regelkreis) zwischen der produzierenden Stelle
und dem Pufferlager. Ein Kanban zirkuliert also stets innerhalb eines
Regelkreises zwischen einer Materialquelle und einer Materialsenke. Die
Schnittstelle bildet der Austausch der Kanbans bei der Entnahme im Pufferlager.
Alle Produktionsvorgänge gehen somit auf den Verbrauch von Materialien zurück,
und es entsteht ein System selbststeuernder, vermaschter Regelkreise, die den
Material- und Informationsfluss synchronisieren. Der Primärbedarf der Endstufe
bildet dabei den Eingangsimpuls, der sich, je nach Verbrauch an Vormaterialien,
ohne Eingriffe einer Zentralinstanz dem Materialfluss entgegengerichtet
sukzessive fortpflanzt. Durch das Prinzip der Selbststeuerung werden der
Planungs- und Kontrollaufwand reduziert und die Produktionssteuerung
simplifiziert. Aus organisationstheoretischer Sicht verkörpert die
Kanban-Steuerung ein Instrument der Komplexitätsreduktion.
Charakteristisch für die Kanban-gesteuerte Just in
Time-Produktion ist, dass jeder Behälter mit einer Kanban-Karte
assoziiert werden kann und dass stets mit festen, vorher festzulegenden Losgrößen
produziert wird. Varianten dieses Funktionsprinzips finden sich als Ein-Karten-Systeme oder als
Behälterkanban-Systeme (Lermen, P.
1992; Schonberger,
R. J. 1982).
Ein-Karten-Systeme verzichten auf die Verwendung von
Produktions- oder Transportkanbans bzw. nutzen eigene, durchlaufende Kanbans.
Bei ausschließlicher Verwendung der Transportkanbans erhält die reproduzierende
Stelle ihren Auftragsimpuls, wenn sich leere Behälter im Pufferlager befinden.
Welche Teileart zu produzieren ist, ergibt sich entweder aus dem Behältertyp
oder aus der im Pufferlager verfügbaren jeweiligen Menge. Werden lediglich
Produktkanbans eingesetzt, entsteht eine Informationslücke zwischen dem
Pufferlager und der verbrauchenden Stelle. Wenn die Transportwege eindeutig
sind und die Identifizierung der Teilearten in den angebrochenen Behältern der
verbrauchenden Stelle unproblematisch ist, kann man auf Transportkanbans
verzichten. Werden eigene durchlaufende Kanbans präferiert, so sind sie zumeist
unlösbar an einen Behälter gebunden. Nachteilig kann sich hier auswirken, dass
entweder die Informationen über die verbrauchende Stelle entfällt oder aber die
Gefahr besteht, für jeden Verbraucher eigene Teillagerbestände aufzubauen.
Um die Funktionsfähigkeit der Kanban-Steuerung zu
gewährleisten, sind die folgenden ablauforganisatorischen
Regeln bzw. Invarianten einzuhalten (Lackes, R.
1995; Monden, Y.
1981a; Schonberger,
R. J. 1993; Soom, E.
1986; Wildemann, H.
1983):
-
Die Anzahl der
zwischen zwei Stationen (Stellen) kreisenden Kanban-Karten bleibt ohne Eingriff von außen konstant. Eine Intervention erfolgt selten. Wird eingegriffen,
dann betrifft der Eingriff das Einschleusen neuer bzw. das Eliminieren
bereits vorhandener Karten. Da mit jeder Karte ein (standardisierter)
Behälter und damit eine bestimmte Materialfüllmenge verbunden ist, wird der
maximale Lagerbestand durch die Gesamtzahl der Kanbans determiniert.
-
Ein Fertigungsauftrag
über eine vorher festgelegte Losgröße
kann nur über Kanbans
(Produktions-Kanban im Zwei-Karten-System) erfolgen. Aufträge dieser Art darf
ausschließlich der Materialsverbraucher auslösen. Es werden nur die
Standardbehälter benutzt, und diese sind genau mit der entsprechenden
Füllmenge zu bestücken.
