Materialflussanalysen in Activity Relationship Charts transformieren

Haben Sie jemals darüber nachgedacht, wie viel verstecktes Potenzial in der Anordnung Ihrer Produktionsbereiche steckt? Die richtige Layoutplanung kann über Erfolg oder Misserfolg entscheiden. Hier setzt die systematische Layoutplanung (SLP) an. Die Methodik der SLP hilft, optimierte Layoutanordnungen zu entwickeln.

Die Module Space Relationship Diagram, Activity Relationship Diagram und Activity Relationship Chart (ARC) arbeiten dafür ineinandergreifend zusammen. Die teure Produktherstellung heute in Deutschland erfordert als ARC Grundlage fast immer die Nutzung von Transportdaten aus der Materialflussanalyse. Materialflussanalysen stellen wiederum Ergebnisse als Von-Nach Tabelle oder als Von-Nach Matrix (Transportmatrix) dar.

Mehr zur Systematischen Layoutplanung, Activity Relationship Charts und wie diese helfen optimierte Layouts zu entwickeln, gibt es in diesen Artikeln.

Materialflussanalyse und Activity Relationship Chart unterscheiden sich

Das passt aber nicht zum Aufbau eines Activity Relationship Chart.

Unterschiede zwischen ARC und Transportmatrix bzw. Von-Nach Tabelle:

Von-Nach Tabelle	Activity Relationship Chart
Bidirektional	Richtungsunabhängig, unidirektional
Quantitative Bewertung als Größe (Transporte, Bedarfe, Massen, Kosten)	Qualitative Bewertung über Bewertungstypen (A, E, I, O, U, X)
Nur vorhandene Materialbeziehungen bewertet	Alle möglichen layoutrelevanten Konstellationen bewertet
Darstellung als Tabelle, Liste oder Matrix	Optische Darstellung der Beziehung durch visuelles Mileage Chart

Ein optimales Layout lässt sich nur durch die Kombination von Materiafluss und Activity Relationships entwickeln. Die Von-Nach Tabelle muss auf die Anforderungen des ARC transformiert werden.

Das hat neben der Nachteile, die konkreten Transportzahlen und die Bidirektionalität zu verlieren, wichtige Vorteile:

Der Planer fokussiert sich auf eine klare Priorität in der Bewertungsreihenfolge, z. B. A ist relevanter als E. Das ist bei einer Wertedarstellung als Transportintensität schwieriger.
In den Bewertungstyp (A, E, I, O, U, X) können mehrere Informationen fließen und eine kombinierte Bewertung bilden, z. B. Kombination aus Anzahl der Transporte und Massensumme der transportieren Gewichte.

Der Planer hat dadurch die Aufgabe diese Transformation durchzuführen.

Vorschlag für eine Transformation der Materialflussanalyse

Ich möchte eine Möglichkeit vorstellen, das visuell umzusetzen und die relevanten Entscheidungen trotzdem dem Planer überlassen.

Beispiel einer Von-Nach Tabelle aus einer Materialflussanalyse

Alles beginnt mit einer Von-Nach Tabelle aus einer Materiaflussanalyse.

Sie enthält in der Regel mindestens drei relevante Spalten:

Von (Quelle, meist eine Abteilung, Maschine oder Arbeitsplatz)
Nach (Senke)
Wertefeld (Transportanzahl, Bedarfe, Mengen, Kosten usw.)

Jede Zeile braucht als Ergebnis in einer neuen Spalte ein transformiertes Wertefeld der Von-Nach Tabelle in einen qualitativen Bewertungstyp der SLP Methodik.

In der SLP Methodik gibt es die Bewertungstypen:

Code	Bedeutung Englisch	Bedeutung Deutsch
A	Absolutely necessary	Unbedingt notwendig
E	Especially important	Besonders wichtig
I	Important	Wichtig
O	Ordinary	Normale Nähe ist ok
U	Unimportant	Unwichtig
X	Undesirable or prohibited	Nicht erwünscht /verboten

In der originalen Systematischen Layoutplanung darf der Planer U und X nicht in der Transformation verwenden. X ist nur für verbotene bzw. unterwünschte Nähezuordnungen gültig. Diese kommen in der Materiaflussanalyse und damit in der Von-Nach Tabelle gar nicht vor. Bewertungen mit U stehen für unbedeutenden Nähebeziehungen und haben dadurch ebenfalls keine Relevanz.

