Produktion optimieren: Zielsetzungen, methodisches Vorgehen, KPIs

Produktionsoptimierung ist ein strategischer Hebel, um Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit in dynamischen Märkten zu sichern.

Im Kern zielt die Optimierung der Produktion darauf ab, die Balance zwischen den drei klassischen Zielgrößen des magischen Produktionsdreiecks – Kosten, Qualität und Zeit – herzustellen, während gleichzeitig moderne Anforderungen wie Transparenz, Reaktionsfähigkeit und digitale Integration adressiert werden.

Dieser Artikel analysiert die zentralen Konflikte im Produktionsmanagement, erläutert das erweiterte Produktionsdreieck und zeigt Methoden zur Erreichung einer „perfekten Produktion“ auf.

Produktion bezeichnet die Herstellung von Gütern und Dienstleistungen durch die Kombination von Ressourcen wie Arbeitskraft, Material und Maschinen.

Sie umfasst alle Prozesse, die erforderlich sind, um Rohstoffe in fertige Produkte umzuwandeln, die den Anforderungen von Kunden und Märkten entsprechen.

Dabei spielt die Effizienz der eingesetzten Ressourcen eine zentrale Rolle, um Qualität, Kosten und Zeit optimal auszubalancieren, wodurch Wirtschaftlichkeit sichergestellt wird.

Die Kostenreduktion ist ein zentrales Ziel der Produktionsoptimierung, da sie die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens direkt beeinflusst. Kosten entstehen durch den Einsatz von Ressourcen wie Rohstoffen, Energie, Personal und Maschinen.

Qualität ist die Basis für Kundenzufriedenheit und langfristigen Erfolg auf wettbewerbsintensiven Märkten. Ein Produkt, das nicht den Qualitätsanforderungen entspricht, führt zu Ausschuss, Nacharbeit und möglichen Reklamationen, was wiederum direkte und indirekte Kosten verursacht.

Zeit spielt in der Produktion eine Schlüsselrolle, da kurze Durchlaufzeiten und eine hohe Termintreue entscheidende Wettbewerbsvorteile bieten. Lange Produktionszeiten führen nicht nur zu einer höheren Kapitalbindung, sondern beeinträchtigen auch die Flexibilität, schnell auf Marktveränderungen oder Kundenwünsche reagieren zu können.

Das magische Produktionsdreieck beschreibt die Zielkonflikte zwischen Kosten, Qualität und Zeit, die untrennbar miteinander verbunden sind. Eine Verbesserung in einem Bereich wirkt sich häufig nachteilig auf mindestens einen anderen Bereich aus.

Diese Zielkonflikte erfordern eine dynamische Optimierung und transparente Steuerung der Prozesse. GREIF-VELOX illustriert diese Konflikte durch konkrete Praxisbeispiele:

Konflikt 1 – Kosten vs. Qualität:

GREIF-VELOX entwickelte technische Lösungen für den BVP-Packer, um die Menge an Restprodukt nach einem Produktwechsel drastisch zu reduzieren. Ursprünglich blieben pro Wechsel 1-2 kg Restprodukt übrig, verbunden mit 30 Minuten Reinigungszeit. Nach der Optimierung verbleiben nur 5 g Restprodukt, und die Reinigungszeit wurde auf 5 Minuten reduziert. Dieses Beispiel zeigt den Zielkonflikt: Die Kosteneinsparung durch schnellere Reinigung und weniger Produktverlust steht der Sicherstellung höchster Qualität bei Produktwechseln gegenüber.

Konflikt 2 – Zeit vs. Kosten:

Mit dem VELOPACK-Roboter bietet GREIF-VELOX eine Lösung zur Palettierung von bis zu 1.650 Säcken pro Stunde. Diese Hochleistungsabsackung reduziert nicht nur die Produktionszeit, sondern senkt auch die Wartungskosten durch ein wartungsarmes Systemdesign. Gleichzeitig wird weniger Platz benötigt, was die Effizienz steigert. Der Zielkonflikt zeigt sich hier zwischen der Geschwindigkeit des Prozesses und der Kostenkontrolle, die durch die Flexibilität des Systems gewahrt bleibt.

Konflikt 3 – Qualität vs. Zeit:

Durch die Integration von VALVO DETECT können bei der Sackaufsteckung Fehlverschweißungen nahezu ausgeschlossen werden, da eine optische Kontrolle jede Aufsteckung prüft. Dies erhöht die Qualität der Verpackung erheblich, erfordert jedoch eine geringfügige Verlängerung der Prozesszeit. Die Verbesserung der Qualität steht hier in direkter Konkurrenz zu der Optimierung der Produktionszeit.