-
Die Materialanforderung
der weiterverarbeitenden Stelle beschränkt
sich auf die Mengen, die tatsächlich verbraucht worden sind. Insb. darf sie
niemals vorzeitig oder mehr Material anfordern. Auf der anderen Seite gilt
für die erzeugende Stelle analog, dass nie mehr als die angeforderten Mengen
und erst nach der konkreten Anforderung produziert werden darf. Eine
vorzeitige Herstellung und selbstverständliche eine Weitergabe fehlerhafter
Erzeugnisse ist unzulässig.
Mit diesen Regeln ist der Entscheidungsspielraum der
dezentralen Stellen auf die Festlegung der Reihenfolge abzuarbeitender
Produktionskanbans beschränkt. Die Auflegungshöhe wird determiniert durch die
vorgesehene Behälterfüllmenge (evtl. ein ganzzahliges Vielfaches davon). Die
Anzahl der Karten (und damit der Behälter) sowie die Behälterfüllmenge
determinieren den Lagerbestand (genauer: den maximalen Lagerbestand) und sind
somit die entscheidenden Gestaltungsparameter des Kanban-Systems. Sie sind vom
Systemdesigner bei der Architektur so festzulegen, dass ein kontinuierlicher
Materialfluss gewährleistet ist und gleichzeitig die Kapitalkosten für die
Pufferläger minimiert werden. Eine zu geringe Anzahl an Behältern birgt die
Gefahr, den Produktionsfluss zu unterbrechen. Zu viele Behälter führen zu
unnötigen Pufferlagerbeständen und dadurch zu erhöhten Lagerkosten. Es hängt
neben den Lagerkosten von den Verbrauchs-, Produktions-, Rüst- und
Transportgeschwindigkeiten und -kosten ab, wie diese Systemparameter
festzulegen sind.
IV. Einsatzvoraussetzungen
Die Kanban-Steuerung ist nicht für alle Teile,
Fertigungsverfahren und Organisationsformen geeignet. Als wichtigste
Einsatzvoraussetzungen werden genannt (Fandel,
G./François, P. 1989; Lermen, P.
1992; Lackes, 1995):
-
Auswahl geeigneter Produkte,
-
geringe Durchlaufzeiten,
-
wirtschaftliche Fertigung kleiner Lose,
-
hohes Qualitätsniveau und
-
flexibler Personaleinsatz.
Bezüglich der Teileauswahl
ist auf standardisierte Teile zu achten, die nur ein geringes Variantenspektrum
aufweisen. Ggf. sind Maßnahmen zur Normung und Typung bzw. Teilefamilienbildung
einzusetzen. Fließgüter und sperrige, großvolumige Materialien sind generell
ungeeignet. Weiterhin sollten die Umschlagshäufigkeit der Teile groß und ihr
Jahresbeschaffungs- bzw.-herstellkostenwert als Indikator für das erschließbare
Rationalisierungspotenzial möglichst hoch sein. Aus Kostengründen überwacht man
auch seltener hergestellte, sehr teure Produkte besser zentral. Bezüglich der
Bedarfsstruktur eignen sich am besten Teile, die einen regelmäßigen
Bedarfsverlauf aufweisen und somit repetitive Prozessabläufe erlauben. Zur
Klassifizierung JIT-geeigneter Teile bietet sich der Einsatz von ABC- und
RSU-Analysen an. Kleinere Schwankungen fängt das Kanban-System durch Erhöhung
bzw. Verringerung der Zirkulationsfrequenz der Kanbans in den Regelkreisen auf.
Gegenüber abrupten, unregelmäßigen Nachfrageschwankungen ist das Kanban-System
jedoch machtlos.
Zwingend erforderlich sind in Kanban-Produktionssystemen
kurze Durchlaufzeiten, um trotz der
relativ späten Beauftragung noch rechtzeitig und kontinuierlich fertigen und
liefern zu können. Die in den Lagerbeständen (»Pufferbestände«) verkörperten
Flexibilitätspotenziale müssen durch bestandsneutrale Flexibilitätsparameter,
wie kurze Durchlaufzeiten oder
flexiblen Personaleinsatz, substituiert werden.
