Materialflussanalyse: Definition, Ziele, Methoden und die praxisnahe Umsetzung

Ein stabiler, transparenter Materialfluss ist die Grundlage jeder leistungsfähigen Produktion und Intralogistik. Wenn Teile, Halbfabrikate, Behälter oder Paletten nicht zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort sind, entstehen Stillstände, Suchaufwände, Überbestände oder teure Zusatzschichten. Genau hier setzt die Materialflussanalyse an.

Unter Materialflussanalyse versteht man das systematische Erfassen und Bewerten aller Transportvorgänge, Lagerungen und Wartezeiten im Unternehmen mit dem Ziel, Schwachstellen im Materialfluss aufzudecken und Verbesserungspotenziale sichtbar zu machen. 

In diesem Artikel erfahren Sie, was eine Materialflussanalyse genau ist, welche Ziele sie verfolgt, welche Methoden und Kennzahlen in der Praxis verwendet werden und wie ein typisches Vorgehen in Industrie und Logistik aussieht. Außerdem lesen Sie, welche Rolle die Materialflussanalyse bei der Entscheidung für Gabelstapler, den klassischen Routenzug oder autonome mobile Roboter (AMR) spielt und wie Sie typische Fehler vermeiden.

Inhaltsverzeichnis:

• Was ist eine Materialflussanalyse?
• Welche Ziele verfolgt eine Materialflussanalyse?
• Welche Daten und Kennzahlen sind relevant?
• Wie läuft eine Materialflussanalyse Schritt für Schritt ab?
• Welche Methoden und Tools kommen in der Praxis zum Einsatz?
• Typische Anwendungsfälle in Produktion und Intralogistik
• Materialflussanalyse und Automatisierung mit FTS, Routenzügen und AMR
• Was kostet eine Materialflussanalyse und wann rechnet sie sich?
• Fünf typische Fehler und wie Sie sie vermeiden
• Fazit: Vom ersten Ist-Bild zur intelligenten, autonomen Intralogistik

Was ist eine Materialflussanalyse?

Die Materialflussanalyse ist ein Verfahren der Logistikplanung, mit dem alle Bewegungen und Aufenthalte von Materialien innerhalb eines definierten Systems untersucht werden. Betrachtet werden zum Beispiel:

• Wareneingang und Warenausgang
• Lager- und Pufferbereiche
• Fertigungs- und Montagezonen
• innerbetriebliche Transportwege und Transportmittel

Ziel ist es, Transportvorgänge, Lagerungen und Wartezeiten vollständig zu erfassen, grafisch darzustellen und hinsichtlich Aufwand, Kosten und Zeit zu bewerten. 

Typischerweise unterscheidet man zwischen:

• Qualitativem Materialfluss

Es werden Transportbeziehungen, deren Richtung und Abfolge dargestellt, jedoch ohne Mengenangaben. Diese reduzierte Sicht hilft, komplexe Netzwerke grundlegend zu verstehen.

• Quantitativem Materialfluss

Zusätzlich zu den Transportbeziehungen werden Mengen, Frequenzen, Zeiten oder Kosten hinterlegt. So lassen sich besonders kritische Flüsse identifizieren, etwa große Mengen über lange Distanzen.

Die so gewonnene Transparenz bildet die Basis für Optimierungsmaßnahmen, Layoutanpassungen, Automatisierungslösungen oder Investitionsentscheidungen.

Welche Ziele verfolgt eine Materialflussanalyse?

Eine Materialflussanalyse hat immer mehrere Ziele gleichzeitig. Zu den wichtigsten zählen: 

• Reduktion von Durchlaufzeiten

Materialien sollen mit möglichst wenig Warte- und Liegezeiten durch die Prozesse laufen.

• Senkung von Transport- und Logistikkosten

Unnötige Transporte, Umwege oder ineffiziente Transportmittel werden sichtbar und lassen sich eliminieren.

• Optimale Auslastung von Flächen und Ressourcen

Engpässe in Lagerbereichen, überlastete Übergabepunkte oder unausgelastete Flächen werden erkannt.

• Erhöhung der Prozessstabilität

Häufige Störungen, Ad-hoc-Transporte oder improvisierte Notlösungen werden identifiziert und strukturiert ersetzt.

• Steigerung von Transparenz und Planbarkeit

Statt Bauchgefühl entstehen objektive Entscheidungsgrundlagen für Investitionen und Automatisierungsprojekte.

