Wertstrom lernenWertstrom simulieren: Streuung, Puffer und Engpass sichtbar machen
Die Wertstromkarte rechnet mit Mittelwerten: eine Zykluszeit je Prozess, ein Bestand je Lager. In der Realität streuen Zeiten, Maschinen fallen aus, Lose warten vor dem Engpass. Eine Simulation lässt Stück für Stück durch die Karte laufen und zeigt, was die Mittelwerte verbergen.
Was die statische Karte nicht sieht
Die Zeitlinie der Wertstromanalyse addiert Bearbeitungszeiten und Reichweiten der Bestände. Sie beantwortet, wie lange ein Stück heute im Mittel braucht, aber nicht, wie stark das schwankt, ob ein Puffer leerläuft oder warum vor dem Engpass immer mehr liegt. Drei Effekte fehlen: die Streuung der Zykluszeiten, die Kopplung der Prozesse über begrenzte Puffer und die Zufälligkeit von Störungen und Ausschuss.
Die Kingman-Formel beschreibt den ersten Effekt: Die Wartezeit vor einer Station wächst mit der Auslastung überproportional und mit dem Quadrat der Streuung. Eine Station mit 90 % Auslastung und moderater Streuung hat im Mittel das Neunfache ihrer Bearbeitungszeit als Wartezeit vor sich.
Wie die Simulation die Karte liest
Der Wertstromdesigner baut aus dem Hauptpfad eine Kette aus Stationen und Puffern. Jeder Prozess mit Zykluszeit wird eine Station mit Maschinenzahl, Verfügbarkeit, Ausschuss und Losgröße. Jedes Bestandssymbol dazwischen wird ein Puffer: FIFO-Bahnen haben ihr Maximum, Supermärkte ihren Zielbestand als Grenze, Lager sind unbegrenzt, und zwei Prozesse ohne Symbol dazwischen laufen als One-Piece-Flow.
Zykluszeiten streuen lognormal um ihren Mittelwert, Störungen folgen der Verfügbarkeit mit einer mittleren Störungsdauer, Ausschuss trifft jedes Stück mit seiner Wahrscheinlichkeit. Die Produktionssteuerung gibt Aufträge im Kundentakt frei, der Kunde zieht im Takt aus der Fertigware. Ist nichts da, entsteht Lieferrückstand. Mehrere Wiederholungen mit anderen Zufallszahlen zeigen die Spanne der Ergebnisse.
- Ausbringung je Tag gegen den Bedarf: Deckt die Linie den Takt?
- Lieferservicegrad: Anteil der Abrufe, die sofort bedient wurden, und größter Rückstand.
- Durchlaufzeit als Verteilung: Mittelwert und P95 gegen die statische Zeitlinie.
- Bestandsverlauf je Puffer: Wächst ein Lager, läuft ein Supermarkt leer, ist die FIFO-Bahn voll?
- Zeitanteile je Prozess: Bearbeiten, Rüsten, Störung, Blockiert (Nachfolger voll), Wartend (Vorgänger leer).
Ergebnisse lesen
Ein Prozess mit nahezu 100 % Bearbeitungsanteil ist der Engpass; der Puffer davor wächst, die Puffer danach laufen leer. „Blockiert“ an einem schnellen Vorgänger zeigt, dass die FIFO-Bahn oder der Supermarkt zu klein ist oder der Nachfolger zu langsam. „Wartend“ an einem Nachfolger zeigt Starvation durch Störungen oder zu kleine Lose beim Vorgänger.
Little’s Law verbindet die drei Kennzahlen: Umlaufbestand = Durchsatz × Durchlaufzeit. Sinkt der Bestand bei gleichem Durchsatz, sinkt die Durchlaufzeit im selben Verhältnis. Die Simulation zeigt, wie weit ein Bestand sinken darf, bevor der Lieferservicegrad kippt.
Was-wäre-wenn-Analyse
Statt Varianten von Hand zu bauen, prüft die Analyse je Prozess, was eine um 10 % kürzere Zykluszeit, eine zusätzliche Maschine, volle Verfügbarkeit, kein Ausschuss oder eine halbierte Losgröße bringen, und je begrenztem Puffer die doppelte Kapazität. Alle Varianten laufen mit denselben Zufallszahlen wie die Basis, damit kleine Unterschiede nicht im Rauschen untergehen. Die Tabelle sortiert nach Gewinn beim Lieferservicegrad und bei der Ausbringung.
Die beste Variante ist die nächste Maßnahme. Oft ist es nicht der Engpass selbst, sondern die Störung am Prozess davor oder eine zu kleine FIFO-Bahn, die den Engpass verhungern lässt.
Im Wertstromdesigner üben
Öffne die Vorlage „Lenkungshalter (Ist-Zustand)“, wechsle in den Tab „Simulation“ und simuliere. Finde den Engpass, starte die Wiedergabe auf der Karte und lass die Was-wäre-wenn-Analyse laufen. Welche einzelne Änderung hebt den Lieferservicegrad am stärksten?
Vorlage im Designer öffnen Leer startenHäufige Fragen
Wie lang sollte die Simulation laufen?
Mindestens die dreifache statische Durchlaufzeit plus zwei Tage Einschwingphase, damit Stücke, die nach dem Einschwingen gestartet sind, auch ankommen. Der Wertstromdesigner schlägt diese Dauer vor.
Welche Streuung ist realistisch?
Für manuelle Arbeit 20 bis 30 % Variationskoeffizient, für Maschinen 5 bis 15 %. Wer eigene Messreihen aus der Stoppuhr-Erfassung hat, berechnet Standardabweichung durch Mittelwert.
Warum wächst ein Lager in der Simulation endlos?
Dann ist der Prozess danach langsamer als der Kundentakt (Engpass über Takt) und bekommt im Push-Prinzip trotzdem Material. In der Realität greift irgendwann die Planung ein; die Karte zeigt, dass Engpass und Freigabe nicht zusammenpassen.
Ersetzt die Simulation eine Fabriksimulation wie Plant Simulation?
Nein. Sie bildet den Hauptpfad des Wertstroms mit den Daten der Karte ab, ohne Layout, Routen je Produkt oder Schichtkalender. Dafür ist sie in Sekunden da und braucht keine zusätzliche Modellierung.