Engpassanalyse

In der Welt der Wellpappe-Verpackung spielt die Engpassanalyse eine entscheidende Rolle. Es handelt sich hierbei um eine Methode zur Identifizierung von Beschränkungen im Produktionsprozess, die dazu beitragen, Strategien zur Minimierung des Produktionsaufwands und zur Maximierung der Produktivität zu entwickeln. Konkret werden jene Prozessstellen systematisch bestimmt, an denen Durchsatz, Auslastung oder Termintreue begrenzt sind. Dadurch lassen sich Abläufe stabilisieren, Durchlaufzeiten verkürzen, Bestände reduzieren und die Liefersicherheit erhöhen – von der Anlage zur Herstellung der Wellpappenbahn über die Weiterverarbeitung bis hin zur intralogistischen Bereitstellung. Darüber hinaus unterstützt eine fundierte Engpassanalyse die gezielte Steuerung von Qualität und Ressourceneinsatz: Schwankungen bei Papierfeuchte, Leimviskosität, Temperaturführung oder Formatwechseln werden transparent, wodurch Ausschuss und Nacharbeit gesenkt sowie Material- und Energieeinsatz präziser geplant werden können. So entsteht ein robustes Zusammenspiel aus Produktion, Logistik und Qualitätssicherung, das den hohen Anforderungen an Verpackungen aus Wellpappe gerecht wird.

Definition: Was versteht man unter Engpassanalyse?

Die Engpassanalyse ist eine systematische Untersuchung von Produktionsprozessen mit dem Ziel, Bereiche zu erkennen, in denen die Leistung eingeschränkt ist. Es handelt sich hierbei um einen Ansatz zur effektiven Gestaltung und Optimierung von Produktionsprozessen. Sie betrachtet sowohl dauerhafte (strukturelle) als auch vorübergehende (situative) Engpässe und unterscheidet zwischen primären Engpässen (limitierende Hauptressourcen) und nachgelagerten Einschränkungen (sekundäre Begrenzungen durch Materialfluss, Organisation oder Qualität). In der Praxis wird zwischen Kapazitätsengpässen (z. B. Maschinenleistung, verfügbare Schichten) und Steuerungsengpässen (z. B. Reihenfolgeplanung, Informationsflüsse) differenziert. Zudem wird berücksichtigt, dass Engpässe stationär oder wandernd auftreten können, etwa durch wechselnde Auftragsspektren, saisonale Nachfragespitzen oder variierende Rüstfolgen. Im Kontext der Wellpappe-Verpackung umfasst die Analyse die gesamte Wertschöpfung vom Wareneingang der Papiere über die Wellpappenbahn, Druck- und Stanzprozesse, Faltschritte und Klebung bis zur Palettierung.

Typische Merkmale eines Engpasses sind unter anderem:

• Hohe Auslastung bei gleichzeitig wachsender Warteschlange (Auftragsstau, erhöhter Work-in-Progress).
• Lange Rüstzeiten und häufige Umstellungen, die die Netto-Laufzeit reduzieren.
• Variierende Qualität oder Störungen, wodurch die effektive Kapazität schwankt.
• Unzureichend synchronisierte Takte zwischen vorgelagerten und nachgelagerten Prozessschritten.
• Hohes Auftrags- und Formatmix-Risiko (verschiedene Wellenarten, Grammaturen, Druckbilder), das zu instabilen Taktzeiten führt.
• Unbalancierte Losgrößen sowie fehlende Glättung der Reihenfolge, was häufige Farb- oder Werkzeugwechsel provoziert.
• Material- und Hilfsstoffabhängigkeiten (Papierfeuchte, Leimqualität, Trocknung), die die Prozessfähigkeit begrenzen.
• Personelle Engpässe durch Schlüsselqualifikationen oder eingeschränkte Mehrmaschinenbedienung.

