Was ist "Nivellieren"?

Nivellieren (japanisch Heijunka) bezeichnet in der schlanken Produktion die gleichmäßige Verteilung von Produktionsmengen und -varianten über einen definierten Zeitraum. Ziel ist es, Schwankungen in der Fertigung zu glätten und einen stabilen, vorhersehbaren Produktionsrhythmus zu schaffen. Statt große Lose eines Produkttyps hintereinander zu fertigen, werden kleinere Mengen verschiedener Varianten in regelmäßigen Abständen produziert. Nivellierung bildet damit eine zentrale Voraussetzung für einen funktionierenden One-Piece-Flow und ist ein Kernprinzip des TPM und des Lean Management.

Grundprinzip der Produktionsnivellierung

Die Produktionsnivellierung verfolgt zwei eng miteinander verbundene Ziele: die Mengen-Nivellierung und die Varianten-Nivellierung. Bei der Mengen-Nivellierung wird die Gesamtproduktionsmenge gleichmäßig über die verfügbare Produktionszeit verteilt. Statt an manchen Tagen Spitzenauslastungen zu fahren und an anderen Tagen untertätig zu sein, wird ein konstanter Tagesausstoß angestrebt. Dadurch sinken die Anforderungen an Personalflexibilität und Kapazitätsreserven erheblich.

Die Varianten-Nivellierung geht einen Schritt weiter: Sie verteilt die verschiedenen Produktvarianten innerhalb eines Tages oder einer Schicht gleichmäßig. Ein Unternehmen, das drei Produkttypen A, B und C herstellt, fertigt nicht mehr einen ganzen Tag lang Typ A, dann einen Tag Typ B und schließlich einen Tag Typ C. Stattdessen werden die Varianten in kurzen, sich wiederholenden Zyklen abgewechselt, beispielsweise A-B-C-A-B-C. Dieses Vorgehen erfordert zwar häufigeres Rüsten, reduziert aber die Bestände drastisch und verkürzt die Durchlaufzeit für jede einzelne Variante.

Das Heijunka-Board als Steuerungsinstrument

Ein bewährtes Hilfsmittel zur Umsetzung der Produktionsnivellierung ist das Heijunka-Board. Es handelt sich um eine visuelle Plantafel, die den Produktionsmix über die Zeitfenster einer Schicht abbildet. In seiner einfachsten Form besteht das Board aus Spalten für die Zeitintervalle und Zeilen für die verschiedenen Produktvarianten. Kanban-Karten werden in die entsprechenden Fächer gesteckt und geben so den Produktionsrhythmus vor.

Bei einem einfachen Heijunka-Board deckt jede Spalte beispielsweise 60 Minuten Produktionszeit ab. Pro Schicht stehen acht Spalten zur Verfügung. Regelmäßigkeiten wie „maximal drei Karten einer Variante hintereinander“ sorgen dafür, dass ein Variantenwechsel erzwungen wird, sobald Aufträge für andere Typen vorliegen. Die eintreffenden Kanban-Karten werden gesammelt und so in die Fächer verteilt, dass eine gleichmäßige Abfolge entsteht. Solange ein Zeitfenster noch nicht erreicht ist, kann der Planer die Reihenfolge noch anpassen (vgl. Klevers 2015, S. 125–126).

Für komplexere Montagen mit mehreren Prozessschritten und unterschiedlichen Zulieferteilen existieren erweiterte Heijunka-Boards. Dort werden zusätzliche „Wechselkarten“ eingesetzt, die den Variantenwechsel mit zeitlichem Vorlauf auslösen, damit Supermarkt-Bestände rechtzeitig an die Arbeitsstationen geliefert werden können. Solche Systeme erfordern ein hohes Maß an Disziplin, ermöglichen aber einen ausgesprochen geringen Steuerungsaufwand (vgl. Klevers 2015, S. 126–128).

