lean 4.0? mit schlanker produktion ins digitale zeitalter! · • lean stößt in vielen bereichen...

Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Lean 4.0? Mit schlanker Produktion ins digitale Zeitalter!Production Systems am 19.06.2018 in Stuttgart

Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich | 271122LH01 | 1

„Die Produkte sind komplexer geworden, die Optionsumfänge haben sich erweitert, der

Sonderkonstruktionsanteil ist größer geworden.…

Ziel ist es, … , es dem Mitarbeiter einfacher zu machen, mehr Arbeitsgänge zu übernehmen.“

C. Hössel, KVP-Manager bei DECKEL MAHO Seebach GmbH

Aktuelle Herausforderungen (1): Individualität

Bild: DMG Mori


Aktuelle Herausforderungen (2): Schnelligkeit

Quelle: TRUMPF


Aktuelle Herausforderungen (3): Datenbasierte Geschäftsmodelle

Alte Logik:Produkt = Eigentum und Verfügbarkeit Hardware hat Wert

Neue Logik:Produkt = Vehikel der Kommunikation Hardware + Daten haben Wert

Abschluss Inbetrieb-nahme

Nutzungsphase

Kunden-Interaktion

Erstatzteilgeschäft

Value Added Services


Klassische und neue Produktionskonzepte

Klassische Fließproduktion• Stabilisierte und standardisierte Prozesse • Standardisierung = Takt, Sequenz und Bestand• Abweichungen werden umgehend erkannt• systematische Problemlösung und Entwicklung von Mitarbeitern

Neue „Fluss“ Konzepte• Variabilität wird zugelassen (Takt, Sequenz und Bestand)• Fokus liegt auf Selbstoptimierung• Konflikt zu klassischem „Lean“, wenn Standardarbeit entfällt• „Mitarbeiter müssen keine Angst mehr vor Bandstopp haben …“

Quelle: TRUMPF

Quelle:AUDI


Zwei Ansätze – viele Fragen …

• Digitalisieren, ohne den Lean Gedanken aufzugeben: Worauf ist zu achten?

• Lean stößt in vielen Bereichen an seine Grenzen: Wie können wir Lean weiterentwickeln?

• Information in der Produktion erhält einen neuen Wert: Wie steht Lean dazu?

• Der PDCA wird Probleme abstellen, die noch gar nicht aufgetreten sind. Wie geht das?

• Die Produktion ist nur eine Station des Kundenauftrags: Wie sieht die ganzheitliche Sicht auf einen schlanken, digitalen Wertstrom aus?


ActPlan

Do

Check

1

3

4

2

ActPlan

Do

Check

1

3

4

2

Der PDCA-Kreislauf darf nicht durchbrochen werden …

Prozess wird verbessert

Mitarbeiter werden entwickelt

1. Stabilität + Standardisierung 2. Fluss

3. Prozess zeigt Probleme auf

4. Mitarbeiter Lösen Probleme

Ergebnis 1:

Ergebnis 2:


Die Lean Werte dürfen nicht aufgegeben werden …

Respekt für Menschen

Kontinuierliche Verbesserung

Beobachte selbst. Führe vom Ort des Geschehens.

Setzte anspruchsvolle Ziele und entwickle Menschen.

Lebe systematische Problemlösung täglich vor.

Stimme Teams auf ein gemeinsames Ziel ab.

Sei Lehrer und Coach. Frage „Warum“ nicht „Wer“.

Quelle: Toyota


Individualität und ihre Folgen

Produktstandardisierung

nied

righo

ch

Proz

ess-

Stan

dard

isie

rung

Standardprodukt Baukasten + Optionsmodule Kundenindividuelles Produkt

Einsatz von Lean

nicht Lean


Werker-Assistenz für Standardarbeit und AbweichungsmanagementBeispiel DMG Mori

Quelle: DMG MORI

• Bereitstellung technischer Zeichnungen, Materialstatus, Arbeitsablauf, etc.