Anwendungsbereich und Nutzen der Engpassanalyse in der Wellpappe-Verpackungsindustrie

In der Wellpappe-Verpackungsindustrie wird die Engpassanalyse eingesetzt, um den Produktionsprozess zu optimieren und Kosten zu senken. Sie hilft dabei, effizienter zu arbeiten, Verzögerungen zu minimieren und die Produktivität zu steigern. Sie ermöglicht es den Unternehmen, die Leistung ihrer Produktionslinien zu maximieren und potenzielle Engpässe frühzeitig zu identifizieren, damit Maßnahmen zur Vermeidung solcher Situationen ergriffen werden können. Darüber hinaus verbessert sie die Termintreue, senkt Ausschussquoten, stabilisiert Planungsprozesse und unterstützt eine belastbare Kapazitätsprognose. Für den Kontext der Bevorratung sind Hintergrundseiten zu mehr über sofort verfügbare Verpackungen direkt ab Lager hilfreich.

Zusätzlich liefert die Engpassanalyse eine fundierte Basis für Entscheidungen zur Investitionsreihenfolge (z. B. zusätzliche Schichten, Automatisierungsschritte oder neue Anlagen) und zur Ausgestaltung von Service-Leveln in der Auftragsannahme. Die Transparenz über Durchsatz, Rüstanteile und Störmuster unterstützt zudem das Qualitätsmanagement, das Energiemanagement und die Materialdisposition. Damit werden Lieferrisiken reduziert, Bestände zielgerichtet dimensioniert und die Planbarkeit über Schicht- und Wochenhorizonte hinweg erhöht.

Typische Einsatzfelder innerhalb der Prozesskette

• Herstellung der Wellpappenbahn (Temperaturführung, Leimauftrag, Trocknung, Maschinengeschwindigkeit).
• Weiterverarbeitung (Drucken, Stanzen, Falten und Kleben) mit Fokus auf Rüstanteile und Taktabgleich.
• Materialfluss und Intralogistik (Bereitstellung, Zwischenpuffer, Transportwege, Belegungsplanung).
• Qualitätssicherung und Nacharbeit (Reklamationsschleifen, Sortieraufwand, Prüfzyklen).
• Disposition und Planung (Auftragsreihenfolge, Kapazitätsabgleich, Schichtmodell).
• Werkzeug- und Formatteilemanagement (Stanzwerkzeuge, Klischees, Farbmischungen, Reinigungszyklen).
• Palettierung, Verpacken und Versand (Bündelung, Ladungssicherung, Abholfenster) als nachgelagerte Taktgeber.
• Digitale Datenerfassung und Auswertung (BDE/MDE, OEE-Tracking) zur schnellen Identifikation wechselnder Engpässe.

Methoden zur Durchführung einer Engpassanalyse

Es gibt verschiedene Methoden zur Durchführung einer Engpassanalyse. Dazu gehören die Fließdiagramm-Analyse, die Kapazitätsanalyse und die Zeitstudienanalyse. Mit diesen Methoden können die Unternehmen die Produktionseffizienz steigern und die Engpässe in der Produktionslinie erkennen. So können sie Strategien entwickeln, um diese Engpässe zu entlasten und die Produktivität zu steigern. Ergänzend sind folgende Vorgehensweisen praxisrelevant:

• Wertstromanalyse zur Visualisierung von Material- und Informationsflüssen, Ermittlung von Liege- und Durchlaufzeiten.
• Datenbasierte Kapazitäts- und Taktabgleiche (Soll-Ist-Vergleich von Zykluszeiten, Ausbringung, Auslastung).
• OEE-/Leistungsanalysen zur Quantifizierung von Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsverlusten an kritischen Ressourcen.
• Ursachenanalysen (z. B. strukturierte Fragetechniken), um Störmuster und Variabilität zu reduzieren.
• Simulationen und Szenarioanalysen für Reihenfolgeplanung, Puffergrößen und Schichtmodelle.
• Little’s Law zur Ableitung der Beziehung zwischen Durchsatz, Bestand und Durchlaufzeit entlang der Prozesskette.
• ABC/XYZ-Auswertungen des Auftragsspektrums zur geeigneten Bündelung ähnlicher Formate und Druckbilder.
• Rüstzeit-Workshops nach anerkannten Prinzipien mit Fokus auf externe Rüstanteile, klare Checklisten und visuelle Standards.
• Pareto- und Trendanalysen der Störgründe zur Fokussierung auf die größten Verlusttreiber.

