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Was ist Materialfluss?
Der Materialfluss ist die Verkettung aller Vorgänge, durch die Material in einem festgelegten Bereich gewonnen, be- und verarbeitet und verteilt wird – also jede Bewegung, jede Lagerung, jede Prüfung und jede Handhabung eines Arbeitsgegenstands auf seinem Weg vom Wareneingang bis zum Versand. Entscheidend ist das Wort Verkettung: Materialfluss ist nicht die Summe einzelner Transporte, sondern der durchgängige Ablauf, in dem diese Transporte zusammenhängen.
Zum Materialfluss gehören deshalb nicht nur die Vorgänge, in denen sich Material bewegt. Auch Liegen, Puffern und Lagern sind Zustände des Materialflusses – und in der Praxis meist die zeitlich dominierenden. Ein Werkstück verbringt in einer typischen Fertigung den weit überwiegenden Teil seiner Durchlaufzeit wartend, nicht fahrend und nicht bearbeitet. Wer den Materialfluss verbessern will, findet die größten Hebel deshalb selten bei der Fördergeschwindigkeit, sondern bei den Übergabepunkten, den Puffern und den Wartezeiten davor.
Untrennbar mit dem Materialfluss verbunden ist der Informationsfluss. Jede physische Bewegung braucht eine Anweisung davor und eine Rückmeldung danach. Beide Flüsse laufen parallel, aber nicht immer synchron – und genau dort, wo sie auseinanderlaufen, entstehen die typischen Störungen: Bestände, die im System stehen, aber nicht im Regal, oder Transporte, die gefahren, aber nie gebucht wurden.
Was ist der Unterschied zwischen Materialfluss, Intralogistik und Logistik?
Die drei Begriffe werden im Alltag synonym benutzt, bezeichnen aber unterschiedlich große Ausschnitte:
- Materialfluss ist der Gegenstand: die physische Bewegung und Lagerung des Materials selbst, unabhängig davon, wer sie organisiert.
- Intralogistik ist die Disziplin, die sich um den innerbetrieblichen Teil davon kümmert. Der VDMA definiert sie als die Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung des innerbetrieblichen Materialflusses, der Informationsströme sowie des Warenumschlags in Industrie, Handel und öffentlichen Einrichtungen.
- Logistik ist der Oberbegriff und schließt den Weg über die Werksgrenze hinaus mit ein – Beschaffung, Transport zwischen Standorten, Distribution zum Kunden.
Praktisch heißt das: Der Materialfluss endet nicht am Werkstor, die Intralogistik schon. Wer über Intralogistik spricht, spricht über den innerbetrieblichen Materialfluss plus die dazugehörigen Informations- und Steuerungssysteme. Einen Überblick über die Systeme, Anlagen und Softwareebenen dieses Felds gibt die Seite Intralogistik.
Was unterscheidet innerbetrieblichen und überbetrieblichen Materialfluss?
Die gebräuchlichste Gliederung des Materialflusses verläuft entlang der Werksgrenze:
| Innerbetrieblicher Materialfluss | Überbetrieblicher (externer) Materialfluss | |
|---|---|---|
| Reichweite | Innerhalb des Werks- oder Betriebsgeländes | Zwischen Lieferanten, Werken, Distributionszentren und Kunden |
| Typische Mittel | Stetigförderer, Regalbediengeräte, Stapler, FTS und AMR, Shuttles, Kommissioniertechnik | Lkw, Bahn, Schiff, Luftfracht |
| Verantwortung | In aller Regel beim Unternehmen selbst | Häufig bei Logistikdienstleistern und Spediteuren |
| Steuernde Systeme | LVS/WMS, Materialflusssteuerung, MES, Staplerleitsystem, SPS | ERP, Transportmanagement, Zoll- und Speditionssysteme |
| Optimierungshebel | Layout, Wegezeiten, Puffer, Übergabepunkte, Automatisierungsgrad | Bündelung, Frequenz, Netzstruktur, Bestandsverteilung |
Für produzierende Betriebe liegt der beeinflussbare Teil fast vollständig innen. Der überbetriebliche Materialfluss ist meist vertraglich vergeben; der innerbetriebliche ist täglich gestaltbar – und dort entstehen auch die Kosten, die in keiner Frachtrechnung auftauchen: Suchzeiten, Doppelhandling, Umlagerungen, Staplerfahrten ohne Auftrag.
