Theory of Constraints (TOC) – Eliyahu Goldratt
Was ist die Theory of Constraints?
Die „Theory of Constraints“ (TOC) von Eliyahu Goldratt dient der Prozessoptimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Die Besonderheit von TOC ist, alle Verbesserungsbemühungen auf den Engpass innerhalb der Wertschöpfungskette zu fokussieren. Ziel ist, diesen Engpass zu optimieren oder zu eliminieren um den Gesamtprozess zu verbessern.
Was erfahren Sie in diesem Beitrag? – Inhalte
Hintergrund der Theory of Constraints (TOC) – E. Goldratt
Ziel der Theory of Constraints (TOC)
Die Ziele von TOC sind ähnlich wie die von Lean Management oder von Six Sigma. Durch eine verbesserte Nutzung der vorhandenen (begrenzten) Ressourcen steigt die Leistungsfähigkeit und Profitabilität des Unternehmens. Letztlich ist das Ziel, Wachstum, Profitabilität und Zukunftsfähigkeit des Unternehmens zu sichern.
Der Unterschied von TOC zu Lean Management und Six Sigma
TOC, Lean Management und Six Sigma sind alle Methoden (bzw. Methodensammlungen) zur Prozessoptimierung. Alle Methoden nutzen als Grundlage für das weitere Vorgehen eine Prozessanalyse.
Was TOC – die Theory of Constraints – im Vorgehen jedoch von Lean Management und Six Sigma unterscheidet, ist die klare Fokussierung auf den Engpass innerhalb der jeweiligen Wertschöpfungskette. Als Engpass bezeichnet TOC den Prozessschritt, der die Gesamtausbringung des Systems oder der Wertschöpfungskette limitiert.
Um diesen Engpass zu optimieren, können innerhalb der TOC-Vorgehensweise Elemente des Lean Managements und von Six Sigma sehr gut genutzt werden.
lokales Optimum vs. Gesamt-Optimium
Lean Management und Six Sigma versuchen, mit ihren Werkzeugen jeden lokalen Einzelprozess zu verbessern. Die Priorisierung erfolgt häufig nach operativen oder auch subjektiven Gesichtspunkten. Ob dies zur Verbesserung des Gesamtprozesses beiträgt und ob die Gesamtausbringung messbar steigt, wird üblicherweise nicht standardmäßig überprüft.
Aus Sicht von TOC ist das Erreichen eines lokalen Optimums nicht zwangsläufig gleichbedeutend mit dem Erreichen eines Gesamt-Optimums. TOC fokussiert deshalb alle Verbesserungsbemühungen auf den Engpass.
jede Kette ist nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied
Der Engpass ist aus Sicht von TOC das schwächstes Glied einer (Wertschöpfungs-) Kette und begrenzt deren Leistungsfähigkeit. Entsprechend findet sich in jeder Wertschöpfungskette immer ein die Gesamtausbringung beschränkender Prozessschritt – der Engpass „bottleneck“. Der Durchsatz und damit die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems steigt erst nach Engpassbeseitigung (bzw. Verstärkung des Kettenglieds). Typischerweise wird dann das ehemals zweitschwächste Glied zum neuen Engpass.
Man kann die Theory of Constraints (TOC) deshalb vereinfachend als einen ganzheitlichen, engpassfokussierten kontinierlichen Verbesserungsprozess („Engpass-KVP“) bezeichnen. Was jedoch die Engpasstheorie erheblich von KVP unterscheidet, sind die kritischen Schlußfolgerungen bezüglich der etablierten Kosten- und Deckungsbeitragsrechnung, die durchsatz- und verkaufsorientierte Fertigungssteuerung sowie die daraus resultierenden innovativen Ansätze zur Vertriebs- und Unternehmenstrategie.
Indikatoren eines Engpasses
Typische Indikatoren für das Vorhandensein von Engpässen in einer Fertigung sind hohe Umlaufbestände, lange Durchlauf- und Lieferzeiten, große Fertigungslose und geringe Fertigungsflexibilität. Engpassmaschinen sind häufig daran zu erkennen, daß sich vor ihnen große Bestände zu bearbeitender Teile anhäufen. Die Verschwendungsarten des Lean Managements – Muda – Mura – Muri ( Verschwendung – Unausgeglichenheit – Überlastung) lassen sich i.d.R. alle nacheinander an einer Engpassmaschinen beobachten.
Der Markt als Engpass
Wichtig ist ebenfalls die Feststellung, dass nicht nur Fertigungsprozesse den Engpass darstellen können. Administrative Prozesse oder auch eine unzureichende Marktnachfrage sind aus Sicht von TOC ebenfalls potentielle Engpässe, die optimiert werden können.
Anwendungsfelder von TOC
TOC wird mit großem Erfolg zur Prozessoptimierung von Fertigungsprozessen, von Logistikprozessen, oder bei administrativen Prozessen z.B. im Vertrieb eingesetzt. Im Projektmanagement sind die Überlegungen von E. Goldratt in Form des Konzepts der „critical chain“ eingeflossen. Dies kann – und sollte – bereichs- und unternehmensübergreifend entlang der Wertschöpfungskette erfolgen.
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Vorgehensweise von Theory of Constraints (TOC)
5 Schritte zur Optimierung oder Beseitigung des Engpass
Die Beseitigung des Engpass erfolgt bei TOC in 5 Schritten auf Basis einer Prozessanalyse entlang des Wertstroms. Dabei werden die Leistungskennzahlen KPI´s („key performance indicators“) wie Durchsatz, Bestände, Takt- und Stillstandszeiten, Mitarbeiteranzahl etc. ermittelt.