• Personalisierung

• ANDON-Ruf

• Materialabruf

• Transparenz durch kurzzyklische Rückmeldung


Digitales Shop Floor ManagementBeispiel Lernfabrik CiP


Zwischenfazit:Lean Ideale weiterverfolgen – bewährte Lean Konzepte digital aufwerten

Neue Möglichkeiten durch

• mobile Informationsverfügbarkeit • Entscheidungsunterstützung• Nutzung von Produkt- und Prozessdaten

Ist-Zustand

P DA C

… unterstützen das Erreichen von …

Standardisierung

SMED

Klassisches Lean, z.B.:

Shopfloor Management (SFM)Autonome Instandhaltung

Adaptive StandardisierungDigitales SFM

…Prediktive Instandhaltung

……

…….

Lean Ideale • 0 Fehler• 100% Wertschöpfung• Einzelstückfluss • Wertschätzen und Fordern


Information im Kontext von Lean

Bisher:

• Informationsflüsse aus Perspektive der Produktionssteuerungbetrachtet

• Produktion im Fokus

Neu:

• Verschwendung im Umgang mit Information vermeiden

• Gezielte Nutzung von Information zur Prozessverbesserung

• Information zur Steigerung des Kundennutzens

• Erweiterter Fokus auf Auftragsabwicklung

FIFOFIFO

Bestand Arbeitspläne

permanent

k -a -

10 Stk.0 M

in.Bestand

Transportzeit

Bestand Aufträge

permanent

k -a -

48 Stk.0 M

in.Bestand

Transportzeit

Kunden

- -- -

5 Min.

45 Min.

10 Min

KundendatenKonfigurieren

Kontrolle Bestellung

Speichermedium

Online Konfiguration

0Schichten (24h)

Tätigkeit KPIs

1 1 1 1 1 1 1 1

a a a a a a a a

0 Min.

0 Min.

0 Min.

0 Min.

0 Min.

1 %

60 Min.

8

Auftrag anlegenAuftrag abm

elden

Programcode

generieren

Arbeitsplan erstellenM

aterialliste Einkauf

Rückfragen

Bearbeitungszeit (Kunde)

Stückzahl/Tag

Fertigung

1Schichten 2

Tätigkeit KPIs

- - 1 - 1 1 1 1 1

m m m m - a t a a

1 Min.

1 Min.

1 Min.

10 Min.

2 %67 %1 %

40 Min.

7

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

Programcode

einlesen

(Rückfragen)

Rückfragen

OEE

AusschussZykluszeit

Stückzahl/Tag

Freigabe

1Schichten 1

Tätigkeit KPIs

- - - - - - 1 e e

m m m m m m m - -

1 Min.

1 Min.

5 Min.

2 Min.

3 Min.

<20Min.

1 %12 M

in.9

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

StücklisteTransportauftragM

aterialbuchung(R

ückfragen)

Rückfragen

BearbeitungszeitStückzahl/Tag

ERP-System

Shopfloor Management

Mitarbeiter

Telefon

Distributed Numerical Control

Online - Konfigurator

Materialetikett

Maschinensteuerung


Bislang greifen zwei PDCA-Schwungräder ineinander

Standard

Initiale Verbesserung ReaktiveVerbesserung

Ziel: Abweichung vermeiden, Standard schaffen

Ziel: Abweichung erkennen, Ursache

abstellen


Künftig werden es drei sein …

Standard

InitialeVerbesserung

ReaktiveVerbesserung

Ziel: Abweichung vermeiden, Standard schaffen

Ziel: Abweichung erkennen, Ursache

abstellen

Ziel: Ursache abstellen, bevor

Abweichung eintritt

PrädiktiveVerbesserung


Data Analytics wird Verbesserungsprozesse verändern …

Quelle: nach IBM. (2015). Analytics Landscape. Requested on 5. Mai 2017, of https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/jfp/entry/Analytics_Models

„Es ist etwas geschehen!“

„Wo/Warum ist es geschehen?“

„Was wird geschehen?“

„Was sollte ich tun?“

DiagnosticAnalytics

PredictiveAnalytics

Menschanalysiert

Systemanalysiert

Vergangenheit ZukunftZeit

Informations-gehalt

DescriptiveAnalytics

PrescriptiveAnalytics

VermeidenReagieren

Jetzt

Lernen


Descriptive Analyse: Erkennen von Abweichungen

• Schwellwertbasiert (z.B. Normalwert ±x%)• Wenn Statistik: dann einfache Kennwerte oft ausreichend• Erfordert ausreichende Datenreihe „normaler“ Zustände (bereinigt

um Ausreißer)Abweichungs

n

xxs grenz

n

ii

⇒>−

=∑=1

2)(


Diagnose: Schneller zum Punkt der Fehlerentstehung

Luftverlust, warum?