In der Fachliteratur wird der innerbetriebliche Materialfluss zusätzlich nach Betrachtungsebenen gestaffelt – vom Werksverkehr über den Fluss zwischen Hallen und Abteilungen bis zum Materialfluss am einzelnen Arbeitsplatz. Diese Staffelung ist kein Normbegriff, aber im Projekt nützlich: Sie zwingt dazu, bei jeder Aussage über „den Materialfluss“ die betrachtete Ebene mitzunennen.
Der Grund ist keine Formalie. Eine Optimierung auf Hallenebene kann den Fluss am Arbeitsplatz verschlechtern und umgekehrt: Eine zentrale Bereitstellzone verkürzt die Staplerwege und verlängert zugleich die Griffwege der Mitarbeitenden. Wer beide Ebenen nicht getrennt bewertet, verschiebt Aufwand, statt ihn zu senken.
Wie läuft eine Materialflussplanung ab?
VDI 2498 Blatt 1 (Ausgabe August 2011) beschreibt das methodische Vorgehen bei einer Materialflussplanung und ist auf Industrie-, Handels- und Dienstleistungsbetriebe gleichermaßen anwendbar. In der Projektpraxis lässt es sich auf sechs Schritte verdichten:
- Zielsetzung und Abgrenzung. Was soll erreicht werden – kürzere Durchlaufzeit, höherer Durchsatz, weniger Fläche, weniger Personal? Und welcher Bereich wird betrachtet? Ohne saubere Systemgrenze ist jede spätere Zahl unvergleichbar.
- Datenerhebung. Artikel- und Mengengerüst, Transportbeziehungen, Losgrößen, Ladehilfsmittel, Zeitprofile. Erhoben wird über Systemauswertungen, Beobachtung, Multimomentaufnahmen oder – bei automatisierten Anlagen – direkt aus den Bewegungsdaten des Lagerverwaltungssystems.
- Analyse und Darstellung. Aufbereitung der Daten als Materialflussmatrix und Sankey-Diagramm, Identifikation der Hauptströme und der Kreuzungspunkte.
- Schwachstellenbewertung. Wo entstehen Doppelhandling, Rückflüsse, Engpässe, unnötige Wege? Welche wenigen Beziehungen tragen den größten Teil der Transportleistung?
- Konzeptvarianten. Entwicklung mehrerer Layout- und Technikvarianten statt einer einzigen Lösung, bewertet an Investition, Betriebskosten, Flexibilität und Erweiterbarkeit.
- Absicherung und Umsetzungsplanung. Prüfung der Vorzugsvariante – bei automatisierten Anlagen üblicherweise per Materialflusssimulation – und Planung der Realisierung im laufenden Betrieb.
Ein Erfahrungswert, der in keiner Richtlinie steht: Die Datenerhebung wird regelmäßig unterschätzt. Bestehende Stammdaten sind selten in dem Zustand, den eine Materialflussanalyse braucht – Ladehilfsmittel sind nicht gepflegt, Gewichte fehlen, Artikel liegen in Sammelgruppen. Wer diesen Aufwand nicht einplant, plant am Ende auf Basis geschätzter Mengen und begründet damit eine Investition im Millionenbereich.