Zur Erhöhung der Reaktionsfähigkeit bezüglich begrenzter
quantitativer Nachfrageschwankungen sind die Losgrößen möglichst niedrig zu halten. Um auch kleine Lose
kostengünstig fertigen zu können, müssen die Rüstkosten gesenkt werden. Da
Rüstprozesse zumeist keinen nennenswerten Materialverbrauch erfordern und sich
die Rüstkosten vielfach proportional zu den Rüstzeiten verhalten, müssen insb.
diese verkürzt werden (zu Einzelheiten vgl. Monden, Y.
1981b u. Monden, Y.
1983).
Die einmal festgelegte Auflegungsgröße bleibt mittelfristig
konstant. Der Durchfluss kann nur durch Veränderung der Auflegungsfrequenz
modifiziert werden. Ein an den Arbeitsgangfolgen ausgerichtetes,
flussorientiertes Layout der Betriebsmittel verringert die Transportkosten und
-zeiten, erleichtert das Materialhandling und bietet einen besseren Überblick.
Bei der Anordnungsstruktur hat sich die U-Form am besten bewährt, weil
hierdurch ein flexibler Personaleinsatz, eine schnelle Reaktion auf
Maschinenstörungen (insb. bei Mehrmaschinenbedienung) und organisatorische
Vereinfachungen ermöglicht werden (Hall, R. W.
1983; Hay, E. J.
1988; Wildemann, H.
1986).
Wegen der relativ geringen Lagerbestände ist ein
Kanban-System anfällig gegenüber Qualitätsmängeln und Maschinenausfällen. Die
hohe Verfügbarkeit der Anlagen kann durch die Berücksichtigung von
Kapazitätsreserven, vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen und
Ausweichaggregate gewährleistet werden. Der hohe Qualitätsanspruch an die Teile
erfordert intensive Qualitätskontrollen bei den produzierenden Stellen.
Mangelhafte Teile dürfen keinesfalls an die nächste Fertigungsstufe
weitergeleitet werden. Zur Qualitätssicherung werden zwei Strategien unterschieden (Monden, Y.
1983):
1.
Die Qualitätssicherung durch eine automatisierte
Prozessüberwachung (»Pokayoke« und »Jidoka«).
2.
Die selbstständige Ausführung manueller
Qualitätskontrollen durch die
ausführenden Arbeitskräfte (Selbstprüfung).
An die Mitarbeiter stellt ein Kanban-System hohe
Anforderungen bezüglich ihrer Einsatzflexibilität, Motivation und
Verantwortung. Die Einsatzflexibilität betrifft nicht nur die Arbeitszeiten,
sondern auch das Ausbildungsniveau. Die Arbeitnehmer sollten in der Lage sein,
an verschiedenen Produktionsstellen einspringen und unterschiedliche Maschinen
bedienen zu können. Weil die Koordination der Tätigkeiten und das Zusammenspiel
der verschiedenen Fertigungsstellen für die Leistungsfähigkeit von
Kanban-Systemen besonders bedeutsam sind, bieten sich Gruppenfertigungskonzepte
in diesem Bereich an. Zur Motivation und Verbesserung des Qualitätsbewusstseins
der Arbeitnehmer tragen differenzierte Prämienlohnsysteme am ehesten bei.
Völlig ungeeignet sind Akkordlohnsysteme.
V. Gestaltung von
KanbanSystemen
Zu den bedeutendsten kurzfristigen Entscheidungsproblemen bei
der Gestaltung von Kanban-gesteuerten Produktionssystemen gehört die Festlegung der Anzahl der in den
selbststeuernden Regelkreisen zirkulierenden Kanban-Karten. Der
Planungshorizont liegt je nach Situation in etwa bei drei bis sechs Monaten.
