Sicherheitsbestand in Pull-Systemen: Wie man ihn dimensioniert und optimiert 

Keine Wertschöpfungskette ist vor Unsicherheit gefeit. Sicherheitsbestände fungieren als Puffer, wenn es zu Schwankungen im Verbrauch oder Verzögerungen in der Versorgung kommt. Sie stellen sicher, dass der Materialfluss ununterbrochen bleibt und die Betriebsabläufe kontinuierlich auf die Marktbedürfnisse reagieren können.

Obwohl sie für die Aufrechterhaltung des Servicelevels unerlässlich sind, bedeuten Sicherheitsbestände auch belegten Raum und gebundenes Kapital. Die größte Herausforderung für Unternehmen besteht darin, das ideale Niveau zu finden—stabil genug, um Schwankungen abzufedern, jedoch so schlank, dass Verschwendung vermieden wird.

Dieser Artikel verfolgt einen praktischen Ansatz zur Bestimmung und Optimierung von Sicherheitsbeständen in Pull-Umgebungen. Dabei werden verschiedene Nachschub-Szenarien und die kritischen Variablen analysiert, die Führungskräfte beherrschen müssen, um logistische und betriebliche Verbesserungen voranzutreiben.

Was ist Sicherheitsbestand und wozu dient er?

Sicherheitsbestand ist eine strategische Materialreserve, die dazu dient, Produktions- und Logistiksysteme vor unerwarteten Schwankungen zu schützen. Er erhöht weder die Kapazität noch verbessert er die Effizienz, aber er sorgt für Stabilität bei schwankender Nachfrage oder Lieferverzögerungen. Das Hauptziel ist einfach: die Aufrechterhaltung des Betriebs, auch wenn die Bedingungen vom Plan abweichen.

Ohne Sicherheitsbestand kann jede Lieferverzögerung oder plötzliche Nachfragesteigerung schnell zu Fehlbeständen führen, was die betriebliche Effizienz, Produktivität, Lieferperformance und letztlich die Glaubwürdigkeit des Unternehmens beeinträchtigt.

Faktoren, die den Bedarf an Sicherheitsbestand beeinflussen

Die Festlegung des Sicherheitsbestands hängt in erster Linie von zwei Schlüsselfaktoren ab:

• Nachfrageschwankungen: Je größer die Schwankungen im Verbrauch eines bestimmten Produkts, desto höher ist die erforderliche Sicherheitsmarge, um diese Abweichungen abzufedern.
• Lieferzeit-Schwankungen: Instabilitäten in den Lieferzeiten der Lieferkette—sei es durch logistische Mängel, Produktionsprobleme oder Versorgungsunterbrechungen—erfordern zusätzlichen Sicherheitsbestand, um diese auszugleichen.

In beiden Fällen beseitigt der Sicherheitsbestand nicht die Ursache der Schwankungen—er bietet lediglich einen vorübergehenden Schutz für die Betriebsabläufe. Aus diesem Grund sollte die Bestimmung des Sicherheitsbestands immer von strukturellen Initiativen begleitet werden, die darauf abzielen, die Variabilität zu reduzieren.

Pull-Systeme und die Rolle des Sicherheitsbestands

In Pull-Systemen wird der Materialfluss durch den tatsächlichen Verbrauch gesteuert, nicht durch Prognosen. Jede Nachschubbewegung erfolgt nur, wenn ein realer, nachgelagerter Bedarf besteht. Diese Logik hilft dabei, den Gesamtbestand zu reduzieren und Ineffizienzen sowie Variabilität schneller sichtbar zu machen—aber sie beseitigt nicht den Bedarf an Sicherheitsbestand; sie positioniert ihn einfach neu innerhalb des Systems.

Kanban als Synchronisationssystem

Kanban fungiert als visuelles Nachschubsignal. Sobald ein Behälter verbraucht wird, löst das zugehörige Kanban automatisch eine Nachschubanforderung aus. Diese Logik schafft einen kontinuierlichen und visuell verwaltbaren Fluss, bei dem:

• Das Produkt immer am Einsatzort verfügbar ist.
• Der Nachschub durch den Verbrauch ausgelöst wird.
• Der physische Fluss und der Informationsfluss vollständig integriert sind.

Im Wesentlichen wandelt Kanban tägliche Nachfrageschwankungen nur dann in Produktions- oder Transportsignale um, wenn sie benötigt werden, wodurch Überproduktion und überschüssiger Bestand vermieden werden.