Voraussetzungen und Erfolgsfaktoren

Nivellierung funktioniert nur, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Die wichtigste ist eine kurze Rüstzeit: Wenn der Wechsel zwischen Varianten lange dauert, wird häufiges Umrüsten unwirtschaftlich. Methoden wie SMED (Single Minute Exchange of Die) sind daher eine notwendige Vorbedingung für eine wirksame Nivellierung. Darüber hinaus müssen stabile Prozesse vorliegen, Maschinen, die häufig ungeplant ausfallen, machen einen nivellierten Plan schnell zunichte (vgl. Klevers 2015, S. 116–121).

Ein weiterer Erfolgsfaktor ist die Versorgung der Arbeitsplätze mit den richtigen Materialien zum richtigen Zeitpunkt. In einer nivellierten Produktion wechselt der Materialbedarf häufiger als in der klassischen Losfertigung. Hierbei bewährt sich der Einsatz eines sogenannten „Milkrun“, bei dem ein Produktionsversorger in regelmäßigen Intervallen eine feste Route abfährt, Kanban-Lager an den Arbeitsstationen auffüllt und leere Kanban-Karten zurückbringt (vgl. Klevers 2015, S. 127–128).

Kernprinzip: Nivellierung bedeutet nicht, weniger zu produzieren, sondern die gleiche Menge gleichmäßiger zu verteilen. Sie reduziert Bestände, verkürzt Durchlaufzeiten und schafft einen stabilen Rhythmus, an dem sich alle vor- und nachgelagerten Prozesse orientieren können.

Nivellierung und Wertstrom-Management

Im Wertstrom-Management spielt die Nivellierung eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung des Soll-Zustands. Im Wertstrom-Mapping wird die Nivellierung durch das OXOX-Symbol dargestellt, das einen gleichmäßig gemischten Produktionsfluss symbolisiert (vgl. Klevers 2015, S. 124–125). Die Reihenfolgeplanung für den Schrittmacherprozess, also den Prozess, der den Takt für die gesamte Prozesskette vorgibt, wird üblicherweise durch ein Heijunka-Board gesteuert. Selbststeuernde Regelkreise innerhalb der Prozesskette können ihre eigene Reihenfolgeplanung vor Ort durchführen.

Ein wesentlicher Vorteil nivellierter Abläufe zeigt sich in der Ruhe und Vorhersehbarkeit des Produktionssystems. Da mit visuellen Steuerungsinstrumenten statt mit komplexen EDV-Systemen gearbeitet wird, sind die Abläufe für alle Beteiligten transparent und nachvollziehbar. Anpassungen und Optimierungen können ohne großen Aufwand vorgenommen werden. Die Nivellierung der Prozessketten und die damit verbundene Reduzierung der Verschwendung sind sicht- und spürbar (vgl. Klevers 2015, S. 128–129).

Quellenangaben

Klevers, T. (2015): Agile Prozesse mit Wertstrom-Management. 2. überarb. Aufl., CETPM Publishing, Herrieden, S. 116–129.

Weiterführende Literatur

May, C.; Schimek, P. (2015): Total Productive Management. 3. korr. Aufl., CETPM Publishing, Herrieden.

Teeuwen, B.; Grombach, A. (2019): SMED, Die Erfolgsmethode für schnelles Rüsten und Umstellen. 3. unveränd. Aufl., Deutscher Management Verlag, Herrieden.

Verwandte Konzepte

• Kanban, Pull-Steuerungsprinzip, das durch Heijunka-Boards mit der Nivellierung verknüpft wird.
• One-Piece-Flow, Einzelstückfluss, dessen Stabilität durch Nivellierung erst ermöglicht wird.
• SMED, Schnellrüstmethode als Voraussetzung für häufige Variantenwechsel in der Nivellierung.
• Wertstrom-Management, Analysemethode, in der die Nivellierung als Gestaltungselement des Soll-Zustands eingesetzt wird.
• Durchlaufzeit, Kennzahl, die durch Nivellierung signifikant verkürzt werden kann.
• Lean Management, Managementphilosophie, in der Nivellierung ein zentrales Gestaltungsprinzip darstellt.