Sankey-Diagramm: Materialflüsse und Energieströme visualisieren

Was ist ein Sankey-Diagramm?

Ein Sankey-Diagramm ist ein spezialisiertes Flussdiagramm, bei dem die Breite der verbindenden Pfeile die Größe des Flusses zwischen verschiedenen Stufen darstellt. Die Visualisierung macht Mengenströme auf einen Blick erfassbar.

Laut Wikipedia sind diese Diagramme nach dem britischen Ingenieur Matthew Henry Phineas Riall Sankey benannt, der 1898 in einer Fachpublikation ein bekanntes Diagramm zur Energieeffizienz von Dampfmaschinen veröffentlichte.

Die Hauptmerkmale:

• Proportionale Darstellung: Die Breite jedes Pfeils entspricht der durchfließenden Menge
• Verzweigungen: Aufteilungen und Zusammenführungen von Strömen werden sichtbar
• Verlustdarstellung: Abzweigungen zeigen Ineffizienzen und Verluste direkt an
• Durchgängigkeit: Der Gesamtfluss bleibt über alle Stufen nachvollziehbar

Wofür Sie Sankey-Diagramme in der Produktion einsetzen

In der industriellen Praxis nutzen Sie diese Visualisierung für verschiedene Analysezwecke. Die Darstellung macht komplexe Zusammenhänge verständlich und unterstützt datenbasierte Entscheidungen.

Materialflussanalyse: Transportwege und Mengen darstellen

Laut Vistable ist diese Methode ein typisches Ergebnis einer Materialflussanalyse des Ist-Zustandes. Sie erfassen damit:

• Transportwege zwischen Arbeitsstationen
• Materialmengen pro Verbindung
• Häufigkeit von Transporten
• Rücktransporte und Umwege

Die Visualisierung zeigt Ihnen sofort, wo unnötige Transporte stattfinden. Lange oder häufig genutzte Wege werden durch breite Pfeile sichtbar.

Energiemanagement: Verbräuche und Verluste aufdecken

Für das Energiemanagement visualisieren Sie:

• Energieeinsatz nach Verbrauchern
• Verluste in Umwandlungsprozessen
• Abwärme und ungenutzte Energieströme
• Effizienz einzelner Anlagen

Jede Verzweigung zeigt, wo Energie verloren geht oder ineffizient genutzt wird. Das unterstützt Sie bei der Priorisierung von Effizienzmaßnahmen.

Layoutplanung: Optimierungspotenziale erkennen

Laut Vistable nutzen Sie diese Darstellung in der Layoutplanung, um Optimierungspotenziale zu identifizieren. Die Flussvisualisierung zeigt:

• Welche Arbeitsstationen eng zusammengehören
• Wo Engpässe durch hohe Transportmengen entstehen
• Welche Umstellungen die größte Wirkung haben
• Wo Pufferlager sinnvoll sind

Sie erkennen auf einen Blick, welche Stationen Sie näher zusammenlegen sollten, um Transportwege zu verkürzen.

Wie Sie ein Sankey-Diagramm lesen und interpretieren

Die Interpretation folgt klaren Prinzipien. Sie erfassen damit schnell die wesentlichen Informationen für Ihre Entscheidungen.

Pfeilbreite als Mengendarstellung: Die Breite jedes Pfeils ist proportional zur durchfließenden Menge. Ein doppelt so breiter Pfeil bedeutet die doppelte Menge an Material, Energie oder Kosten.

Verzweigungen und Zusammenführungen: An Verzweigungen teilt sich der Fluss auf mehrere Ziele auf. Bei vollständiger Darstellung entspricht die Summe der abgehenden Pfeilbreiten der eingehenden Breite. Abweichungen zeigen Verluste oder nicht dargestellte Abflüsse. Bei Zusammenführungen addieren sich mehrere Quellen zu einem Ziel.

Verluste und Ineffizienzen erkennen: Wenn ein Pfeil schmaler wird, ohne dass alle Abzweigungen sichtbar sind, deutet das auf Verluste hin. In Energiediagrammen sind das oft Umwandlungsverluste oder Abwärme.

Engpässe identifizieren: Besonders breite Pfeile zeigen Hauptströme. Wenn diese über lange Wege oder durch viele Stationen führen, entstehen Optimierungspotenziale.

Datenquellen für Sankey-Diagramme im Betrieb

Für aussagekräftige Visualisierungen benötigen Sie strukturierte Daten über Ihre Flüsse. Die Datenqualität bestimmt die Aussagekraft.

Laut Vistable sind mögliche Datenquellen ERP-Software oder manuelle Erfassungen bei Materialflussanalysen. Folgende Quellen stehen Ihnen zur Verfügung:

ERP-Systeme als Datenquelle: Ihr ERP-System erfasst Warenbewegungen zwischen Lagerorten und Kostenstellen. Sie exportieren die Bewegungsdaten und aggregieren sie nach Quelle und Ziel.

MES und Produktionsdaten: Manufacturing Execution Systems liefern Echtzeitdaten aus der Produktion. Sie erhalten Informationen über Materialverbrauch, Ausschuss und Durchsatz pro Station.

Energiemanagementsysteme: Wenn Sie ein Energiemanagementsystem nach ISO 50001 (internationale Norm für Energiemanagementsysteme) betreiben, stehen Ihnen detaillierte Verbrauchsdaten zur Verfügung. Sie erfassen damit Energieströme von der Einspeisung bis zu den Verbrauchern.

Manuelle Erfassung bei Materialflussanalysen: Für eine detaillierte Materialflussanalyse erfassen Sie Transportwege, Häufigkeiten und Mengen durch Beobachtung und Messung vor Ort. Das ist aufwendig, liefert aber präzise Daten für Ihre Layoutplanung.