Das Kanban-Schleifen-Konzept

Die Kanban-Schleife definiert den vollständigen logistischen Zyklus, den das Kanban durchläuft – vom Moment des Verbrauchs bis hin zur Auffüllung des Bestands. Dieser Zyklus umfasst mehrere Teildurchlaufzeiten, die zusammen die gesamte Nachschubdurchlaufzeit bilden:

1. Durchlaufzeit für die Bearbeitung der Nachschubbestellung
2. Picking-Durchlaufzeit (Zeit, die für die Vorbereitung des Materials benötigt wird)
3. Produktions- und/oder Transportdurchlaufzeit
4. Inbound-Durchlaufzeit (Zeit, bis das Material zur Nutzung bereitsteht).

Abbildung 1 – Kanban-Schleife

Dieser Zyklus ist in der oben stehenden Abbildung dargestellt und zeigt klar, wie der Materialfluss und der Informationsfluss synchronisiert werden.

Nachschubniveau und die Sicherheitsbestandsformel

Der Nachschubpunkt in einem Kanban-System wird so berechnet, dass die Materialverfügbarkeit über die gesamte Zykluszeit hinweg sichergestellt ist, zuzüglich eines Puffers für Variabilität. Die Berechnung basiert auf den folgenden Komponenten:

Nachschubniveau = Nachfrage während der Nachschubdurchlaufzeit + Sicherheitsbestand

Der Sicherheitsbestand berücksichtigt Schwankungen sowohl in der Nachfrage als auch in den Lieferzeiten:

Sicherheitsbestand = Nachfrageschwankung + Lieferzeit-Schwankung

Dieses Modell ermöglicht eine objektive Anpassung der Anzahl der Kanbans und stellt sicher, dass das System auch unter variablen Bedingungen weiterhin funktioniert.

Einfluss von Nachfrage- und Lieferzeitvariabilität auf den Sicherheitsbestand

Sicherheitsbestand existiert speziell, um die Variabilität abzufedern, die zwischen Verbrauch und Nachschub auftritt. Wann immer die Nachfrage oder die Lieferzeit von der durchschnittlichen Erwartung abweicht, nähert sich das System seinem Bestandslimit.

Abbildung 2 – Einfluss von Nachfrage- und Lieferzeitvariabilität auf den Bestand

Wenn die Nachfrage während der Lieferzeit höher als der Durchschnitt ist (linkes Bild), beschleunigt sich der Verbrauch, und der verfügbare Bestand kann schnell aufgebraucht werden, bevor der neue Nachschub eintrifft. Diese Situation kann zu Fehlbeständen führen, selbst in einem korrekt dimensionierten Nachschubsystem.

Andererseits, wenn die tatsächliche Lieferzeit die geplante Lieferzeit überschreitet (rechtes Bild), dauert es länger, bis das Material den Einsatzort erreicht. Diese Verzögerung kann ebenfalls zu Fehlbeständen führen.

Es ist diese Kombination aus Nachfrage- und Lieferzeitvariabilität, die den Bedarf an einem angemessenen Schutzniveau definiert, das an das Risiko und die Kritikalität jedes Produkts angepasst wird.

Berechnung des Sicherheitsbestands in pull-basierten Nachschubzyklen

Kanban-basierte Pull-Systeme können je nach Bezugsquelle und Art des Flusses unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Nachfolgend sind drei praktische Anwendungsszenarien aufgeführt, die jeweils unterschiedliche Merkmale für die Berechnung des Sicherheitsbestands aufweisen.

Transport-Kanban mit einem externen Lieferanten

In diesem Modell befindet sich der Lieferant außerhalb der Produktionsstätte und ist für den Versand der Materialien verantwortlich. Zu den wesentlichen Merkmalen dieses Zyklus gehören:

• Der Kunde ist ein Supermarkt für eingekaufte Komponenten.
• Der Lieferant ist ein externer Anbieter (außerhalb der Organisation).
• Der Transport erfolgt per Lkw, in der Regel ohne einen standardisierten Arbeitszyklus (d. h. ohne festen Lieferplan).
• Typische Transportfrequenzen reichen von 1 bis 5 Tagen, können jedoch auch bis zu 30 Tage oder mehr betragen (bei internationalen Lieferungen).
• Die Lieferzeit kann erheblich um den Durchschnitt schwanken, insbesondere wenn der externe Lieferant mit hohen Verschwendungsraten arbeitet.

Die zentrale Herausforderung in diesem Zyklus besteht darin, die externe Variabilität zu managen—mit dem Ziel, die Transportfrequenz zu stabilisieren und vorhersehbarere logistische Bedingungen auszuhandeln.