Innerhalb dieses Zeitraums sollte die Kartenzahl zugunsten eines stabilen,
einfachen Steuerungsmechanismus aufgrund selbststeuernder Regelkreise relativ
konstant gehalten werden. Externe Eingriffe bestehen in Kanban-Systemen also in
der Änderung der Zahl der in den einzelnen Regelkreisen umlaufenden
Kanban-Karten (durch Einschleusen oder Herausnehmen). Zur Festlegung der Anzahl
der in den einzelnen Regelkreisen zirkulierenden Kanban-Karten und damit der
für die Architektur des Kanban-Systems und seiner Leistungsfähigkeit
bedeutsamsten Entscheidungsvariablen existieren folgende Lösungsvorschläge:
1.
Faustregeln wie die so genannte \'Toyota-Formel\',
2.
mathematische Optimierungsansätze und
3.
Heuristiken und Simulationsmodelle.
Die sog. Toyota-Formel zur Berechnung der Kartenzahl, an die
sich die Unternehmenspraxis anlehnt, geht von der zu überbrückenden
Durchlaufzeit und der Nachfragegeschwindigkeit aus. Sie wird unter
Berücksichtigung eines Sicherheitszuschlages zur Behälterfüllmenge in Relation
gesetzt und lautet (Monden, Y.
1981; Sugimori,
Y./Kusunoki, K./Cho, F. et al. 1977; Wildemann, H.
1983):
mit V = Anzahl
der Kanbans
D = Nachfragegeschwindigkeit
(Nachfrage pro
Zeiteinheit)
Tw = Zwischenzeit (Transport-
und Liegezeit)
Tp = Produktionszeit
α = Sicherheitsfaktor
c = Behälterfüllmenge
Die Zeitparameter (Tw + Tp) umfassen alle zur Wiederbeschaffung eines
Behälterinhalts notwendigen Zeiten. Abhängig von der Prozesssicherheit der
Vorstufe wird der Sicherheitsfaktor determiniert. Betrachtet man die Nachfrage-
bzw. Bedarfsgeschwindigkeit und die Behälterfüllmenge als konstant, so ist die
angestrebte Minimierung der Kartenzahl und damit des Lagerbestands nur durch
eine Reduktion der Durchlaufzeiten
und/oder des Sicherheitsfaktors zu bewerkstelligen.
Aus der Toyota-Formel geht nicht eindeutig hervor, welche
Parameter als vorgegebene, konstante Daten und welche als
Entscheidungsvariablen zu betrachten sind. Alle stochastischen Einflüsse sind
lediglich in sehr pauschaler Weise berücksichtigt. Stützt man sich auf
durchschnittliche Vergangenheitswerte zur Ermittlung der verwendeten
Durchlaufzeiten, sind die unterschiedlichen Rahmenbedingungen und Prozessparameter
zu beachten. Des Weiteren beeinflusst die Entscheidung über die Anzahl der
Kanban-Karten die Durchlaufzeit selbst, welche ihrerseits wiederum
Bestimmungsfaktor der Kartenzahl sein soll. Mehrstufige, möglicherweise gar
vermaschte Fertigungsstrukturen werden in der Toyota-Formel implizit als nicht
entscheidungsrelevant erachtet, obwohl doch in realiter stets die Abstimmung
und Harmonisierung aller Stufen des gesamten Produktionssystems für die
Funktions- und Leistungsfähigkeit einer Kanban-Steuerung als besonders
bedeutsam eingeschätzt werden. Trotz der großen praktischen Verbreitung der
Toyota-Bestimmungsformel zeigte sich für konkrete Anwendungsfälle in der
Unternehmenspraxis, dass mit intelligenteren Methoden um bis zu 50% geringere
relevante Lager-, Rüst- und Fehlmengenkosten erzielt werden konnten (Bard, J.
E./Golany, B. 1991).
Mathematische Optimierungsmodelle bilden das zu lösende
Planungsproblem in ein System linearer und nicht linearer Gleichungen und
Ungleichungen ab. Die für die Optimierung aufgestellten Entscheidungsmodelle
zur Architektur von Kanban-Systemen unterscheiden sich im Umfang des Betrachtungsobjekts
(zulässige Produktionsstrukturen, Entscheidungsvariablen) sowie in der
Modellierung der relevanten Rahmenbedingungen und Zielsetzungen (vgl. insb. das
Modell von Bitran, G.