1. Engpass identifizieren
Häufig wird Nadelöhr in der Wertschöpfungskette den Prozesskennern bekannt sein. Seine fehlende oder unzureichende Leistung verhindert letztlich eine erfolgreiche Erfüllung des Kundenauftrags. Typische Indikatoren sind u.a. die Maschine mit dem geringsten Durchsatz, diejeninge mit den meisten offenen Aufträgen oder mit dem größten Materialstau am Eingang, die Abteilung mit den größten Rückständen – um hier nur einige Beispiele zun nennen. Sollte ausnahmsweise der Engpass nicht offensichtlich sein, hilft der Blick in die Ergebnisse der Prozessanalyse und der Kennzahlen.
2. alle Reserven des Engpass vollständig ausnutzen
Ziel ist es, Stillstands- und Rüstzeiten sowie Anlauf- und Abfahrverluste zu minimieren. Die Auslastung und Verfügbarkeit der Maschine sollte maximal sein. Optimierte Wartung z.B. durch TPM-Massnahmen oder eine Rüstoptimierung durch SMED bieten sich hier an. Generell sollte Wertschöpfung nur an i.O.-Teilen erfolgen – ein Ansatzpunkt ggfs. für verstärkte In-Prozesskontrollen und Poka-Yoke-Massnahmen. Für diese Optimierungsarbeiten können zahlreiche Werkzeuge des Lean Management sehr wirkungsvoll genutzt werden z.B. die OEE („overall equipment effectiveness“) als Kennzahl für Verfügbarkeit, Ausbringung und Qualitätsverluste. Administrative Prozessschritte lassen sich ebenso mit entsprechenden Begriffen und Kennzahlen charakterisieren.
3. Den Erfordernissen des Engpass entsprechend planen
Die Material-, Personal- und Ressourcenplanung sollte so erfolgen, daß der Engpass immer optimal versorgt wird. Z. B. sollte sich die Produktionsplanung bei der Freigabe von Fertigungsaufträgen immer am tatsächlichen Durchsatz der Engpassmaschine orientiert. Häufig sind zusätzlich Sicherheitsbestände vor der Engpassmaschine – bzw. freie, leere Pufferflächen hinter ihr – erforderlich, um Schwankungen der vor- und / oder nachgelagerten Prozessschritte abzupuffern. Die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems steigt, obwohl es in Nicht-Engpassbereichen durch diese Priorisierung zu Effizienz- und Produktivitätsverlusten kommen kann. Dieses Vorgehen widerspricht dem klassischen Ansatz überall und damit auch an Engpassmaschinen lokale Optima zu realisieren.
4. Engpass entlasten
Dies ist häufig gleichbedeutend mit einer Kapazitätsausweitung und kann inhouse oder durch Outsourcing z.B. an einen Dienstleister erfolgen. Auffälligerweise kann eine Kapazitätsausweitung von Engpassmaschinen trotz höherer Stückkosten in dem Engpass-Prozessschritt gesamtwirtschaft sinnvoll sein. Auch die Überlegung, inwieweit der Bearbeitungsschritt im Engpass substituiert oder ganz entfallen kann, führt häufig zu einer Engpassentlastung. Hier empfehlen wir, Elemente aus TRIZ als unterstützendene Methodik zu verwenden.
5. neuen Engpass identifizieren
Im Sinne des Deming-Zyklus – PDCA – empfiehlt sich, die Nachhaltigkeit der getroffenen Maßnahmen zu überprüfen und die Leistungskennzahlen des Gesamtprozesses und der Einzelprozesse kontinuierlich zu überwachen. Dabei zeigt sich dann, wo sich der neue Engpass befindet und wo der nächste Verbesserungszyklus starten muß.
TOC in Verbindung mit Lean Management, Six Sigma,TRIZ und Wertanalyse
Beispiel für Lean Management, Funktionsanalyse, TRIZ & Theory of Constraints
Flow ist ein Kernbegriff im Lean Management und Lean Thinking. Das Erreichen von Flow ist ebenso ein wichtiges Ziel in jedem Geschäfts- bzw. Fertigungsprozess. Flow ist gleichbedeutend mit gleichförmig ablaufenden Prozessen, geringen Lagerbeständen und kurzen Durchlaufzeiten. Dass sich der Flow-Gedanke des Lean Management sehr gut mit TOC kombinieren läßt, zeigt dieses Beispiel.
Beispiel Bottleneck (Video)
Dass eine Flasche einen Flaschenhals „bottleneck“ besitzt, ist sicherlich für niemanden eine Überraschung. Wie man aber eine Flasche schneller leeren kann, zeigt dieses Video. Gleichzeitig werden die Elemente der Funktionsanalyse und Lösungsansätze aus TRIZ wie z.B. Ressourcen-Nutzung erläutert und angewendet.
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TOC läßt sich sehr gut mit den Elementen des Lean-Management, mit Six Sigma, TRIZ und Wertanalyse kombinieren. Prozessanalyse und Value Stream Mapping ist der erste Schritt. Eine Funktionsanalyse und das Verstehen „Warum?“ schließt sich häufig daran an. Die Ergebnisse daraus werden unter TOC-Gesichtspunkten analysiert und bewertet.
TRIZ hilft Ideen und Konzepte für Verbesserungsmassnahmen zu entwickeln. Die Massnahmenbewertung mit Hilfe von Bewertungsverfahren und Umsetzung erfolgt nach Gesichtspunkten aus Six Sigma und der Wertanalyse.
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