Internes Transport-Kanban

Dieses Modell gilt für Materialbewegungen innerhalb der Produktionsstätte, die häufig von Mizusumashi-Bedienern unterstützt werden, die regelmäßige Nachschubzyklen einhalten.
Zu den wesentlichen Merkmalen gehören:

• Der Kunde ist ein „Border of Line“-Supermarkt.
• Der Lieferant ist entweder ein End-of-Line-Supermarkt oder ein Supermarkt für eingekaufte Komponenten.
• Der Transport wird von einem Mizusumashi durchgeführt, der einem standardisierten Arbeitszyklus folgt (in der Regel mit einer festen Durchlaufzeit von 20 oder 60 Minuten).

In diesem Fall ist die Variabilität der Lieferzeit praktisch null, sodass der Sicherheitsbestand sich ausschließlich auf die Nachfrageschwankungen konzentriert.

Dieses Modell ermöglicht es, den Betrieb mit sehr niedrigen Sicherheitsbeständen zu führen, dank der hohen Stabilität des internen Logistikzyklus.

Produktionsfluss-Kanban

Dieser Zyklus kommt im Produktionsprozess selbst zum Einsatz, insbesondere in Montagelinien mit null Rüstzeiten oder minimalen Rest-Rüstzeiten. Das Kanban verwaltet direkt die Produktionssequenzierung, folgt der Reihenfolge des Verbrauchs und verhindert eine vorzeitige Produktion.

Zu den wesentlichen Merkmalen dieses Zyklus gehören:

• Kanbans sind an jedem Behälter im Supermarkt angebracht.
• Der Verbrauch im Fertigwaren-Supermarkt löst das Kanban aus.
• Das Kanban wird an eine Linie mit null Rüstmöglichkeiten gesendet (was bedeutet, dass flexibel kleine oder sogar Einzelstück-Batches produziert werden können).
• Das Kanban gelangt zu einem Sequencer am Beginn der Linie. • Der Linienbereich ist mit allen Komponenten bestückt, die für den Produktionsstart erforderlich sind.

In diesem Fall wird der Sicherheitsbestand nicht nur durch die Nachfrage, sondern auch durch die Variabilität der Produktionszeit beeinflusst.

Die Herausforderung der Variabilität: Wie man den Bedarf an Sicherheitsbestand reduziert

In einem Lean-System besteht die wahre Herausforderung nicht nur darin, das ideale Sicherheitsbestandsniveau zu berechnen—sondern darin, den Bedarf dafür schrittweise zu reduzieren, indem Bestands-puffer minimiert werden. Sicherheitsbestand existiert aufgrund von Unsicherheit in der Nachfrage, den Lieferzeiten, der Produktion und der Prozessstabilität. Je mehr Kontrolle eine Organisation über diese Quellen der Variabilität hat, desto geringer ist das erforderliche Bestandsniveau, um eine kontinuierliche Versorgung sicherzustellen.

Kontinuierliche Verbesserung spielt eine zentrale Rolle in diesem Prozess, indem sie auf die Ursachen der Variabilität abzielt und hilft, Systeme zu schaffen, die robuster, vorhersehbarer und effizienter sind.

Minimierung der Variabilität durch kontinuierliche Verbesserung

Wie wir gesehen haben, kann Variabilität in zwei Hauptbereiche unterteilt werden: Nachfrageschwankungen und Lieferzeit-Schwankungen.

• Reduzierung der Nachfrageschwankungen:
  • Kürzere Lieferzeit: Je kürzer die Nachschubzeit, desto weniger anfällig ist das System für Nachfrageschwankungen.
  • Gleichmäßige Endkundennachfrage (Heijunka): In kleinen Chargen mit hoher Frequenz und Regelmäßigkeit produzieren.
  • Segmentierung mit ABC (oder PQ) Analyse: Produkte mit vorhersehbarem Verhalten (A-Artikel) identifizieren, um eine engere Kontrolle und niedrigere Bestände im Vergleich zu B- und C-Artikeln zu ermöglichen.
• Reduzierung der Lieferzeit-Schwankungen:
  • Gesamte durchschnittliche Lieferzeit verkürzen: Reduzierung von Transport-, Picking- und Bestellbearbeitungsschritten durch Anwendung von Lean-Logistik- und Lagerprinzipien, um einen kontinuierlichen Fluss zu schaffen.
  • Standardisierung der logistischen Arbeit: Etablierung stabiler Routinen mit standardisierten Mizusumashi- und Milk-Run-Zyklen, um regelmäßige Abholungen und Lieferungen zu gewährleisten und die Stabilität des Logistiknetzwerks zu verbessern.
  • Zuverlässigkeit des Produktionsprozesses verbessern: Anwendung von Total Productive Maintenance (TPM), um OEE zu überwachen und zu verbessern, sowie die Implementierung von Standard Work in den Produktionslinien.