Wirtschaftlichkeit fasst die Balance zwischen Kosten, Qualität und Zeit zusammen. Sie erfordert eine ganzheitliche Bewertung aller Trade-offs. Beispielsweise senkt eine schlanke Produktion mit Just-in-Time-Lieferungen (z. B. bei Automobilherstellern) Lagerkosten, erhöht jedoch das Risiko von Lieferverzögerungen bei Materialengpässen.

Transparenz bedeutet die Echtzeiterfassung kritischer Produktionsdaten wie Maschinenauslastung oder Qualitätsabweichungen. Transparenz wird durch Echtzeiterfassung und -kontrolle kritischer Produktionsdaten gewährleistet. Mit VALVO DETECT stellt GREIF-VELOX sicher, dass Sackaufsteckungen mit 99,7 % Genauigkeit überprüft werden. Dies verhindert Fehlverschweißungen und Produktaustritte, wodurch sowohl die Qualität als auch die Effizienz gesteigert werden.

Reaktionsfähigkeit ermöglicht kurzfristige Anpassungen an Störungen oder Kundenanfragen. GREIF-VELOX unterstützt Kunden durch ein mehrstufiges Service-Level-Modell, das schnellen Remote-Support innerhalb von 1 bis 24 Stunden bietet. Falls erforderlich, ist ein Vor-Ort-Einsatz innerhalb von 1-5 Tagen garantiert. Diese kurze Reaktionszeit minimiert Ausfallzeiten und maximiert die Produktionsverfügbarkeit.

Produktionsoptimierung strebt die perfekte Produktion an – ein Zustand, in dem Wirtschaftlichkeit, Transparenz und Reaktionsfähigkeit synergistisch wirken.

Die perfekte Produktion basiert auf der Logik eines Regelkreises, der über drei Hebel gesteuert wird:

1. Lean-Methoden für möglichst wirtschaftliche Produktionsprozesse mit geringstmöglicher Verschwendung
2. Digitale Tools für Transparenz in der Datenerfassung und Datenverfügbarkeit
3. Agile Steuerung zur Sicherstellung der Reaktionsfähigkeit eines Produktionssystems

Insgesamt lassen sich sechs Schritte in der Produktionsoptimierung benennen, mit denen das Ziel der perfekten Produktion erreicht werden soll und die direkt oder indirekt den Hebeln des Regelkreises zuzuordnen sind:

• Erstens identifiziert eine Status-quo-Analyse Schwachstellen und Handlungsbedarfe in Prozessen, Abläufen und Strukturen. Unternehmen prüfen dazu Bearbeitungszeiten, Lagerbestände und Informationsflüsse, um die Ausgangslage präzise zu erfassen.
• Zweitens schafft die konsequente Reduzierung von Verschwendungen reaktionsfähige Produktionsprozesse. Lean-Methoden wie 5S oder SMED eliminieren unnötige Wartezeiten und Bestände, was die Wertschöpfung steigert.
• Drittens erfasst ein Manufacturing Execution System (MES) Produktionsdaten in Echtzeit und fördert transparente Regelkreise. Es integriert Maschinen, Werkzeuge und Mitarbeiter, sodass Unternehmen Störungen schnell erkennen und Gegenmaßnahmen ergreifen.
• Viertens ordnet Lean Planning Fertigungsaufträge effizient auf Basis aktueller Daten. Die Feinplanung nutzt Regeln wie KANBAN, um Bestände zu minimieren und Auftragsdurchläufe zu synchronisieren.
• Fünftens definieren prozessorientierte Kennzahlen klare Zielgrößen für Zeit, Kosten und Qualität. Unternehmen messen Kennwerte wie Durchlaufzeit, OEE-Index und Prozesswirkungsgrad, um Verbesserungen zu quantifizieren.
• Sechstens verankert ein kontinuierliche Verbesserungsprozess (KVP) die Optimierung langfristig im Unternehmen. Teams analysieren Kennzahlen regelmäßig, leiten Maßnahmen ab und sorgen dafür, dass Verbesserungen dauerhaft Bestand haben.

Die zentrale Grundlage jeder Produktionsoptimierung ist das fundierte Verständnis des Status quo. Nur wenn bekannte wie auch verborgene Schwachstellen eines Produktionsprozesses sichtbar gemacht werden, können zielgerichtete Verbesserungsmaßnahmen abgeleitet werden.

Eine bewährte und fundierte Methode zur schnellen und systematischen Erhebung dieser Ist-Situation ist die Wertstromanalyse.