• Vorbereitung von Layoutwechseln und Automatisierungsprojekten

Wer neue Hallen plant, bestehende Bereiche umbaut oder Transportroboter einführen möchte, benötigt eine belastbare Grundlage, um sinnvolle Routen, Puffer und Schnittstellen zu definieren.

Kurz gesagt: Eine gute Materialflussanalyse beantwortet die Frage, wo und warum Materialflüsse heute unnötig teuer, langsam oder störanfällig sind und wie man das systematisch verbessern kann.

Welche Daten und Kennzahlen sind relevant?

Damit eine Materialflussanalyse belastbare Ergebnisse liefert, müssen die richtigen Daten erhoben und in aussagekräftige Kennzahlen überführt werden. Typisch sind unter anderem: 

Stammdaten und Strukturdaten

• Artikel- und Teilegruppen
• Verpackungseinheiten und Ladungsträger
• Layoutdaten von Hallen, Wegen und Lagerbereichen
• Arbeitspläne, Stücklisten und Routings

Bewegungsdaten

• Transportmengen pro Artikel oder Artikelgruppe
• Transporthäufigkeiten pro Quelle-Ziel-Beziehung
• zurückgelegte Distanzen je Transport
• eingesetzte Transportmittel (Stapler, Routenzug, Transportroboter, Fördertechnik)

Zeit- und Bestandsdaten

• Durchlaufzeiten und Liegezeiten in Puffer- und Lagerbereichen
• Rüst- und Wechselzeiten
• Bestandsniveaus und Bestandsreichweiten
• Wartezeiten an Engpässen, zum Beispiel an Maschinen oder Übergabepunkten

Zentrale Kennzahlen der Materialflussanalyse

• Transportintensität (Menge x Frequenz) zwischen zwei Stationen
• Flusslänge (Distanz) zwischen Quelle und Senke
• Handlinghäufigkeit (wie oft wird eine Einheit umgeladen oder angefasst)
• Flächenproduktivität (Umschlag oder Durchsatz pro Quadratmeter)
• Durchlaufzeit vom Wareneingang bis zum Warenausgang oder zur Auslieferung

Werkzeuge wie Von-Nach-Matrizen oder Distanz-Intensitäts-Diagramme stellen diese Kennzahlen kompakt dar. Materialflüsse mit hohen Mengen über lange Distanzen werden so sofort sichtbar und markieren häufig die attraktivsten Ansatzpunkte für Optimierungs- oder Automatisierungsmaßnahmen wie den autonomen Transportroboter INDUROS.

Wie läuft eine Materialflussanalyse Schritt für Schritt ab?

In der Praxis hat sich ein mehrstufiges Vorgehen bewährt, das sich unabhängig von Unternehmensgröße und Branche anwenden lässt: 

1. Zieldefinition und Abgrenzung

Am Anfang steht eine klare Frage:

• Soll eine einzelne Linie optimiert werden oder der gesamte Standort?
• Geht es um Transportkosten, Durchlaufzeit, Flächennutzung oder um die Vorbereitung einer Automatisierung mit Transportrobotern?
• Wie sehen die wirtschaftlichen Zielgrößen aus, zum Beispiel gewünschte Kostensenkung oder Kapazitätserhöhung?

Gleichzeitig wird die Systemgrenze festgelegt, also der Bereich, der in der Materialflussanalyse betrachtet wird.

2. Aufnahme der Ist-Prozesse und Layouts

Im nächsten Schritt werden Prozesse, Stationen und Wege erfasst:

• Erstellen oder Aktualisieren von Hallen- und Layoutplänen
• Identifikation aller Mengenstellen (Lager, Maschinen, Übergabepunkte, Warenein- und -ausgänge)
• Dokumentation der Transportwege und Transportmittel

Häufig erfolgt dies durch Begehungen, Interviews auf dem Shopfloor und Auswertung vorhandener Unterlagen.

3. Datenerhebung

Nun werden reale Bewegungsdaten ermittelt. Quellen sind unter anderem:

• ERP-, MES- oder BDE-Systeme
• Transportauftragsdaten von Staplerleitsystemen oder Flottenmanagern
• manuelle Zählungen, Beobachtungen und Zeitstudien
• Trackingdaten aus Scannern, RFID-Systemen oder Lokalisierungslösungen
• Statistikdaten aus einem Flottenmanager oder der Software eines AMR

Wichtig ist, repräsentative Zeiträume zu betrachten, etwa mehrere Wochen inklusive saisonaler Spitzen.