Würde das umgesetzt, stehen für eine Transformation nur noch A, E, I und O als Bewertungstypen für eine Einteilung zur Verfügung. Im Durchschnitt sind damit alle Werten in 25% Gruppen eingeteilt. Das ist in vielen Fällen in Ordnung. Ein etwas größeres Spektrum ist aber hilfreicher.

Mehr Transparenz im Activity Relationship Chart

Deswegen bringt eine leicht abgewandelte ARC Methodik mehr Transparenz. Im Gegensatz zu der Methode von Richard Muther nutzt man U Beziehungen nur, wenn wirklich eine Beziehung vorhanden ist. Ist keine Beziehung vorhanden, bleibt die Beziehungskombination unbewertet bzw. leer. Damit steht dem Planer eine zusätzliche Bewertungstyp-Gruppe zur Verfügung und die Werte unterteilen sich durchschnittlich alle 20%.

In der ARC Methode ist es auch möglich, erweiterte Bewertungstypen einzusetzen und nochmals die Bewertungstyp-Gruppengröße zu erhöhen.

Dafür wird ein Minus hinter dem Bewertungstyp eingefügt: A- E- I- O-

In vielen Fällen führt das aber nicht zu einer besseren Planung, da die Unterscheidungen oft keine zusätzlichen Fakten mit sich bringen. Oft zwingen 5 kompakte Gruppen, Planungsteams sich klarer zu positionieren.

Grenzen für Activity Relationship Charts setzen

Die Aufgabe des Planers besteht darin, die Grenzwerte zwischen den Bewertungstyp-Gruppen festzulegen.

Das geht am besten über eine visuelle Darstellung in einem Säulen-Diagramm. Jede Zeile der Von-Nach Tabelle stellt einen Balken im Diagramm dar.

Diagramm der Materialflussanalysedaten: Von-Nach Tabelle mit Jahresbedarfen je Transportbeziehung

Visuell lässt sich bereits jetzt schon gut erkennen, wo Grenzwerte für beiden Extremwerte U und A sinnvoll sind.

Die Grenzwerte sind notwendig für die Ermittlung des Bewertungstyps. Sie müssen also irgendwo als Wert abrufbar sein. Das geht am besten über eine Tabelle, die dem Planer auch die Einteilung in Prozent anzeigt.

Tabelle mit Grenzwerten, um Von-Nach Tabelle in Activity Relationship Bewertungstypen zu transformieren

Das Activity Relationship Chart arbeitet für die optisch leichtere Erfassbarkeit mit intuitiven standardisierten Farben (A=rot, E=orange, I=grün, O=blau, U=grau).

Für die visuelle Darstellung stellt das Diagramm die Grenzwerte, verknüpft mit der Tabelle, als Linien dar. Damit kann ein Planer sehr einfach verschiedene Grenzwerte untersuchen und schrittweise festlegen.

Im ersten Schritt legt der Planer den unteren Grenzwert von A und den unteren Grenzwert von O (= der obere Grenzwert von U) fest. Damit sind bereits die Extremwerte definiert.

Nach der ARC Methode sollen diese in diesen Bereichen liegen:

A: nicht mehr als 5%
E: nicht mehr als 10%
I: nicht mehr als 15%
O: nicht mehr als 20%
U: ungefähr 50%
X: projektabhängig

Von-Nach Tabelle mit Grenzwerten für Bewertungstypen des Activity Relationship Charts A und O

Auf diese Weise lassen sich schrittweise Szenarien mit den erzeugten Verteilungen generieren und so zu auf die jeweilige Materialflussanalyse perfekt anpassen.

Grenzwerte der ARC Bewertungstypen werden iterativ definiert und direkt im Diagramm visualisiert

Den richtigen Bewertungstyp ermitteln

Die nächste Aufgabe des Planers ist es mit Hilfe der Grenzwerte, den Bewertungstyp für jede Zeile zu ermitteln.

Das ist in Excel mit mehreren WENN-Funktionen noch gut realisierbar. Beginnend beim Bewertungstyp A vergleicht die WENN-Funktion, ob der Zeilenwert größer oder gleich dem Grenzwert von A ist. Ist der Wert größer oder gleich wird A ausgewählt, wenn nicht erfolgen drei weitere Vergleiche, ob der Wert kleiner als die nächsten Grenzwerte ist. Wenn ja prüft die nächste WENN weiter, andernfalls wird wieder der entsprechende Bewertungstyp ausgewählt.