Durch die Reduzierung der Variabilität in beiden Dimensionen können Unternehmen stabilere und vorhersehbarere Systeme schaffen. Das direkte Ergebnis ist eine nachhaltige Reduzierung der Sicherheitsbestände—Kapital und Platz werden freigesetzt, ohne das Servicelevel zu beeinträchtigen.

Fazit: Die Zukunft des Sicherheitsbestands

Die Festlegung des Sicherheitsbestands bleibt ein wesentlicher Aspekt des operativen Managements und der Optimierung der Lieferkette. Die Herausforderung liegt nicht nur in der mathematischen Berechnung, sondern auch im Aufbau zunehmend stabiler und reaktionsschneller Systeme—bei denen der Sicherheitsbestand schrittweise reduziert werden kann, ohne das Servicelevel zu beeinträchtigen. Dies zu erreichen erfordert die Anwendung von Lean-Prinzipien in Lagerhaltung, Logistik und Produktion sowie Investitionen in Schulungen zur operativen Effizienz—um die Teams zu befähigen, diese Konzepte in der Praxis anzuwenden.

Neue Technologien verbessern ebenfalls diese Prozesse. Der Einsatz von fortschrittlicher Analyse und maschinellem Lernen ermöglicht eine genauere Nachfrageprognose, die dynamische, datengestützte Anpassungen des Sicherheitsbestands in Echtzeit ermöglicht. Darüber hinaus bieten IoT-Sensoren auf Produktionslinien und entlang der Logistikkette eine vollständige Transparenz über Materialflüsse und ermöglichen die Vorwegnahme von Störungen.

Trotz der wachsenden Rolle von Technologie bleibt das Kernprinzip unverändert: Die Kontrolle der Variabilität ist der effektivste Weg, den Sicherheitsbestand zu optimieren. Die Kombination von Lean-Operationen, robusten Pull-Systemen und digitaler Intelligenz wird es Unternehmen ermöglichen, agiler zu werden, mit Lieferketten, die widerstandsfähiger, effizienter und besser auf volatile Marktbedingungen vorbereitet sind.

Haben Sie noch Fragen zum Sicherheitsbestand?

Wie steht das EOQ-Modell (Economic Order Quantity) in Beziehung zur Bestimmung des Sicherheitsbestands?

Das EOQ-Modell hilft dabei, die optimale Bestellmenge zu ermitteln, die die gesamten Bestandskosten minimiert—insbesondere Bestell- und Lagerhaltungskosten. Es berücksichtigt jedoch nicht direkt die Variabilität in der Nachfrage oder den Lieferzeiten. Der Sicherheitsbestand ergänzt das EOQ-Modell, indem er den Betrieb vor dieser Unsicherheit schützt und sicherstellt, dass die Servicelevels aufrechterhalten werden.

Was ist der Unterschied zwischen Sicherheitsbestand und Bestellpunkt?

Sicherheitsbestand ist eine zusätzliche Bestandsreserve, die unerwartete Schwankungen in der Nachfrage oder Lieferverzögerungen abdeckt. Der Bestellpunkt hingegen ist der Bestandslevel, der signalisiert, wann eine neue Bestellung aufgegeben werden sollte. Dieser Punkt wird basierend auf der erwarteten Nachfrage während der Lieferzeit berechnet und umfasst Sicherheitsbestand, um Fehlbestände zu vermeiden.

Welche Daten werden benötigt, um den Sicherheitsbestand genau zu berechnen?

Für eine genaue Berechnung des Sicherheitsbestands sind zuverlässige Daten zur durchschnittlichen Nachfrage, zur Nachfrageschwankung, zur durchschnittlichen Nachschubdurchlaufzeit und zur Schwankung der Lieferzeit erforderlich. Zusätzlich muss das gewünschte Servicelevel definiert werden, das den Schutzlevel widerspiegelt, den das Unternehmen gegen Fehlbestände erreichen möchte.

Wie berechnet man die Nachfrageschwankung und die Lieferzeit-Schwankung?

Die Nachfrageschwankung und die Lieferzeit-Schwankung werden typischerweise anhand der Standardabweichung historischer Daten gemessen. Je nach Risikomanagementstrategie der Organisation kann ein Vielfaches der Standardabweichung angewendet werden, um das gewünschte Servicelevel widerzuspiegeln. Ein höheres Servicelevel erfordert eine größere Sicherheitsmarge, was zu einem robusteren Sicherheitsbestand führt, der extreme Schwankungen abfangen kann.