Durchlaufzeit

Begriff und Bedeutung

Die Durchlaufzeit (englisch throughput time, lead time) ist im Arbeitsstudium die Zeitspanne, die ein Arbeitsobjekt oder eine Entität benötigt, um ein System zu durchlaufen. In der Produktionswirtschaft beschreibt sie die Dauer eines Produktionsprozesses von seinem Beginn bis zu seinem Ende: Input wie Fertigungsmaterial, Daten, Geld oder Kunden durchläuft den Prozess und verlässt ihn als Output, also als Güter oder Dienstleistungen. Funktional reicht die Durchlaufzeit vom Auftragseingang bis zum Warenausgang.

Sie ist für die Unternehmensplanung wichtig und ein zentraler Begriff der Fertigungssteuerung. Eine längere Durchlaufzeit wirkt sich auf Termine, Bestände und die Organisation der Produktion aus.

Zusammensetzung und Zeitarten

In der Fertigung setzt sich die Durchlaufzeit DLZ aus Durchführungszeit Df_z, Übergangszeit U_z und Zwischenzeit Z_z zusammen:

DLZ = Df_z + U_z + Z_z.

Die Durchführungszeit besteht aus Bearbeitungs- und Rüstzeit. Die Bearbeitungszeit ist die technisch nötige Zeit zur Herstellung eines Produkts. Dazu kann auch beabsichtigte Liegezeit gehören, etwa das Trocknen nach dem Lackieren. Die Rüstzeit entsteht, wenn eine Ressource vor einer Bearbeitung in den passenden Zustand gebracht werden muss, beispielsweise wenn eine Küchenmaschine mit den richtigen Klingen ausgestattet wird.

Die Übergangszeit umfasst Liege- und Transportzeiten. Transportzeit ist die benötigte Zeit, um ein Erzeugnis vor und nach der Bearbeitung zu unterschiedlichen Arbeitsplätzen zu bringen. Die Zwischenzeit besteht aus Wartezeit und Liegezeit. Liegezeit ist dabei die ungewollte Wartezeit eines Erzeugnisses innerhalb des Produktionssystems. Im Scheduling, also bei der Lösung des Reihenfolgeproblems von Aufträgen, werden diese Zeitarten getrennt betrachtet. Verlängert sich eine Komponente, steigt automatisch die gesamte Durchlaufzeit.

Durchlaufzeit in Fertigungssystemen

REFA unterscheidet Ablaufarten für Arbeitskraft, Betriebsmittel und Werkstoff. Bei der Arbeitskraft sind dies Tätigkeit, Unterbrechen und Erholen; beim Betriebsmittel Nutzung und Unterbrechen. Die Betriebsmittelzeit bildet zusammen mit der Rüstzeit die Belegungszeit. Beim Werkstoff werden Verändern, Prüfen, Liegen und Lagern unterschieden.

Für die Durchlaufzeit dient „Durchführung“ als Überbegriff. Haupt- und Nebendurchführung ergeben die Durchführungszeit. Zusammen mit der Zwischenzeit, die aus ablaufbedingtem Unterbrechen entsteht, bildet sie die planmäßige Durchlaufzeit durch ein Arbeitssystem. Die tatsächliche Durchlaufzeit kann zusätzlich durch Zusatzzeit verlängert werden. Diese setzt sich aus störungsbedingtem Unterbrechen und zusätzlichen Durchführungen zusammen.

Durchläuft ein Auftrag mehrere Arbeitssysteme, werden deren einzelne Durchlaufzeiten addiert. Hinzu kommt jeweils eine Zwischenzeit für Liege-, Lager- und Transportzeiten zwischen den Systemen. REFA verlangt deshalb eine klare Abgrenzung: Es muss festgelegt werden, was zum Beginn der Bearbeitung und zur Fertigstellung gehört, etwa ob der Fertigungsauftrag, die Materialbereitstellung oder der erste Arbeitsgang den Beginn markiert und ob der letzte Arbeitsgang oder die Bereitstellung im Versand das Ende darstellt.

Als betriebswirtschaftliche Kennzahlen lassen sich mittlere und auftragsbezogene Durchlaufzeit unterscheiden. Die Zykluszeit bezeichnet die Zeit zur Herstellung ganzer Auftragskomplexe und entspricht der längsten Durchlaufzeit eines Auftrags.