Vorgehensmodell in klaren Schritten

1. Ist-Aufnahme: Prozesskette dokumentieren, Engpasshypothesen formulieren, relevante Datenquellen definieren. Prozesslandkarten, Wertstrombilder und Schnittstellenbeschreibungen erstellen; Rollen und Verantwortlichkeiten klären.
2. Messung: Zeitaufnahmen, Leistungsdaten und Störgründe erfassen; Auftragsdurchlauf transparent machen. Erfassungsmethoden standardisieren und Messintervalle sowie Datengranularität festlegen.
3. Identifikation: Engpassressource(n) anhand von WIP-Bildung, Auslastung und Durchsatz bestimmen. Wandernde Engpässe über Schichten und Produktmix hinweg prüfen.
4. Ursachen klären: Rüstzeitanteile, Störgründe, Qualitätsabweichungen, Taktung und Planungsregeln analysieren. Einflussgrößen wie Papierqualität, Leimparameter, Temperatur und Personalqualifikation einbeziehen.
5. Maßnahmen ableiten: Kurzfristige Entlastung (Puffer, Reihenfolge), mittelfristige Stabilisierung (Standardisierung, Wartung), langfristige Strukturänderungen (Layout, zusätzliche Kapazität). Zielgrößen und Prüfmechanismen definieren.
6. Umsetzen und steuern: Pilotieren, Kennzahlen überwachen, Abweichungen adressieren. Wirksamkeit durch regelmäßige Reviews sichern und Lessons Learned dokumentieren.
7. Verankern: Standards und Routinen etablieren, regelmäßige Reviews sicherstellen. Verantwortlichkeiten festlegen, Schulungskonzepte aufsetzen und Auditzyklen planen.

Wichtige Kennzahlen und Messgrößen

• Durchsatz und Ausbringung je Ressource bzw. Schicht.
• Durchlaufzeit, Warte- und Liegezeiten entlang der Kette.
• Work-in-Progress vor der Engpassstation als Frühindikator.
• Rüstzeiten, Rüstanteil, Häufigkeit von Umstellungen.
• Verfügbarkeit und Störgründe (geplante/ungeplante Stillstände, kurze Stopps).
• Qualitätskennzahlen (Ausschuss, Nacharbeit, Erstpassquote).
• Termintreue und Planerfüllungsgrad entlang der Lieferkette.
• Engpassauslastung und Stabilität der Taktzeiten (Median, Streuung).
• Bestandsniveaus in Pufferzonen sowie Umschlagshäufigkeit.
• Energie- und Materialeffizienz je Quadratmeter Wellpappe bzw. je Auftrag.

Maßnahmen zur Entlastung typischer Engpässe

• Rüstzeitverkürzung durch Standardisierung, Vorbereitung außerhalb der Maschine und klare Wechselprozeduren.
• Takt- und Reihenfolgeabstimmung (ähnliche Aufträge bündeln, Farbwechsel und Formatwechsel sinnvoll gruppieren).
• Pufferstrategie am Engpass: kontrollierte Zwischenbestände zur Entkopplung vor- und nachgelagerter Schritte.
• Instandhaltung und Stabilität: vorbeugende Wartung, schnelle Störungsbehebung, Ersatzteilverfügbarkeit.
• Qualifizierung und Standards für Bedienung, Qualitätsprüfungen und Störungsmanagement.
• Layout- und Flussoptimierung zur Reduktion unnötiger Transport- und Suchzeiten.
• Strukturelle Kapazität (z. B. zusätzliche Schichten oder Anlagen), wenn organisatorische Hebel ausgeschöpft sind.
• Engpassschutzkapazität einplanen (geplante Reserve), um Schwankungen gezielt abzufangen.
• Automatisierte Parametrierung für wiederkehrende Formate und Druckmotive zur Reduktion von Einstellzeiten.
• Qualität an der Quelle absichern (frühe Prüfungen, stabile Leim- und Temperaturführung), um Nacharbeit zu vermeiden.

