Heijunka, die Voraussetzung für Kaizen

Seit der Erscheinung des Buchs "Die zweite Revolution in der Automobilindustrie" im Jahre 1991 ist Lean Management für viele Unternehmen die Antwort auf die sich verändernden Herausforderungen der Märkte. Die Autoren Womack, Jones und Ross erzählten einem breiten Publikum die Erfolgsgeschichte von Toyota. Das vorgestellte Allheilmittel "Just-in-time" sollte dazu führen, dass Produkte oder Waren bedarfssynchron zum Kundenbestellverhalten hergestellt und geliefert werden. Die Fehlinterpretation dieses Prinzips führt zur Erzeugung enorm hoher Aufwände in Planung und Disposition. Der flexible Einsatz der Kapazitäten zieht meist zahllose Überstunden, unvorhersehbare Schichtschwankungen und das ständige An- und Abmelden von Leihpersonal nach sich. Dieses Streben nach der „Ausgeglichenen Fabrik“, in der die Kapazität an die Marktnachfrage angepasst wird, beschreibt Eliyahu Goldratt bereits 1984 in seinem Roman „Das Ziel“. Schon damals kommen die Protagonisten in Goldratt ́s Geschichte zu der Erkenntnis, dass das Streben nach der ausgeglichenen Fabrik in die Pleite führt, je mehr man es forciert. Lediglich die Konzentration der Produktionssteuerung auf den taktgebenden Prozess ermöglicht schnelle und variantenreiche Lieferungen. Die Idee der „Theory of Constraints“ (Taktgeberorientierung) mit ihren fünf Fokussierungsschritten war geboren. Dennoch versuchen heute viele Unternehmen durch den Einsatz moderner ERP II Systeme das Ideal der „Ausgeglichenen Fabrik“ zu erzwingen. Ständige Priorisierungen der Auftragsreihenfolge, hoher Aufwand der Kapazitätsplanung durch Kapazitätsverschiebung und hohe Bestände an Halbfertig- und Fertigartikeln sind nach wie vor an der Tagesordnung. Der Einsatz neuer und noch komplizierterer elektronischer Planungssysteme bringt für das variantenreiche Produktspektrum nicht die gewünschten Effekte.

Das ständige Jagen nach reduzierbaren Vorgabezeiten und das kompromisslose Auslasten von vorhandenem Humankapital generiert unbeherrschbare Systeme. Und obwohl die selbstdefinierten Effizienzkennzahlen steigen, fressen die Kosten für steigenden Wohlstand bei gleichzeitig fallenden Produktpreisen die erzielten Realgewinne auf. Methoden werden oft nicht nicht richtig verstanden: So verkommt 5S zu „Putzen und Aufräumen“, Kanban wird zu einer reinen Nachschubsteuerung degradiert und Jidoka ist das Prinzip der Trennung des nichtlaufenden Roboters vom nichtlaufenden Werker durch einen Sicherheitszaun. Es scheint, als wäre Lean für viele Unternehmen einfach nicht geeignet, denn bis heute gibt es nur sehr wenige Unternehmen, die auch nur annähernd Toyotas Denk- und Verhaltensprämissen folgen können. Es tauchen hingegen immer neue Methoden und Bewegungen auf dem Markt der kontinuierlichen Verbesserung auf, die final die Einführung der „lernenden Organisation“ prognostizieren, sich aber mit der Zeit als wirkungslos erweisen. Es stellt sich die Frage, wieso das gut 30 Jahre nach Womacks Buch immer noch der Fall ist.

Schon gut 10 Jahre nach der Erscheinung hatten Experten wie Mike Rother oder Hitoshi Takeda der Lean Community verständliche und praktikable Leitfäden zur Einführung von wirklich fließenden Produktionen gegeben. Mit der Methode Wertstromanalyse/-design beschrieb Rother in seinem Buch „Learning to See“ schrittweise und leicht verständlich einen iterativen Prozess, der aus einer Analyse der Ist-Situation die Handlungsschwerpunkte herausstellt, die für eine gewünschte Soll-Situation gelöst werden müssen. Bereits hier benennt der Autor durch die Einführung der Begriffe „Kundentakt und Taktzeit“ die Synonyme für Nivellierung und Glättung – also der Abkehr von der Fokussierung auf die ausgeglichene Fabrik.