Ziel der Wertstromanalyse ist es, die Material- und Informationsflüsse eines oder mehrerer Produkte über alle relevanten Prozessschritte hinweg abzubilden und zu bewerten. Dies geschieht in einem Wertstromdiagramm.

Anders als oberflächliche Momentaufnahmen, die sich nur auf Maschinen und deren Auslastung beschränken, stellt die Wertstromanalyse die End-to-End-Perspektive in den Vordergrund: von der Auftragsentstehung im ERP-System über die eigentliche Fertigung bis hin zur Auslieferung des Endprodukts.

Ein zentrales Ergebnis der Wertstromanalyse ist das Sichtbarmachen von Verschwendungen. Dabei geht es nicht nur um direkt messbare Verluste wie Ausschuss, sondern auch um Wartezeiten, Umwege bei internen Transporten oder mangelnde Transparenz in den Informationsflüssen.

Die Lean Production liefert hierfür einen bewährten Methoden- und Maßnahmenkatalog, der Verschwendung konsequent reduziert und zugleich reaktionsfähige Produktionsprozesse ermöglicht.

Aufbauend auf Taiichi Ohnos ursprünglicher Liste der „Sieben Verschwendungsarten“ sollten auch mangelnde Mitarbeitereinbindung und schwache Informationsschnittstellen als eigenständige Kategorien aufgenommen werden. Gerade fehlerhafte Planungsschnittstellen (z. B. fehlender oder zu später Datenaustausch zwischen AV, Instandhaltung und Werkzeugbau) erschweren schnelle Reaktionen auf Störungen erheblich.

Lean-Methoden wie die 5S-Methode zur Organisation eines geordneten Arbeitsplatzes, SMED (Single Minute Exchange of Die) zur Senkung von Rüstzeiten oder TPM (Total Productive Maintenance) sind allerdings nur selten isoliert wirksam, sondern entfalten ihr volles Potenzial erst im Zusammenspiel mit einer wertstromorientierten Neudordnung des Material- und Informationsflusses.

Beispielsweise führt SMED erst dann zu einem noch flexiblen Prozess, wenn Bestände und Durchlaufzeiten im Zuge der Wertstromoptimierung bereits reduziert worden sind. Gleichzeitig ist eine kontinuierliche Verbesserung (KVP) entscheidend, damit erreichte Erfolge dauerhaft verankert und stetig weiterentwickelt werden.

Um Verschwendung nachhaltig zu eliminieren und reaktionsschnelle Prozesssteuerungen („Short Interval“-Ansatz) zu etablieren, bedarf es Echtzeitinformationen aus der Fertigung.

Hier kommen moderne Manufacturing Execution Systems (MES) ins Spiel, die sowohl Betriebs- als auch Maschinendaten lückenlos erfassen, visualisieren und für die Feinsteuerung bereitstellen.

MES erfassen zum Beispiel Stillstandgründe, Ausschussmengen, Qualitätsdaten, Personal- und Werkzeugverfügbarkeiten oder laufende Aufträge in Echtzeit. Diese Daten bilden die Grundlage für kurze Regelkreise: Die Produktion kann sofort gegensteuern, wenn etwa eine Maschine stillsteht oder sich eine Lieferverzögerung anbahnt.

Sogenannte MES-Leitstände ermöglichen das Umplanen von Fertigungsaufträgen bei plötzlich auftretenden Störungen (Werkzeugbruch, Personalengpass). Diese kurzfristige Änderung wird automatisch an relevante Abteilungen (z. B. Werkzeugbau, Instandhaltung) übermittelt.

Indem MES Schlüsselelemente wie Verfügbarkeit, Leistung und Qualität permanent messen, lassen sich Gesamtanlageneffektivität (OEE) und Prozesswirkungsgrad (PWG) kontinuierlich überwachen und verbessern.

Häufig stellt das ERP-System nur eine Grobplanung der Aufträge (z. B. auf Wochenbasis) bereit, während die Feinplanung im MES-Leitstand erfolgt. Fertigungsfortschritte, Materialverbräuche und Auftragszeiten werden wiederum ans ERP zurückgemeldet, wodurch unternehmensweite Kalkulationen, Bestandsführungen und Kundeninformationen stets auf aktuellen Daten basieren.

Die im MES vorliegenden detaillierten Daten („digitaler Flugschreiber“) ermöglichen Pareto-Analysen für Stillstände oder Ausschussgründe „auf Knopfdruck“. So können Prozessverbesserungen fundiert priorisiert werden (z. B. Beseitigung der häufigsten 20 % aller Störgründe, die 80 % der Ausfallzeit verursachen).

