U-shape (auch U-shaped Cell oder U-shaped Line) ist der englische Fachbegriff für eine Fertigungszelle, in der die Arbeitsstationen in U-Form angeordnet sind. Das Konzept ist ein grundlegendes Element des Toyota-Produktionssystems und dient der Realisierung eines kontinuierlichen Produktionsflusses (One-Piece-Flow) mit minimalen Beständen und kurzen Durchlaufzeiten (vgl. Klevers 2015, S. 82–87) (vgl. Roser 2017, S. 20–21). Die U-förmige Anordnung ermöglicht es, die Kapazität der Zelle flexibel an den Kundentakt anzupassen.
Der Produktionsfluss in einer U-shaped Cell folgt dem Prinzip des One-Piece-Flow: Jedes Werkstück durchläuft alle Bearbeitungsschritte einzeln, ohne Zwischenlagerung oder Wartezeiten. Der Mitarbeiter bewegt sich im Inneren des U von Station zu Station und führt an jeder Station den vorgesehenen Arbeitsschritt aus. Durch die kompakte Anordnung sind die Laufwege minimal (vgl. Klevers 2015, S. 85–86), ein entscheidender Vorteil gegenüber linearen Fertigungslinien, bei denen der Mitarbeiter nach Abschluss seines Arbeitsinhalts einen langen Rückweg zum Ausgangspunkt zurücklegen müsste.
Die Taktzeit der Zelle wird direkt vom Kundenbedarf abgeleitet. Steigt die Nachfrage, werden zusätzliche Mitarbeiter in die Zelle integriert, die jeweils einen kleineren Ausschnitt des Gesamtprozesses übernehmen. Sinkt die Nachfrage, bedient ein einzelner Mitarbeiter alle Stationen und durchläuft das gesamte U. Diese Flexibilität wird als Shojinka bezeichnet und ist ein wesentliches Merkmal der schlanken Produktion.
In vielen U-shaped Cells wird das Chaku-Chaku-Prinzip angewandt: Die Maschinen sind mit automatischer Auswurffunktion (Auto-Eject) ausgestattet, sodass der Mitarbeiter das bearbeitete Werkstück nicht entnehmen muss, sondern lediglich das nächste Werkstück einlegt, daher der Name Chaku-Chaku („laden, laden“). Dies reduziert die manuelle Tätigkeit auf das Minimum und sorgt für einen gleichmäßigen Arbeitsrhythmus (vgl. Roser 2017, S. 22–23).
Voraussetzung für das Chaku-Chaku-Prinzip sind Maschinen, die nach dem Bearbeitungszyklus automatisch stoppen und das Werkstück auswerfen. Diese Eigenschaft wird durch LCIA (Low Cost Intelligent Automation) realisiert, kostengünstige, zweckmäßige Automatisierungslösungen, die auf die Bedürfnisse der Zelle zugeschnitten sind.
Die U-shaped Cell bietet gegenüber anderen Layoutformen mehrere spezifische Vorteile:
Praxishinweis: Die Umstellung auf U-shaped Cells erfordert häufig eine Abkehr von der funktionalen Werkstattfertigung. Statt alle Drehmaschinen in einer Abteilung und alle Fräsmaschinen in einer anderen zu gruppieren, werden die Maschinen nach dem Produktfluss angeordnet, jede Zelle enthält alle für ein Produkt oder eine Produktfamilie benötigten Bearbeitungsschritte.
Die visuelle Transparenz der U-shaped Cell unterstützt das Shopfloor Management: Der aktuelle Zustand der Produktion ist auf einen Blick erkennbar. Andon-Signale und Statusanzeigen an den einzelnen Stationen machen Abweichungen sofort sichtbar und ermöglichen eine schnelle Reaktion.
Roser, C. (2017): Die Chaku-Chaku-Linie, in: YOKOTEN 03/2017, S. 20–23.
Sichtbare Erfolge TPM & Lean Best Practice in Bildern, in: YOKOTEN 05/2016.