Wohl wissend, dass es kein ideales Kundenbestellverhalten gibt, hatte uns Rother durch den Bezug auf einen konstanten Bedarf für eine konstante Zeit eine Nivellierung und Glättung empfohlen. In seinen Richtlinien für effiziente und kundenorientierte Wertströme ist in den Schritten vier bis sieben die Einführung von Heijunka sogar beschrieben. Beachtung finden diese Regeln in nahezu keinem Informationsfluss im Wertstrom-Mapping. Ganz ähnlich kann man es in einem der Bücher von Hitoshi Takeda nachschlagen. Im Bestseller „Das synchrone Produktionssystem“ beschreibt der Japaner ausführlich, wie und wozu die Einführung einer nivellierten und geglätteten Steuerung notwendig ist und welche Wirkung und Bedeutung sie für alle weiteren Optimierungsschritte und Methoden hat. Das ist Takeda sogar ein ganzes Kapitel wert – und zwar bereits das zweite.

Beschäftigt man sich etwas intensiver mit Heijunka, kann man in den einschlägigen Internet-Suchmaschinen sogar wissenschaftliche Arbeiten und Herleitungen zum Thema finden. In mathematischen Modellen werden Wertströme in linear dynamische Systeme übersetzt und dazugehörige Übertragungsfunktionen berechnet. Spätestens jetzt sind viele Leser von Differentialgleichung und „Fachbegriff-Bingo“ abgeschreckt. Es ist höchste Zeit, dem Thema Heijunka eine Renaissance zu bescheren.

Gleich vorab drei Hinweise. Als erstes muss gesagt werden, dass Heijunka mehr Prinzip ist, als Werkzeug. Das heißt, es ist ein mehr oder weniger planmäßiges Verfahren zum Erreichen eines gewünschten Zustandes. Damit kann Heijunka auch als Erkenntnisweg verstanden werden und es ist nie final-konstant. Aber das ist ja das Kundenbestellverhalten auch nicht, und damit beschäftigt sich Heijunka schließlich. Der zweite Hinweis ist, dass Heijunka kein Problem löst. Das macht auch keine andere Methode. Heijunka zeigt uns dagegen sehr genau, was unsere Probleme sind und wie sich diese auswirken. Zuletzt kann Heijunka die Zukunft nicht voraussagen. Das definierte Muster ist eine Hypothese, dass sich Kunden in Zukunft in einer gleichen oder ähnlichen Weise verhalten, wie sie es heute tun. Ändern Kunden ihr Verhalten, muss auch eine neue Hypothese aufgestellt werden. Damit ist Heijunka unablässig bei der Anwendung von Kaizen.

Benutzt ein Unternehmen Heijunka, dann sieht man meist nur eine Planungstafel oder Holzkisten, die grob betrachtet keine große Intelligenz aufweisen. Man sieht lediglich ein Raster, in dem Fertigungsaufträge an den verschiedenen Wochentagen geplant sind. Bei genauerem Hinschauen lässt sich jedoch die Verbindung von Kundenbestellverhalten und Kapazität des taktgebenden Prozesses erkennen. Für eine festgelegte Zeiteinheit, meist einen Tag, gibt es eine feste Reihenfolge für Kundenaufträge. Diese Reihenfolge spiegelt ein Muster bestimmter Spezifikationen wider, die die Kundenaufträge im taktgebenden Prozess erzeugen. Wie kommt man nun zu diesem Muster?