4. Modellierung und Visualisierung

Die gesammelten Daten werden strukturiert aufbereitet, zum Beispiel als:

• Von-Nach-Matrix mit Mengen, Zeiten oder Kosten je Quelle-Ziel-Paar
• Materialflussdiagramme im Layout (Pfeildiagramm, Blockschema, Spaghetti-Diagramm)
• Sankey-Diagramme zur Visualisierung von Mengenströmen und Haupttransporten 

So entstehen übersichtliche Ist-Bilder, die allen Beteiligten denselben Blick auf den Materialfluss ermöglichen.

5. Bewertung und Identifikation von Schwachstellen

Auf Basis dieser Visualisierung lassen sich Engpässe, Verschwendung und Risiken erkennen, zum Beispiel:

• lange Wege bei gleichzeitig hohen Transportmengen
• häufiges Umlagern, mehrfaches Handling derselben Einheit
• unnötige Rücktransporte oder Kreuzungen von Wegen
• ungleich ausgelastete Lagerzonen oder Übergabepunkte
• kritische Abhängigkeiten von einzelnen Transportmitteln oder Staplern

Hier werden erste Verbesserungsfelder priorisiert.

6. Ableitung von Optimierungsmaßnahmen und Szenarien

Aus den identifizierten Schwachstellen werden Maßnahmen entwickelt, etwa:

• Layoutanpassungen und Verkürzung von Wegen
• Zusammenfassung oder Trennung bestimmter Lagerbereiche
• Einführung von Routenzügen für wiederkehrende Touren
• Ersetzung manueller Staplerfahrten durch Transportroboter oder fahrerlose Transportsysteme 
• Anpassung von Losgrößen oder Bereitstellungskonzepten

Oft werden Szenarien verglichen, zum Beispiel „Staplerbetrieb“ und „AMR-Automatisierung“.

7. Umsetzung und Controlling

Zum Schluss werden Maßnahmen priorisiert, umgesetzt und deren Wirkung nachverfolgt, etwa mit:

• Kennzahlen wie Durchlaufzeit, Flusskosten oder Bestandsniveau
• Soll-Ist-Vergleichen nach Einführung neuer Transporttechnologien
• regelmäßigen Re-Analysen bei geänderten Rahmenbedingungen

Damit wird die Materialflussanalyse zu einem wiederkehrenden Steuerungsinstrument, nicht zu einem einmaligen Projekt.

Welche Methoden und Tools kommen in der Praxis zum Einsatz?

In der Materialflussanalyse werden klassische Lean-Methoden und moderne digitale Werkzeuge kombiniert. 

Qualitative Methoden

• Prozessaufnahmen und Gemba-Walks

Direkte Beobachtung am Ort des Geschehens, um reale Abläufe, Umwege und informelle Routinen zu verstehen.

• Prozessmapping und Flussdiagramme

Darstellung von Prozessen, Materialflüssen und Informationsflüssen in einfacher, verständlicher Form.

• Wertstromanalyse

Lean-Methode zur Darstellung des Wertstroms inklusive Material- und Informationsflüssen, um Verschwendung im Prozess sichtbar zu machen. 

Quantitative Methoden

• Von-Nach-Matrizen

Tabellarische Darstellung der Materialflüsse mit Mengen oder Transporthäufigkeiten zwischen Quellen und Senken.

• Materialflussmatrizen und Distanz-Intensitäts-Diagramme

Kombination aus Transportintensität und Distanz, um Materialflüsse mit großen Mengen über lange Wege zu identifizieren. 

• ABC-Analysen und Klassifizierungen

Fokussierung auf Teile oder Flüsse mit dem größten Einfluss auf Kosten oder Durchsatz.

Visuelle Tools

• Spaghetti-Diagramme

Darstellung der Wegverläufe eines Produkts oder Mitarbeiters im Layout. Häufige Kreuzungen und Schleifen sind ein Indikator für Verschwendung.

• Sankey-Diagramme

Grafische Darstellung von Materialströmen, bei der die Breite der Pfeile der transportierten Menge entspricht. Besonders geeignet, um Hauptströme und Nebenströme zu unterscheiden. 