Beide Methoden untersuchen dieselbe Fabrik, aber mit unterschiedlichem Fokus. Die Materialflussanalyse betrachtet Mengen, Wege und Zeiten des Materials und fragt: Wie viel bewegt sich wohin, wie oft, über welche Strecke? Die Wertstromanalyse – im Deutschen auch Material- und Informationsflussanalyse – nimmt den Informationsfluss ausdrücklich mit auf und fragt zusätzlich: Welcher Schritt ist wertschöpfend, welcher nicht, und wodurch wird er ausgelöst? Die Materialflussanalyse lässt sich damit als Bestandteil der Wertstromanalyse verstehen.
| Materialflussanalyse | Wertstromanalyse | |
|---|---|---|
| Blickwinkel | Mengen, Wege, Transportleistung | Wertschöpfung und Verschwendung entlang der Prozesskette |
| Informationsfluss | Am Rand betrachtet | Gleichrangig dargestellt |
| Typisches Ergebnis | Layout, Technikkonzept, Dimensionierung | Sollprozess mit reduzierten Beständen und Liegezeiten (Wertstromdesign) |
| Passt gut bei | Neubau, Lagerplanung, Automatisierung, Umbau | Prozessverbesserung im laufenden Betrieb, Lean-Projekte |
Wer eine Anlage plant, braucht die Materialflussanalyse; wer eine Fertigung verschlanken will, die Wertstromanalyse. In größeren Projekten laufen beide nacheinander: Erst wird der Prozess vereinfacht, dann die Technik dafür ausgelegt. Die umgekehrte Reihenfolge automatisiert einen Ablauf, den es besser gar nicht mehr gäbe.
Wie hängen Materialfluss und Produktion zusammen?
In produzierenden Betrieben endet der Materialfluss nicht am Lagertor. Die Fertigung ist zugleich Senke und Quelle: Sie verbraucht bereitgestelltes Material und erzeugt Halbfabrikate, Fertigware, Leergut und Ausschuss, die alle wieder zurück in den Fluss gehen. Die Schnittstelle zwischen Lager und Fertigung ist deshalb der neuralgische Punkt – dort treffen unterschiedliche Taktungen aufeinander: Das Lager arbeitet auftragsbezogen, die Fertigung schichtbezogen.
Die Bereitstellung an den Produktionsarbeitsplatz wird über die Produktionslogistik organisiert, die Ausführung und Rückmeldung der Fertigungsaufträge über ein Manufacturing Execution System (MES). Damit der Materialfluss durchgängig bleibt, müssen sich beide Seiten auf denselben Bestand beziehen: Meldet das MES eine Entnahme, die im Lagerverwaltungssystem nicht ankommt, entsteht genau die Bestandsdifferenz, die später niemand mehr auflösen kann.
Woran scheitert die Optimierung des Materialflusses in der Praxis?
Die Technik ist selten das Problem. Wiederkehrend sind vier andere Muster:
- Optimierung einzelner Stationen statt der Kette. Ein schnelleres Regalbediengerät vor einem unveränderten Übergabepunkt erzeugt keinen höheren Durchsatz, sondern nur einen längeren Stau. Maßgeblich ist immer der Engpass, und der verschiebt sich nach jeder Verbesserung.
- Auslegung auf Durchschnittswerte. Anlagen werden am Tagesmittel dimensioniert und scheitern an der Vormittagsspitze oder am Monatsende. Belastbar ist nur ein Lastprofil über die Zeit, nicht eine Jahresmenge geteilt durch Arbeitstage.
- Vernachlässigter Informationsfluss. Der physische Fluss wird sorgfältig geplant, die Buchungslogik nebenbei. Entstehen Bestände im System an anderer Stelle als in der Halle, sinkt das Vertrauen in die Daten – und die Mitarbeitenden bauen sich informelle Nebenbestände, die das Problem verstärken.
- Undokumentierte gewachsene Steuerungslogik. Über Jahre eingebaute Sonderregeln – „Behälter dieses Typs immer über Strecke 4“ – stehen in keiner Spezifikation, sondern nur im Code und in den Köpfen. Bei jeder Erweiterung und spätestens bei einer Ablösung der Steuerung wird das zum Hauptrisiko des Projekts.