Vereinfacht ist die prinzipielle Vorgehensweise wie folgt: Die Ermittlung des Taktgebers ist die wichtigste und wahrscheinlich auch größte Herausforderung. In ausgelasteten Systemen ist nämlich jeder Prozess ein Taktgeber, der Begriff „Taktfertigung“ beschreibt es sogar. Damit lässt eine Taktfertigung keine flexiblen Kundentakte zu. Im Umfeld von „high mix low volume“ ist der Taktgeber von außen nicht zu erkennen, und man tendiert fälschlicherweise meist zum Prozess mit der höchsten Bearbeitungszeit. Selbst der größte Bestandsberg hilft da nicht weiter, denn es gibt noch mehr Kriterien, die zur Bestimmung des Schrittmachers notwendig sind. Die klassische Wertstromanalyse mit Papier und Bleistift ist hier wirkungslos, diese ist lediglich in Produktfamilien mit sehr wenigen Varianten und Prozessen hilfreich. Abhilfe schafft eine PQPR-Analyse. Der Begriff PQPR steht für Product-Quantity-Process-Routing. Diese Analyse ist eine Matrixdarstellung aus allen verkauften Artikeln und allen dazugehörigen Arbeitsgängen für einen bestimmten Zeitraum. Der Zeitraum, meist ein Jahr, wird in der Auswertung des Kundenbestellverhaltens (KBV-Analyse) aus der Vergangenheit definiert. Diese Matrix kann verhältnismäßig groß werden. Das sollte aber nicht abschrecken, denn aus ihr kann nahezu alles für die Gestaltung von Wertstömen abgeleitet werden. Ursprünglich als Methode zur Segmentierung der Artikel in sogenannte Produktfamilien entwickelt, ist die eindeutige Bestimmung des taktgebenden Prozesses genauso möglich, wie die Ermittlung des Kapazitätsbedarfes, die Kalkulation der Fertigungskosten auf Artikelebene und viele weitere hilfreiche Auswertungen. Um diese Ergebnisse ableiten zu können, werden für jeden Artikel und jeden Arbeitsschritt die notwendigen Planzeiten für jeweils ein Gutteil ermittelt. Hilfreich ist dabei die Verwendung des 5-Zeiten-Modells. Dieses beschreibt eindeutig die benötigten Ressourcen für manuelle und maschinelle Tätigkeiten in jedem Herstellungsschritt. Hat man einmal den Aufwand zum Füllen der Matrix erledigt, kann jetzt der Taktgeber definiert werden. Hierzu ist die Differenz der Nettokapazitäten des Schichtmodells und der Summe der Arbeitsinhalte zu bilden. Das Delta wird ins Verhältnis zur mittleren Stillstandszeit (interner Rüstanteil) bei Artikelwechsel gesetzt. Im Bezug zum verkauften Bedarf kann jetzt die ideale Losgröße berechnet werden.

Der Prozess mit der größten Losgröße ist der Taktgeber. Sollte es keine Rüstanteile geben, dann ist der durchsatzbestimmende Prozess der Taktgeber. Dieser Taktgeber bestimmt die komplette Performance des Wertstroms. Neben Losgröße und Durchsatz sind die Durchlaufzeit, die Bestände und die tatsächlichen Fertigungsosten von diesem Prozess abhängig. Läuft dieser Prozess nicht oder nicht optimal, dann ist immer die ganze Linie betroffen. Der Verlust einer einzigen Minute im Taktgeber ist der Verlust einer Minute in einem jedem Prozess der Kette. Dagegen ist der Verlust oder die Einsparung einer Minute in einem Nicht-Taktgeber eine Fiktion. Per Definition hat ein Nicht-Taktgeber stets nicht nutzbare Überkapazität. Hat man schließlich den Taktgeber gefunden, können die Tagesmenge und die Auftragslosgröße für den kompletten Wertstrom in der Anzahl der Slots festgelegt werden. In einer Serienfertigung mit nur einem Artikel wäre man nun fertig und das so genannte Nivellierungsmuster wäre das Ergebnis.