Vor- und Nachteile der Engpassanalyse

Die Vorteile der Engpassanalyse liegen in der Möglichkeit, die Produktionsfähigkeit zu optimieren und somit Produktivität und Effizienz zu steigern. Eine weitere Stärke ist, dass sie dazu beiträgt, Kosten zu senken, indem sie ungenutzte Kapazitäten aufdeckt. Jedoch gibt es berechtigte Kritikpunkte, da eine Engpassanalyse aufwendig sein kann und möglicherweise nicht alle Engpässe im Produktionsprozess berücksichtigt. Zudem können die erfassten Daten schnell veralten, da sich der Produktionsprozess ständig weiterentwickelt. Daher ist eine kontinuierliche Aktualisierung der Datengrundlage und eine klare Priorisierung der Maßnahmen wesentlich, um nachhaltige Ergebnisse zu erzielen.

• Stärken: Hohe Wirksamkeit durch Fokussierung auf die limitierende Ressource; messbare Effekte auf Durchsatz, Termintreue und Bestand; transparente Entscheidungsgrundlage für Investitionen; verbesserte Planstabilität.
• Schwächen: Erhebungsaufwand, Datenqualität als kritischer Faktor; Gefahr lokaler Optimierung ohne Gesamtblick; dynamische Engpässe erfordern kontinuierliche Beobachtung; potenzielle Zielkonflikte zwischen Abteilungen.
• Voraussetzungen: Klare Zielgrößen, verlässliche Datenerhebung, disziplinierte Umsetzung und regelmäßige Überprüfung der Maßnahmen; abgestimmte Regeln zu Reihenfolge, Losbildung und Puffersteuerung.

Praxisbeispiel (vereinfacht)

In einer Weiterverarbeitungslinie bildet die Falt- und Klebestation den Engpass: Vor dieser Ressource entstehen Warteschlangen, während nachgelagerte Schritte oft auf Material warten. Analysen zeigen, dass Rüstvorgänge und kurze Störungen den größten Anteil an Kapazitätsverlusten verursachen. Durch die Bündelung ähnlicher Aufträge, standardisierte Rüstabläufe, verbesserte Ersatzteilbereitstellung und eine gezielte Puffersteuerung sinken Rüstanteil und Stoppzeiten spürbar. Der Durchsatz steigt, die Durchlaufzeit reduziert sich, und die Planbarkeit verbessert sich nachhaltig. Ergänzend werden Leimparameter und Trocknungsfenster stabilisiert sowie die Bedienerqualifikation einheitlich angehoben. In Summe erhöht sich die Ausbringung je Schicht, die Termintreue wird stabiler, und der Work-in-Progress vor der Engpassstation nimmt messbar ab.

Zusammenfassung:

• Die Engpassanalyse hilft Unternehmen, Begrenzungen in ihrem Produktionsprozess festzustellen, beispielsweise in der Herstellung von Verpackungen aus Wellpappe.
• Durch diese Analyse können Unternehmen Ressourcen optimal zuordnen, etwa das Material für Verpackungen, und so die Auslastung verbessern und Kosten reduzieren.
• Die Engpassanalyse unterstützt dabei, Produktionsabläufe zu optimieren und die Lieferfähigkeit hin zu ihren Kunden, die Verpackungen aus Wellpappe benötigen, sicherzustellen.
• Sie liefert transparente Kennzahlen zu Durchsatz, Durchlaufzeit, Rüstanteil und Qualität und schafft eine belastbare Basis für Maßnahmen.
• Sowohl kurzfristige Entlastungen (Reihenfolge, Puffer, Stabilisierung) als auch langfristige Strukturentscheidungen (Kapazität, Layout) werden faktenbasiert vorbereitet.
• Regelmäßige Überprüfung der Engpasslage, robuste Datenerfassung und klare Standards sind zentrale Erfolgsfaktoren für nachhaltige Verbesserungen.
• Die Verknüpfung von Produktionsplanung, Instandhaltung, Qualität und Intralogistik sorgt für einen abgestimmten Fluss und reduziert Bestands- und Terminrisiken.