Datensatz betroffenes Bauteil

RFID Tag

• Gegenüberstellung von Abweichung und zugehörigen Prozessdaten

×


Prädiktion: Probleme lösen, bevor eine (sichtbare) Abweichung eintritt.

Temperatursensor

IR-Temperatursensor

Temperatursensor

Schwingungssensoren

Lichtschranke

Stromwandler

Axial

Quer

Vertikal

Schwingungssensor

Temperatursensor


Prädiktion: Riss eines Sägeblatts kann bis zu 50 Schnitte vorher erkannt werden.

Schutz von:• Mitarbeiter• Maschine

Vermeiden von:• Defekten/Ausschuss• Ausfallzeiten


RMS-vib x

RMS-vib y

RMS-ae

FFT - Gesamtes Spektrum

Frequenzband 1

Frequenzband 7

…FFT - Gesamtes Spektrum

Frequenzband 1

Frequenzband 7

…

FFT - Gesamtes Spektrum

Frequenzband 1

Frequenzband 7

…… Ausschuss? ja

nein

Sägebandzustand

Abgenutztes Sägeband

neues Sägeband mit Ruckbewegungen beim Sägen

neues Sägeband

Sägeeinstellung

188 mm

189 mm

190 mm

188,5 mm

…

Trainieren eines KNN: Eingangsgrößen

Planfräsen - Rohdaten

Band 3 und 4

Band 5Band 6 Band 7

Band 1Band 2

Umwandlung in Frequenzbereich

BAZ

Eingangsgrößen Ausgangsgrößen


Durchlaufzeitanteile am Prozess der Auftragsabwicklung

0% 20% 40% 60% 80% 100%Throughput time for customer specific hydraulic cylindersDurchlaufzeitanteil

29%4%67%

Klärung und Abschluss

Entwicklung und Beschaffung Produktion Lieferung und

Inbetriebnahme


Wertstrommethode 4.0

&WAS erzeugt Kundennutzen(was nicht)?

WIE wird Kundennutzen(künftig) erzeugt?

A Wertschöpfung definieren

klassische Verschwendungen analysieren (WSA)

informationslogistische Verschwendungen analysieren

WSA 4.0

B Ist-Zustand analysieren

Produkt- & Informationsfluss integrieren

Wertstrom in Fluss bringen(WSD)

Produktfluss digitalverbessern

WSD 4.0

C Soll-Zustand bestimmenKlassische Schritte

Neue Schritte


Beispiel: Munsch Chemiepumpen

Chemiepumpe Bisher: Manuelles Einrichten und Bearbeiten

Neu: CNC-Programm aus dem Konfigurator

Basis-Anforderungen:o Qualitäto Preis-Leistungsverhältnis

Begeisterungskriterien: Individuelles Produkt Kürzeste Lieferzeit

N10 G01 X0 Y0 Z0N20 G01 Z-10N30 G02 X0 Y10 I0 J5N40 G01 X10 Y10N50 G02 X10 Y0 I0 J-5N60 G01 X0 Y0N70 G01 Z0


Beispielanwendung WSA 4.0

Speichermedium

Nutzung

Digitalisierungsrate2/19 = 11 %

Wiederholende Tätigkeit beiähnlichem

Arbeitsinhalt

Kundenauftrag anlegen

2Schichten 1

Tätigkeit KPIs

- - - - - e e e

m m m m m - - -

1 Min.

1 Min.

30 Min.

120 Min.

30 Min.

10 %3 h 9

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

Kundendatenerfassen/anlegen


aterialliste EinkaufR

ückfragenBearbeitungszeitStückzahl/Tag


1-2x / Tag

- -- -

17 Stck.10 M

in.Bestand

Transportzeit

Bestand Aufträge1-2x / Tag

- -- -

9 Stk.5 M

in.Bestand

Transportzeit

Kunden

-m

150M

in.Produkt bestellen

Konstruktion

2Schichten 1

Tätigkeit KPIs

- - - - - - - e e e

m m m m m m m - - -

1 Min.

1 Min.

>30M

in.<30 M

in.>30 M

in.

>90M

in.