Ebenfalls wird die Wirksamkeit von Maßnahmen schneller überprüfbar, da man z. B. den OEE sofort nach einer Rüstoptimierung oder Wartungsmaßnahme vergleichend auswerten kann.

Die Einführung prozessorientierter Kennzahlen (Key Performance Indicators, KPI) ist unverzichtbar, um den Fortschritt bei der Produktionsoptimierung zu messen und zu steuern.

Im Gegensatz zu rein kostenorientierten Kennzahlen legen prozessorientierte KPI den Fokus auf zeitliche und qualitative Aspekte und machen Wertschöpfungsverluste sichtbar.

Wichtige prozessorientierte Kennzahlen zur Steuerung sind:

• Durchlaufzeit und Prozesswirkungsgrad: Die Durchlaufzeit ist ein Schlüsselkriterium, das unmittelbar auf Flexibilität und Service-Level einzahlt. Der Prozesswirkungsgrad (PWG) misst, wie viel Zeit tatsächlich wertschöpfend genutzt wird. Ein PWG von 1 % bedeutet, dass 99 % der Durchlaufzeit reine Warte- oder Liegezeit sind – ein klarer Hinweis auf ungenutzte Potenziale.
• Overall Equipment Effectiveness (OEE): Mithilfe des OEE lassen sich Verfügbarkeitsverluste (Maschinenstillstände, Rüsten), Leistungsunterschreitungen (z. B. reduzierte Taktung) und Qualitätsdefizite (Ausschuss, Nacharbeit) zu einer Gesamtkennzahl zusammenfassen. So wird pro Prozessschritt deutlich, wie produktiv Maschinenkapazitäten tatsächlich ausgeschöpft werden.
• Lean Performance Index (LPI): Eine wichtige Meta-Kennzahl, die sowohl Prozesssicherheit (OEE) als auch die Schlankheit des Gesamtprozesses (PWG) miteinander verknüpft. Ein niedriger LPI zeigt, dass entweder im Einzelprozess OEE-Verluste auftreten oder dass der Gesamtprozess (z. B. durch hohe Bestände, lange Wartezeiten) wenig „lean“ ist.

Damit Kennzahlen nicht nur erhoben, sondern auch täglich wirksam werden, müssen sie regelmäßig und transparent an jene kommuniziert werden, die sie direkt beeinflussen können – also die Teams in der Produktion.

Hier hat sich ein Shop Floor Management bewährt, bei dem Kennzahlen (z. B. OEE, Ausschussraten) tages- oder schichtaktuell erfasst, visualisiert und in kurzen Problemlösungsrunden diskutiert werden.

Die konsequente Nutzung prozessorientierter Kennzahlen ermöglicht es, gezielt Abweichungen vom Sollzustand zu erkennen und rasch gegenzusteuern. Damit wird die Produktion fortlaufend stabilisiert und verbessert.

Die nachhaltige Verankerung aller Optimierungsmaßnahmen gelingt nur, wenn eine KVP-Kultur (Kontinuierlicher Verbesserungsprozess) geschaffen wird, in der alle Mitarbeitenden aktiv am Wandel teilnehmen.

Insbesondere Fertigungsmitarbeitende, Meister und Instandhalter kennen spezifische Ablaufprobleme am besten. Werden sie frühzeitig in den Verbesserungsprozess eingebunden – etwa durch Kaizen-Workshops oder SMED-Projekte –, steigt nicht nur die Qualität der Lösungen, sondern auch die Akzeptanz für Veränderungen.

MES-gestützte Analysen (Pareto- und Drill-Down-Auswertungen) beschleunigen den KVP, da Daten wie Stillstandgründe, Ausschussquoten oder Durchlaufzeiten automatisch erfasst werden. So kann jedes Verbesserungsteam faktenbasiert agieren.

Neue Abläufe (z. B. reduzierte Rüstprozesse, veränderte Produktionsreihenfolgen) müssen in Form standardisierter Arbeitsanweisungen, Schulungen und Checklisten fest verankert werden. Nur so bleiben Verbesserungen wirksam und werden nicht durch alte Routinen verdrängt.

In der Summe liefert ein gelebter KVP den systematischen Rahmen, um Verbesserungen kontinuierlich zu identifizieren, umzusetzen und aufrechtzuerhalten. In Verbindung mit Lean-Methoden, prozessorientierten Kennzahlen und digitalen Echtzeit-Tools (MES) entsteht so ein sich selbst verstärkender Optimierungskreislauf.