So erstellen Sie ein Sankey-Diagramm

Die Erstellung erfordert strukturierte Daten und ein geeignetes Werkzeug. Sie wählen die Lösung nach Komplexität und verfügbaren Ressourcen.

Datenstruktur vorbereiten: Ihre Daten benötigen mindestens drei Spalten:

• Quelle: Startpunkt des Flusses (z. B. Lager, Maschine, Energiequelle)
• Ziel: Endpunkt des Flusses (z. B. Arbeitsstation, Produkt, Verbraucher)
• Menge: Größe des Flusses (z. B. Stückzahl, kWh, Tonnen)

Beispiel für Materialtransporte:

```
Quelle | Ziel | Menge
Lager | Dreherei | 500
Lager | Fräserei | 300
Dreherei | Montage | 480
Fräserei | Montage | 290
```

Sankey-Diagramm in Excel erstellen

Laut DataCamp erstellen Sie die Visualisierung in Excel über Umwege, da Excel keine native Unterstützung bietet. Sie nutzen entweder Add-ins oder erstellen gestapelte Balkendiagramme manuell.

Schritt-für-Schritt mit Add-in:

1. Bereiten Sie Ihre Daten in drei Spalten vor (Quelle, Ziel, Menge)
2. Suchen Sie im Microsoft Store nach Sankey-Add-ins und installieren Sie eines davon
3. Markieren Sie Ihre Daten inklusive Überschriften
4. Fügen Sie die Visualisierung über das Add-in ein
5. Passen Sie Farben und Beschriftungen an

Der Aufwand ist gering, die Flexibilität aber eingeschränkt. Für einfache Visualisierungen mit wenigen Knoten reicht diese Lösung.

Online-Tools und Software-Lösungen

Online-Tools bieten schnellen Zugang ohne Installation. Sie laden Ihre Daten hoch oder geben sie manuell ein und erhalten sofort eine Visualisierung.

Sie benötigen eine Internetverbindung und sollten bei sensiblen Produktionsdaten die Datenschutzbestimmungen des Anbieters prüfen.

Spezialisierte Layoutplanungs-Software

Für professionelle Materialflussanalysen nutzen Sie spezialisierte Software. Diese bietet:

• Import aus ERP- und MES-Systemen
• Automatische Aggregation großer Datenmengen
• Kombination mit Layoutplänen
• Simulationsfunktionen für Optimierungsszenarien

Der Aufwand für Anschaffung und Einarbeitung ist höher, die Möglichkeiten aber deutlich umfangreicher.

Laut DataCamp bieten Python und R die größte Flexibilität für komplexe Visualisierungen. Sie programmieren die Darstellung und passen sie exakt an Ihre Anforderungen an.

Grenzen und Alternativen zum Sankey-Diagramm

Diese Visualisierungsform hat Stärken bei der Darstellung von Flüssen, stößt aber bei bestimmten Fragestellungen an Grenzen.

Wann die Darstellung unübersichtlich wird:

• Bei vielen Knoten wird die Visualisierung zunehmend komplex
• Viele Rückflüsse und Kreisläufe erschweren die Lesbarkeit
• Zeitliche Abfolgen sind nicht darstellbar
• Räumliche Anordnung wird nicht abgebildet

Alternative Visualisierungen für komplexe Prozesse:

Kombination mit anderen Analysemethoden: Sie erzielen die besten Ergebnisse, wenn Sie die Flussvisualisierung mit anderen Methoden kombinieren. Nutzen Sie:

• Sankey-Diagramme für die Mengenanalyse
• Spaghetti-Diagramme für die räumliche Darstellung im Layout
• Wertstromanalysen für die zeitliche Dimension
• Prozessflussdiagramme für die logische Abfolge

Jede Methode beleuchtet einen anderen Aspekt Ihrer Prozesse. Die Kombination liefert Ihnen ein vollständiges Bild für Ihre Optimierungsentscheidungen.

Sankey-Diagramme in der Prozessoptimierung einsetzen

In der Praxis nutzen Sie diese Visualisierung als Werkzeug im kontinuierlichen Verbesserungsprozess. Die Darstellung macht Verschwendung sichtbar und unterstützt die Kommunikation im Team.

Typischer Ablauf einer Materialflussanalyse:

1. Daten aus ERP oder durch Beobachtung erfassen
2. Visualisierung des Ist-Zustands erstellen
3. Hauptströme und Engpässe identifizieren
4. Optimierungsmaßnahmen ableiten (z. B. Layout-Änderungen)
5. Soll-Zustand visualisieren
6. Einsparungen quantifizieren (Transportwege, Zeit, Kosten)

Die visuelle Gegenüberstellung von Ist- und Soll-Zustand macht den Nutzen von Maßnahmen greifbar. Sie nutzen das für die Argumentation gegenüber der Geschäftsführung.

Energiefluss visualisieren für Effizienzprojekte: Bei Energieeffizienzprojekten zeigt die Darstellungstechnik:

• Wo die größten Verbraucher sitzen
• Welche Verluste vermeidbar sind
• Wo Abwärme nutzbar ist
• Welche Maßnahmen die höchste Wirkung haben

Sie priorisieren damit Ihre Investitionen nach Einsparpotenzial und Wirtschaftlichkeit.

Dokumentation und Kommunikation: Die Visualisierung eignet sich für:

• Präsentationen vor der Geschäftsführung
• Energieberichte und Nachhaltigkeitsberichte
• Schulungen und Workshops
• Projektdokumentation

Die intuitive Darstellung macht komplexe Zusammenhänge auch für Nicht-Experten verständlich. Sie schaffen damit eine gemeinsame Diskussionsgrundlage im Team.