Digitale Tools und Simulation

• Layout- und Planungstools

Software zur Erstellung und Bewertung von Layoutvarianten inklusive Materialflüssen.

• Materialflusssimulation

Ereignisdiskrete Simulationen, bei denen reale Daten in ein Modell überführt werden, um zukünftige Szenarien zu testen, zum Beispiel bei veränderten Stückzahlen oder dem Einsatz von Transportrobotern. 

• Flottenmanager und Leitsysteme

Bereits während des Betriebs liefern Leitsysteme von Transportrobotern oder FTS wertvolle Daten für eine laufende Materialflussanalyse.

Typische Anwendungsfälle in Produktion und Intralogistik

Materialflussanalysen kommen immer dann zum Einsatz, wenn Prozesse komplex sind oder sich Rahmenbedingungen verändern. Typische Beispiele sind: 

• Neubau oder Erweiterung von Produktions- und Logistikhallen

Welche Bereiche gehören räumlich zusammen, welche Wege sollten kurz sein und wo lohnt sich Automatisierung?

• Brownfield-Optimierung bestehender Standorte

Historisch gewachsene Prozesse führen oft zu unnötig langen Wegen, Zwischenlagern und Insellösungen.

• Einführung von Routenzügen oder Transportrobotern

Welche Strecken eignen sich für getaktete Touren, welche für flexible autonome Systeme?

• Umstellung der Produktionsstrategie

Zum Beispiel von Linienfertigung auf Zellenfertigung, Einführung von One-Piece-Flow oder verstärkter Einsatz von Just-in-Time- und Just-in-Sequence-Konzepten.

• Wachstum, Produktwechsel oder höhere Varianz

Mehr Varianten und kleinere Losgrößen erhöhen die Anforderungen an den Materialfluss und machen Schwachstellen sichtbar.

• Kopplung von Indoor- und Outdoor-Materialflüssen

Besonders anspruchsvoll sind Materialflüsse über das Werksgelände, zwischen Hallen oder zu Außenlagern, in denen Witterungseinflüsse, unterschiedliche Bodenqualitäten und Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen sind. Hier können autonome Transportroboter wie ein INDUROS ein entscheidender Erfolgsfaktor sein, da dieser Roboter innen und außen autonom fahren kann.

Gerade in diesen Szenarien entscheidet eine saubere Materialflussanalyse darüber, ob eine spätere Automatisierung mit FTS, Routenzug oder autonomen mobilen Robotern ihr volles Potenzial entfalten kann.

Materialflussanalyse und Automatisierung mit FTS, Routenzügen und AMR

Eine Materialflussanalyse beantwortet nicht nur die Frage, wo verbessert werden kann, sondern auch, welche Art von Transportlösung dafür geeignet ist. Sie schafft die Grundlage, um bewerten zu können, ob zum Beispiel ein Routenzug, klassische fahrerlose Transportsysteme oder autonome mobile Roboter die beste Option sind.

Typischerweise zeigt die Analyse:

• welche Strecken hochfrequent und gut standardisierbar sind

Hier bieten sich Routenzüge oder getaktete Strecken mit einem FTS oder AMR an.

• wo Flexibilität und dynamische Routen wichtig sind

In Bereichen mit häufig wechselnden Wegen oder individuellen von Mitarbeiter ausgelösten Transporte spielen autonome mobile Roboter ihre Stärken aus.

• welche Übergabepunkte, Puffer und Schnittstellen zu planen sind

Dazu zählen Übergabeplätze an Maschinen, Konsolidierungszonen, Laderampen, Wareneingänge und Warenausgänge.

• wie Indoor- und Outdoor-Materialflüsse zusammenhängen

Besonders spannend wird es, wenn Materialströme das Gebäude verlassen: Transport zwischen Hallen, über den Hof, zu Außenlagern oder direkt zu Produktionsanlagen im Freien. Hier stoßen klassische Indoor-Lösungen oft an Grenzen, während speziell ausgelegte AMR wie der INDUROS auch auf schlechten Böden oder im Außenbereich zuverlässig arbeiten.

Im Idealfall ist die Materialflussanalyse damit der Startpunkt einer Roadmap, an deren Ende eine skalierbare Automatisierung mit der passenden Kombination aus Routenzug und autonomen mobilen Robotern steht.

Was kostet eine Materialflussanalyse und wann rechnet sie sich?