R./Chang, L. 1987 zur Minimierung der maximalen Lagerkosten bei
Einproduktfertigung, das Modell von Bard, J.
E./Golany, B. 1991 zur Minimierung der Gesamtkosten bei
Mehrproduktfertigung für Montageprozesse und das Modell von Lackes, R.
1995 mit expliziter Berücksichtigung von Durchlaufzeiten
für beliebige Fertigungsprozesse).
Obwohl diese Optimierungsansätze keine stochastischen Aspekte
berücksichtigen, ist wegen der für die Kanban-Steuerung erforderlichen
logischen Restriktionen und der bei der Umformung entstehenden binären
Variablen die Lösungskomplexität sehr hoch. Optimierungsmodelle, die auch stochastische Daten, z.B. für die
Endproduktnachfrage oder für Maschinenausfälle, berücksichtigen, sind
aufstellbar, für praktische Problemgrößen aber nicht mehr lösbar. Erwähnt sei
hier insb. das auf Markov-Prozessen aufbauende Entscheidungsmodell von
Wang/Wang (Wang,
H./Wang, H.-P. 1990), dessen Lösungskomplexität selbst bei einfachen
Produktionsstrukturen sehr schnell hochgradig wächst und somit einen
praktischen Einsatz verhindert.
Da aber gerade die Unsicherheit der Bedarfsprognosen der
Kernanstoß für die dezentrale Kanban-Steuerung war, sind Überlegungen
angezeigt, wie man handhabbare Lösungen unter Berücksichtigung stochastischer
Einflussgrößen entwickeln kann. Hierzu bieten sich Heuristiken und
Simulationsmethoden an. Zur Gestaltung des Kanban-Systems sind eine ganze Reihe
von Simulationsuntersuchungen angestellt worden, die die Bedeutung
unterschiedlicher Rahmendaten und Einflussfaktoren erfasst haben (vgl. insb. Gupta, Y.
P./Gupta, M. 1989a u. Gupta,
Y-P./Gupta, M. 1989b; Huang, P.
Y./Rees, L. P./Taylor, B. W. 1983; Kimura,
O./Terada, H. 1981; Lackes, R.
1995; Malek, M.
1988; Zäpfel,
G./Hödlmoser, P. 1992; eine systematisierende Ergebnisübersicht
findet sich in Lackes, R.
1995).
Die Simulationsmodelle zur Architektur von
Kanban-Produktionssystemen können zu wirklichen EDV-gestützten
Entscheidungsunterstützungssystemen erweitert werden, indem Techniken der Künstlichen Intelligenz integriert
werden (Lackes, R.
1995).
VI. Kritische
Würdigung
Die Grundprinzipien der Kanban-Steuerung und des Just in
Time-Konzepts finden sich auch in den Ansätzen des Supply-Chain-Managments
wieder, da auch hier eine bessere Koordination im Materialfluss zwischen
Unternehmungen intendiert ist (Dyckhoff,
/Lackes, /Reese, 2004; Lackes, 2004).
Bei einer kritischen Würdigung des Kanban-Konzeptes lassen
sich folgende Nachteile feststellen (Fandel, G./François,
P. 1989; Hall, R. W.
1981; Lackes, 1995;
Wildemann, H.
1983):
-
Aufwand zur Implementierung der Systemarchitektur und
zur Festlegung der Systemparameter,
-
Kosten zur Schaffung der Einsatzvoraussetzungen, insb.
höhere Kapitalbestände im Anlagevermögen und Qualitätssicherungskosten,
-
Anfälligkeit gegenüber größeren Störungen und
-
Kapazitätsauslastungsprobleme.
Bei Vorliegen der Einsatzvoraussetzungen sind folgende Vorteile zu erzielen:
-
Reduktion der Lagerbestände und damit der
Kapitalkosten im Umlaufvermögen,
-
sichere Lagerbestandsobergrenzen und Vereinfachung der
Bestandsüberwachung,
-
Reduzierung der Durchlaufzeiten und dadurch kürzere
Lieferzeiten,
-
Qualitätsverbesserungen und
-
Vereinfachung der Produktionssteuerung und -planung.
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