Wie sieht ein durchgängiger Materialfluss in der Praxis aus?
Wie weit Durchgängigkeit tragen kann, zeigt ein Werk zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien aus der Automobilindustrie. Die Anforderung war, sämtliche Materialflüsse eines Neubaus von Beginn an digital abzubilden – einschließlich besonderer Lagerzonen für brandgefährliche Batterien und einer lückenlosen Chargen- und Materialverfolgung vom Wareneingang bis zur Verladung der zurückgewonnenen Rohstoffe. Umgesetzt wurde eine integrierte Plattform aus Lagerverwaltung, Transportmanagement, Staplerleitsystem, MES und Werkerassistenz, sodass Lager, Demontage und Aufbereitung auf einem gemeinsamen Bestand arbeiten. Den vollständigen Projektbericht enthält die Case Study durchgängiges Materialflussmanagement für ein Batterierecyclingwerk.
Zwei weitere Projekte zeigen andere Ausgangslagen: die Verbindung von Lagerverwaltung und Materialflusssteuerung in einem Stahlwerk sowie die Automatisierung einer Vertical-Farming-Anlage.
Wie grenzen sich PPS, ERP und MES ab?
| System | Fokus | Verhältnis zum PPS |
|---|---|---|
| PPS | Plant und steuert die Fertigung: Mengen, Termine, Kapazitäten | – |
| ERP | Steuert das gesamte Unternehmen: Warenwirtschaft, Personal, Finanzen, Vertrieb | Breiter angelegt. Viele ERP-Systeme enthalten das PPS als Modul. |
| MES | Steuert und überwacht die Fertigung in Echtzeit und erfasst Ist-Daten (BDE/MDE) | Prozessnäher. Setzt um, was das PPS geplant hat, und meldet die Ist-Daten zurück. |
In der Praxis ist das PPS häufig als Modul in ein ERP-System integriert.
Wo werden PPS-Systeme eingesetzt?
Vor allem von produzierenden Industrieunternehmen, die kosteneffizient nach hohen Qualitätsstandards fertigen müssen: Automobilindustrie, Metallverarbeitung, Kunststoffindustrie, Getränkeindustrie, Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Medizintechnik, Maschinen- und Anlagenbau, Elektroindustrie, Werkzeugbau und weitere Produktionsbetriebe.
Der Druck auf Fertigungsprozesse nimmt weiter zu: Weltweiter Preisdruck, kleinere Losgrößen und kurze Durchlaufzeiten verlangen eine immer feiner abgestimmte Produktionsplanung und -steuerung.
Wie geht es von hier aus weiter?
Diese Seite erklärt, was Materialfluss ist, wie er geplant, dargestellt, gemessen und gesteuert wird. Der nächste Schritt hängt vom Anlass ab:
- Neue oder erweiterte Anlage. Wird eine Anlage neu automatisiert oder um Fördertechnik, Lagertechnik oder fahrerlose Systeme erweitert, geht es um die Auslegung der Transportstrategien und die Anbindung an LVS, ERP und Steuerungstechnik. Was dabei zu klären ist, beschreibt die Seite Materialflusssteuerung für automatisierte Anlagen.
- Bestehender Materialflussrechner am Ende seines Lebenszyklus. Läuft die Anlage auf einem System ohne Herstellersupport, mit steigenden Wartungskosten oder undokumentierter Logik, steht eine Ablösung im laufenden Betrieb an – der in der Praxis häufigere Fall. Vorgehen, Risiken und Migrationsschritte beschreibt die Seite Modernisierung bestehender Materialflussrechner.
Häufige Fragen zum Materialfluss
Materialfluss ist der gesamte Weg, den Material durch einen Betrieb nimmt – vom Wareneingang über Lagerung, Transport, Bearbeitung und Prüfung bis zum Versand. Dazu gehören nicht nur die Bewegungen, sondern auch das Liegen, Puffern und Lagern zwischen den Schritten.