Unterschiedliche Fertigung und Terminierung

Bei komplexen technischen Produkten aus vielen Einzelteilen und Baugruppen können die Durchlaufzeiten in heterogenen Fertigungsbereichen stark voneinander abweichen. Eine Möglichkeit zur Senkung besteht darin, Abschnitte einer bisher sequentiellen Fertigung auszulagern und teilweise parallel zu fertigen. In der Automobilindustrie werden beispielsweise Fahrzeugtüren zu Beginn der Endmontage ausgebaut, in separaten Türmontagen komplettiert und am Ende des Montagebandes wieder eingebaut. Auch können Fertigungsumfänge zu Dienstleistern oder Lieferanten in die Vormontage verlegt werden; das vormontierte Modul wird dann oft Just-in-sequence, also in der richtigen Reihenfolge, in das Fahrzeug eingebaut. Bei stark unterschiedlichen Taktzeiten können mehrere parallele Fertigungslinien oder flexible Fertigungszellen für bestimmte Teile oder Baugruppen eingerichtet werden.

In der Materialbedarfsplanung dient die Durchlaufzeit als Vorlaufzeit. Sie berechnet, wann Material an einer vorherigen Stelle, beispielsweise im Lager, vorhanden sein muss, damit es rechtzeitig an einer Montagelinie bereitsteht. Dieses Vorgehen heißt retrograde Terminierung.

Das Gesetz von Little wurde 1961 von John D. C. Little formuliert und bewiesen. Für einen Produktionsprozess im stabilen Zustand gilt:

DLZ = UB / DS.

Die durchschnittliche Durchlaufzeit entspricht damit dem durchschnittlichen Umlaufbestand UB geteilt durch den durchschnittlichen Durchsatz DS. DS ist die Anzahl fehlerfreier Produkte, die den Prozess in einem bestimmten Zeitraum verlassen.

Wirtschaftliche Folgen und Verkürzung

Durchlaufzeiten können je nach Arbeitsobjekt und Produktionstechnik von wenigen Minuten bei Anfragen über einige Stunden in der Automobilindustrie bis zu vielen Monaten im Baugewerbe sowie im Flugzeug- und Schiffbau reichen. Der Fließgrad ist eine betriebswirtschaftliche Kennzahl. Er ist das Verhältnis von Bearbeitungszeit zu Durchlaufzeit; sein Kehrwert heißt Flussgrad. Der Fließgrad misst den Anteil wertschöpfender Tätigkeiten an der Durchlaufzeit und liegt in der deutschen Industrie zwischen 5 % und 15 %.

Kürzere Durchlaufzeiten können zur Kostensenkung und damit zum Ziel der Gewinnmaximierung beitragen. Kapazitätserhöhungen steigern den Durchsatz, sind aber nur an Engpässen sinnvoll. Auch eine höhere Arbeitsintensität kann den Durchsatz erhöhen, weil Durchlaufzeit und Durchsatz invers zusammenhängen; die Möglichkeiten sind meist gering, da Anlagenleistung und Arbeitstempo normalerweise bereits eingeplant sind.

Gleichartige, zeitnah zu fertigende Aufträge können als Los zusammengefasst werden, um Rüstzeiten einzusparen. Die größere Losgröße kann die durchschnittliche Durchlaufzeit je Stück an einem Arbeitssystem senken. Zugleich können sich Durchlaufzeiten von Aufträgen und durchschnittliche Durchlaufzeiten wegen zusätzlicher Warte- und Liegezeiten deutlich erhöhen; außerdem beeinträchtigt Losbildung Flexibilität und Lieferbereitschaft. Wesentliche Potenziale liegen daher in der Organisation der Auftragsabwicklung und der Arbeit, etwa mit One-Piece-Flow und Chaku-Chaku bei variantenreicher Serienfertigung. Transportzeiten lassen sich geringfügig durch eine sinnvolle Anordnung der Anlagen und hochfrequente Transportsysteme verringern. Teillose für den Transport ermöglichen überlappende Arbeitsgänge: Arbeitssystem B kann ein erstes Teillos weiterverarbeiten, während Arbeitssystem A das zweite fertigt.

Computer-integrated manufacturing kann Durchlaufzeiten ebenfalls verkürzen. Dadurch verringern sich Kapitalbindung sowie Lager- und Transportkosten; Kapitalumschlagshäufigkeit und Produktivität verbessern sich. Kurze Durchlaufzeiten führen zu geringeren Gemeinkostenanteilen und kürzeren Lieferfristen.

Die Durchlaufzeit bestimmt die übergeordnete Betriebszeit. Bei 400 Minuten Betriebszeit pro Schicht und einer Nachfrage von 400 Stück pro Schicht darf die Taktzeit höchstens eine Minute betragen. Dann muss auch die Durchlaufzeit je Arbeitsstation eine Minute oder weniger betragen, damit kein Engpass entsteht. Steigt sie etwa durch längere Liegezeiten, wird die Betriebszeit zum Engpass; eine weitere Schicht kann ihn beseitigen, wenn das Unternehmen keine Kunden verlieren möchte.