Um nun ein Muster für die Heijunka-Planung bei sehr vielen Varianten zu finden, wird lediglich der Taktgeber weiter analysiert.

Jeder Prozess hat ein Glättungsmuster. Dieses wird durch die Art und Weise seiner Verrichtung, für die er konzipiert und ausgelegt ist, bestimmt. Beispielsweise hat ein Härteofen das Härten von Artikeln zu Aufgabe. Wenn das unter verschiedenen Temperaturen zu erledigen ist, dann können die jeweiligen Temperatureinstellungen (Kriterien) ein Muster sein. Dem Ofen ist die Stückliste eines Artikels egal, wichtig ist diese für das Härten nicht. Genauso verhält sich das mit einer Fräs- oder Drehmaschine. Zum Bearbeiten von Artikeln wird meist eines oder mehrere Werkzeuge benötigt. Sind diese für eine Gruppe von Artikeln nahezu identisch, ist der Maschine egal, welche Stückliste in ein Rüstcluster (Kriterium) fällt. Vielleicht ist noch die unterschiedliche Bearbeitungszeit ein Kriterium.

Das Produktionsmuster beschreibt also die Gleichheit von Artikelspezifikationen in einer Verrichtung. Es ist stücklisten- und mengenunabhängig. Eine Unterscheidung in „Renner und Penner“ ist für die Auftragsplanung damit nicht mehr notwendig. Die zu stellende Frage ist nur noch, wie viele Stücklisten durchschnittlich pro Tag (Schicht, Woche) in ein Kriterium fallen. Fertig ist das Glättungsmuster. Um nun mit einer Auftragsplanung mit Heijunka zu beginnen, ist als letztes noch die Glättungszeit zu bestimmen. Diese ist notwendig, um die Auftragsberge in die Auftragstäler zu schieben. Die Anzahl der Glättungstage (Schichten, Wochen) hängt dabei von der größten Auftragsspitze (siehe KBV-Analyse) ab. Das Verhältnis der Spitze zum durchschnittlichen Bedarf definiert die Anzahl der Glättungstage. Nach dem Gesetz der großen Zahlen stabilisiert sich nun die Wahrscheinlichkeit dieses Glättungsmusters, solange das Kundenbestellverhalten, bezogen auf die Kriterien des Glättungsmusters, nahezu konstant bleibt. Das ist kein Zufall, sondern Stochastik. Auf gut Deutsch würde man sagen, dass auf einen Berg immer ein Tal folgt und dass sich diese im Durchschnitt aufheben.

Ist die Auftragstafel oder die Heijunka-Box beschriftet, kann mit der Auftragsplanung begonnen werden. Zum Befüllen muss sich der Disponent jetzt lediglich an die Reihenfolge dreier Regeln halten:

1. Jeder Fertigungsauftrag belegt einen Slot (Losgröße ist für jeden FAUF konstant).
2. Die Anzahl der Slots ist durch den Taktgeber bestimmt (keine Überplanung).
3. Die Einlastung eines Fertigungsauftrages erfolgt im letztmöglichen freien Slot, bezogen auf den Liefertermin (Rück- wärtsterminierung-Vorwärtseinlastung, Fertigungsdurchlaufzeit beachten).

Solange die Disposition Fertigungsaufträge nach dieser Regel einplanen kann, muss nicht reagiert werden. Erst wenn nicht mehr gesteckt oder ein vordefinierter Füllgrad erreicht wird, muss gehandelt werden. Ein einmal geplanter Fertigungsauftrag wird nur dann verschoben, wenn ein Kunde seinen Auftrag storniert oder sehr weit in die Zukunft verschiebt. Das Abarbeiten der Aufträge ist nun Sache der Fertigung. Diese muss sich natürlich auch an Regeln halten:

1. Nehme an der "Heute-Linie" immer den nächsten Auftrag aus dem Heijunka- Board, greife in den nächsten Tag, wenn "Heute" leer ist.
2. Arbeite pro Tag so viel wie mögliche Aufträge ab.