WENN-Formel zum Transformieren des Von-Nach Wertfeldes in Bewertungstyp

Bei begrenztem Gruppenumfang ist das eine gute Möglichkeit für die Einteilung. Sollen zwischen mehr Gruppen, wie bei den erweiterten Bewertungstypen (A-, E-, I- und O-), unterschieden werden, ist die Formel komplex, nur noch schwierig verständlich, und dadurch fehleranfällig.

WENN-Formel zum Transformieren des Von-Nach Wertfeldes in erweiterten Bewertungstyp

Mit VBA Coding wird es verständlicher

Mit VBA in Excel lässt sich das komfortabler und viel leichter verständlich programmieren.

Zuerst muss klar sein, welche Daten eine Funktion für die Auswahl benötigt und was als Ergebnis zurückgeliefert werden soll.

Eingabe:

Zahl welche transformiert werden soll
Bereich mit den Bewertungstypen (A, E, I, O, U)
Bereich mit den passenden (Unter-)Grenzwerten

Rückgabe: Bewertungstyp als Text

VBA-Funktion

Function FindGroupByValue(value As Double, groupNamesRange As Range, groupLimitsRange As Range) As String
Dim result As String
Dim i As Integer

  result = ""
  
  For i = 1 To groupLimitsRange.Cells.Rows.Count
    If value >= groupLimitsRange.Cells(i, 1) Then
      result = groupNamesRange.Cells(i, 1)
      Exit For
    End If
  Next

  FindGroupByValue = result
End Function

An die Stelle der langen WENN-Formel tritt jetzt die neu erstellte VBA-Funktion. Wichtig sind die absoluten Bezüge der Bereiche. Dadurch lässt sich die Formel ohne Anpassung über die gesamte Von-Nach Tabelle kopieren.

VBA-Funktion zum Transformieren von universellen Von-Nach Wertfeldes in Bewertungstyp

Mit den so generierten Bewertungstypen ist wiederrum eine Rückkopplung zum Diagramm möglich indem die jeweilige Anzahl jedes Bewertungstyps gezählt wird. In Excel gibt es dafür die Formel ZÄHLENWENN.

Dadurch bekommt der Planer die Möglichkeit die Grenzwerte sinnvoller einzustellen und auf die Erfahrungswerte von Muther zu beziehen.

Unterstützung für den Planer durch Zählen der Bewertungstypen und Ermitteln der Anteile mit Excel Formel ZÄHLENWENN

Noch mehr Informationen bekommt der Planer, wenn auch die Summe des Wertefeldes (z. B. Bedarf) pro Bewertungstyp berechnet wird.

Dafür stellt Excel die Formel SUMMEWENN bereit.

Unterstützung für den Planer durch Summieren der Anzahl der Bewertungstypen und Ermitteln der Anteile mit Excel Formel SUMMEWENN

Mit dieser Unterstützung kann der Planer nochmals besser überblicken, wie sich die Verteilung seiner eingestellten Grenzwerte auswirkt.

Activity Relationship Charts in factory planning and layout optimization

Haben Sie sich gefragt, wie sie jetzt schnell und bequem von der transformierten Von-Nach Tabelle zu einem Activity Relationship Chart gelangen können? Im Internet finden Sie dazu nahezu keine Hilfsmittel. Sie können es aber selber programmieren. In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie das selbst umsetzen können.

Steht diese Routine einmal lässt sie sich sehr einfach auf andere Von-Nach Tabellen anpassen. Auf die ähnliche Weise ist auch eine Kombination von mehreren Kriterien zu einem gemeinsamen ARC Bewertungstyp möglich.

In obigem Beispiel hat ein Planer die Jahresbedarf als Kriterium analysiert und dazu einen Bewertungstyp ermitteln. Für die gleiche Materialflussanalyse gibt es ggf. zusätzlich eine Von-Nach Tabelle mit einer Massenbeziehung, wie Stückzahl*Teilegewicht. Das bringt weitere Informationen, welche für die Nähebeziehung im ARC relevant sind. Schwerere Teile sind in der Regel aufwändiger zu transportieren als leichte. Mit der reinen der ausschließlichen Bedarfsbetrachtung bleiben diese Bauteile unberücksichtigt.

Mit der nun vorhandenen Prozedur wiederholt der Planer den Ablauf mit dem Kriterium Massenbeziehung und kombiniert beide ermittelten Bewertungstypen mit einer ODER Bedingung, wobei die jeweils höhere den Kombinationswert ergibt.