Die klassische Definition stammt aus der Richtlinie VDI 2411 (Ausgabe Juni 1970, im März 2006 zurückgezogen) und beschreibt den Materialfluss als Verkettung aller Vorgänge beim Gewinnen, Be- und Verarbeiten und Verteilen von Gütern innerhalb festgelegter Bereiche. Die maßgebliche aktuelle Richtlinie ist VDI 2689 „Leitfaden für Materialflussuntersuchungen“ in der Ausgabe Februar 2019.
Materialfluss bezeichnet die physische Bewegung und Lagerung des Materials selbst. Intralogistik ist die Disziplin, die den innerbetrieblichen Materialfluss samt Informationsströmen und Warenumschlag organisiert, steuert und optimiert. Der Materialfluss reicht über die Werksgrenze hinaus, die Intralogistik endet dort.
Üblich sind zwei sich ergänzende Formen: die Materialflussmatrix (Von-Nach-Matrix), in der die Transportmengen zwischen allen Quellen und Senken tabellarisch stehen, und das Sankey-Diagramm, in dem die Pfeilbreite proportional zur transportierten Menge ist. Die Matrix ist die rechenbare Form, das Sankey-Diagramm die anschauliche.
Die Materialflussanalyse betrachtet Mengen, Wege und Zeiten des Materials. Die Wertstromanalyse bezieht den Informationsfluss ausdrücklich mit ein und bewertet zusätzlich, welche Schritte wertschöpfend sind. Die Materialflussanalyse lässt sich als Bestandteil der Wertstromanalyse verstehen.
In automatisierten Anlagen arbeiten mehrere Ebenen zusammen: Das ERP plant die Aufträge, das Lagerverwaltungssystem verwaltet Bestände und erzeugt Transportaufträge, der Materialflussrechner bestimmt Wege und Reihenfolge der einzelnen Ladeeinheiten, die SPS schaltet Antriebe und Sensoren an der Anlage.
Weitere Fragen zum Materialfluss
Was gehört alles zum innerbetrieblichen Materialfluss?
Alle Vorgänge innerhalb des Werksgeländes: Wareneingang, Ein- und Auslagerung, Transporte zwischen Lager, Fertigung und Versand, Bereitstellung an Arbeitsplätzen, Kommissionierung, Verpackung sowie Rückflüsse von Leergut, Halbfabrikaten und Ausschuss.
Was ist eine Materialflussanalyse?
Eine Materialflussanalyse erhebt und bewertet die bestehenden Materialbewegungen eines Betriebs nach Menge, Zeit, Weg und Kosten, stellt sie als Matrix und Sankey-Diagramm dar und identifiziert Schwachstellen wie Rückflüsse, Kreuzungen, Doppelhandling und Engpässe. Das methodische Vorgehen beschreibt VDI 2689 in der Ausgabe Februar 2019.
Welche Kennzahlen misst man im Materialfluss?
Gebräuchlich sind Durchsatz, Transportleistung, Durchlaufzeit, Bestand und Umschlagshäufigkeit, Auslastung, Verfügbarkeit und Flussgrad. Für die Produktionslogistik definiert VDI 4400 Blatt 2 (Ausgabe Dezember 2004) Logistikkennzahlen einheitlich samt Berechnungsvorschrift und Datenquelle.
Wie lässt sich der Materialfluss verbessern?
Wirksam sind kurze und kreuzungsarme Wege im Layout, weniger Umschlag- und Übergabepunkte, entkoppelnde Puffer an den richtigen Stellen, eine Auslegung auf das Lastprofil statt auf Durchschnittswerte und ein Informationsfluss, der jede physische Bewegung korrekt abbildet. Vor Investitionen in Technik lohnt fast immer die Vereinfachung des Prozesses.