<30M

in.10 %3 h 7

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

StücklisteTransportauftrag

Arbeitsplan

Konstruktion undSim

ulation

(Rückfragen)

Rückfragen


Bestand Anfragenstündlich

- -- -

14Stk.

1 Min.

BestandTransportzeit

I CNC - Programmierung

1*Schichten 2

Tätigkeit KPIs

- - - - e e e e

m m m m - - - -

1 Min.

1 Min.

27 Min.

1 Min.

5 %10 %

30 Min.

7

Auftrag anmelden

Programliste

Manuelles

Programm

ieren

Programcode

speichern

FehlerquoteR

ückfragenBearbeitungszeitStückzahl/Tag

I Fertigung

1*Schichten 2Tätigkeit KPIs

- - - e e e e

m m m - - - -

1 Min.

1 Min.

10 Min.

5 %5 %

40 Min.

7

Auftrag abmelden

Programcode

einlesen

Rückfragen

Rückfragen

AusschussZykluszeit

Stückzahl/Tag

FAX

Zeichnungsgenerator

ERP-System

CAD-Programm


Zeichnung

Materialbegleitschein

Auftragsschein

Mitarbeiter

Telefon

E-Mail

Tabellenkalkulationsprogramm

Papier

Maschinensteuerung

Zeit für Klärung und Bestellprozess

Maschinen-stillstand durch

Programmierung Ausschuss und Linienstopp durch Programmierfehler

häufigeRückfragen

I

Produktinformationsfluss

Produktfluss(+ Produktinformationsfluss)

* = geteilte Ressource


Beispielanwendung WSD 4.0

FIFOFIFO


permanent

k -a -

10 Stk.0 M

in.Bestand

Transportzeit

Bestand Aufträge

permanent

k -a -

48 Stk.0 M

in.Bestand

Transportzeit

Kunden

- -- -

5 Min.

45 Min.

10 Min

KundendatenKonfigurieren

Kontrolle Bestellung

Speichermedium

Nutzung

Online Konfiguration

0Schichten (24h)

Tätigkeit KPIs

1 1 1 1 1 1 1 1

a a a a a a a a

0 Min.

0 Min.

0 Min.

0 Min.

0 Min.

1 %

60 Min.

8

Auftrag anlegenAuftrag abm

elden

Programcode

generieren


aterialliste Einkauf

Rückfragen

Bearbeitungszeit (Kunde)

Stückzahl/Tag

Fertigung

1Schichten 2

Tätigkeit KPIs

- - 1 - 1 1 1 1 1

m m m m - a t a a

1 Min.

1 Min.

1 Min.

10 Min.

2 %67 %1 %

40 Min.

7

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

Programcode

einlesen

(Rückfragen)

Rückfragen

OEE

AusschussZykluszeit

Stückzahl/Tag

Freigabe

1Schichten 1

Tätigkeit KPIs

- - - - - - 1 e e

m m m m m m m - -

1 Min.

1 Min.

5 Min.

2 Min.

3 Min.

<20Min.

1 %12 M

in.9

Auftrag anmelden

Auftrag abmelden

StücklisteTransportauftragM

aterialbuchung(R

ückfragen)

Rückfragen


ERP-System


Mitarbeiter

Telefon

Distributed Numerical Control

Online - Konfigurator

Materialetikett

Maschinensteuerung

Produktinformationsfluss

Produktfluss(+ Produktinformationsfluss)

* = geteilte Ressource

Reduktion der Bearbeitungszeit:

-96%

Reduktion der Speichermedien:

-40%


Typische Horizonte der Lean-Entwicklung im Unternehmen

Lean – erste GehversucheLean als Tool Box

Punktuelle Verbesserung

Wertstrom-perspektive Ganzheitlicher

MethodeneinsatzBestände und Durchlaufzeit

Digitales LeanAufwertung von Bewährtem Flexibilität am Arbeitsplatz, beschleunigterPDCA

Lean 4.0Synchronisation der Informations- und Materialflüsse

Auftragsabwicklung und Geschäfts-modellMitarbeiter-

perspektive Verbesserungs-

kultur gelebtMitarbeiter-entwicklung und „Lean Leadership“

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Haben Sie Fragen?

Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich

M.Sc. Lukas Hartmann

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tobias Meudt

lean 4.0? mit schlanker produktion ins digitale zeitalter! · • lean stößt in vielen bereichen...

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