Die Kosten einer Materialflussanalyse hängen insbesondere ab von:

• Größe und Komplexität des betrachteten Systems
• Umfang der Datenerhebung (nur Systemdaten oder auch manuelle Erhebungen)
• Einsatz externer Beratung oder rein interner Durchführung
• Verwendung von Simulationswerkzeugen und digitalen Planungstools 

In der Praxis bewegen sich Projekte von schlanken, fokussierten Analysen einzelner Linien bis zu umfangreichen Standortanalysen mit Simulation. Interessant ist weniger die absolute Projektgröße, sondern das Verhältnis von Projektkosten zu erschlossenen Einsparungen, zum Beispiel durch:

• reduzierte Durchlaufzeiten und geringere Bestände
• gesenkte Transportkosten und weniger Staplerfahrten
• höhere Anlagenverfügbarkeit durch stabileren Materialnachschub
• vermiedene Fehlinvestitionen in ungeeignete Transporttechnik
• künftige Einsparungen durch autonome Transporttechnik wie AMR

In vielen Fällen amortisieren sich Materialflussanalyse und daraus abgeleitete Maßnahmen bereits innerhalb weniger Monate bis weniger Jahre, vor allem wenn sie mit konkreten Automatisierungsschritten oder Layoutverbesserungen verknüpft werden.

Fünf typische Fehler und wie Sie sie vermeiden

Damit eine Materialflussanalyse ihren vollen Nutzen entfalten kann, sollten Sie einige Stolpersteine bewusst umgehen:

1. Unklare Ziele und zu große Betrachtungsräume

Wenn Ziele nicht präzise definiert sind, werden Daten ohne Fokus gesammelt und Ergebnisse bleiben abstrakt. Besser: klar abgesteckte Bereiche und eindeutige Zielgrößen.

1. Nur auf Durchschnittswerte schauen

Durchschnittliche Durchlaufzeiten oder mittlere Transportmengen verschleiern Spitzenbelastungen und Engpasssituationen. Analysieren Sie auch Lastspitzen, saisonale Effekte und Sonderfälle.

1. Manuelle Transporte und Ausnahmelogistik ignorieren

In vielen Werken existiert eine „Schattenlogistik“ aus spontanen Fahrten, Nottransporten und Umgehungswegen. Diese gehören unbedingt in die Betrachtung, sonst bleibt ein wichtiger Teil der Realität unsichtbar.

1. Materialflussanalyse ohne Einbindung der Mitarbeitenden

Daten allein erzählen nicht die ganze Geschichte. Wer täglich mit dem Materialfluss arbeitet, kennt Ursachen und praktische Hürden. Beziehen Sie diese Expertise früh ein.

1. Keine konsequente Ableitung von Maßnahmen

Ein hübsches Diagramm bringt nichts, wenn daraus keine Entscheidungen folgen. Planen Sie von Beginn an ein, wie Maßnahmen bewertet, priorisiert und umgesetzt werden sollen, etwa auch im Hinblick auf mögliche Transportroboter oder Routenzugkonzepte.

Fazit: Vom ersten Ist-Bild zur intelligenten, autonomen Intralogistik

Eine Materialflussanalyse ist weit mehr als eine Momentaufnahme der innerbetrieblichen Transporte. Sie schafft Transparenz über Wege, Mengen, Zeiten und Kosten, deckt Schwachstellen auf und liefert eine fundierte Basis für Investitionen in Layout, Organisation und Automatisierung. 

Wer systematisch vorgeht, Ziele klar definiert und qualitative mit quantitativen Methoden kombiniert, kann:

• Durchlaufzeiten verkürzen
• Flächen und Ressourcen besser nutzen
• Transportkosten senken
• Prozesse stabilisieren und besser planbar machen
• den Übergang zu automatisierten Lösungen mit FTS, Routenzügen und autonomen mobilen Robotern vorbereiten

Damit wird die Materialflussanalyse zum strategischen Werkzeug für Unternehmen, die ihre Intralogistik schrittweise auf ein höheres Leistungsniveau bringen wollen – von der ersten Spaghetti-Skizze bis zur hochautomatisierten, intelligent gesteuerten Materialversorgung.
Wenn Ihre Wahl bereits auf eine autonome Transportlösung wie den AMR INDUROS gefallen ist, helfen Ihnen auch gerne die Experten von Innok bei der Berechnung Ihrer individuellen Vorteile durch die Umstellung auf autonome Transportprozesse.