Industrie 4.0 Leitfaden

Definitive guide to digital lean Produktion: wie man Lean Produktion mit Digitalisierung erweitern kann

In diesem Artikel erläutern wir, wie Sie Ihre traditionellen Lean-Initiativen mit digitalen Werkzeugen erweitern können. Wir beginnen mit einer Einführung in die traditionellen Lean-Werkzeuge und erläutern die technologischen Grundlagen der digitalen Werkzeuge. Wir stellen einige Anwendungsbeispiele für die Erweiterung der Lean-Werkzeuge mit digitalen Technologien vor und schließen mit den Vorteilen der digitalen Lean-Initiative.
Leitfaden "Digital Lean Manufacturing" -  wie Lean Manufacturing von digitalen Tools profitiert 

Kapitel 1: Was ist Lean Manufacturing?

Lean manufacturing ist eine Produktionsmethode, die auf den kontinuierlichen Verbesserungen eines Fertigungssystems basiert. Das Ziel von lean manufacturing ist es, Verschwendung aus den Produktionsprozessen zu eliminieren, um die Produktivität auf das höchste Niveau zu bringen. Lean manufacturing ist abgeleitet von "The Toyota Way", dem Betriebsmodell von Toyota. Das Toyota-Produktionssystem (Toyota Production System, TPS) wurde zwischen 1948 und 1975 von Taiichi Ohno und Eiji Toyoda geschaffen. Der Begriff "Lean" wurde 1996 von James Womack und Daniel Jones definiert als "...eine Möglichkeit, mit immer weniger Aufwand immer mehr zu erreichen - weniger menschliche Anstrengung, weniger Ausrüstung, weniger Zeit und weniger Raum - und gleichzeitig immer näher daran zu kommen, den Kunden genau das zu bieten, was sie wollen". Lean manufacturing konzentriert sich auf den Wertstrom. Dieser umfasst alle Aktivitäten und Informationsströme vom Rohstofflieferanten bis zum Endkunden eines produzierten Gutes. Lean erfordert Verständnis und Beteiligung von allen Ebenen der Organisation. Es geht darum, alle beteiligten Personen in die Lage zu versetzen, Verschwendung zu identifizieren und zu eliminieren, um den an die Kunden gelieferten Wert kontinuierlich zu steigern. 

Was sind die 8 Verschwendungen von lean manufacturing?

In Lean bedeutet der Begriff "Wert" alles, wofür ein Kunde bereit ist, zu zahlen. Im Gegensatz dazu bedeutet "Verschwendung" alles, was einem Produkt keinen Mehrwert bringt. Verschwendung kann viele Formen annehmen, aber im Kern ist es alles, was aus der Sicht eines Kunden keinen Mehrwert bringt. Ein oft verwendetes Akronym für die 8 Verschwendungen von lean manufacturing ist DOWNTIME, im Englischen für: Defects, Overproduction, Waiting, Not utilising talent, Transportation, Inventory excess, Motion waste, Excess processing.

8 Verschwendungen von Lean Manufacturing


Lesen Sie mehr über die 8 Verschwendungsarten von lean manufacturing und wie man Verschwendung mit einer connected worker Plattform eliminieren kann

Kapitel 2: Was sind die 5 Schlüsselprinzipien von Lean Manufacturing?

In ihrem Buch "Lean Thinking" haben James Womack und Daniel Jones fünf Schlüsselprinzipien des Lean-Gedankens identifiziert: "Precisely specify value by specific product, identify the value stream for each product, make value flow without interruptions, let customers pull value from the producer, and pursue perfection.” Werfen wir einen genaueren Blick auf die fünf Schlüsselprinzipien von Lean Manufacturing:

5 Schlüsselprinzipien von Lean Manufacturing

1. Value 

Unter "Value" ist alles zu verstehen, was von einem Kunden gewünscht wird und wofür er bereit ist zu zahlen. Für die Produktion ist es daher wichtig, so früh wie möglich in einen Dialog mit den Kunden einzutreten, um alle gewünschten Anforderungen frühstmöglich zu erfahren. 

2. Der Wertstrom 

Der Wertstrom umfasst alle wertschöpfenden Aktivitäten, die für das fertige Endprodukt benötigt werden. Value Stream Mapping ist ein Werkzeug zur visuellen Abbildung des Produktionsflusses. Es zeigt den aktuellen Status aller Prozessschritte an und ermöglicht die Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten. In der Regel umfasst dies alle Prozesse und Güter über die gesamte Lieferkette vom Rohstofflieferanten bis zum Endkunden. 

3. Continuous Flow 

Bei einem kontinuierlichen Fluss ("Continuous Flow") geht es darum, dass die in Arbeit befindlichen Produkte reibungslos durch die Produktion in Übereinstimmung mit der Taktzeit "fließen". Jeder produzierte Artikel wird mit minimalen Puffern oder ohne Unterbrechungen von einem Prozessschritt zum anderen weitergeleitet. Continuous Flow hilft, Verschwendung zu eliminieren, z.B. unnötige Transporte oder Wartezeiten zwischen den Prozessschritten.

4. Pull 

Bei Pull-Systemen ordnen Unternehmen ihre Produktionssequenz in einem einzigen Fluss an, baserend auf der Nachfrage der Kunden.  Pull-Systeme eliminieren Überproduktion und reduzieren Bestände.

5. Kaizen

Mit dem Konzept des Kaizen, japanisch für kontinuierliche Verbesserung, verbessern Unternehmen kontinuierlich ihre Produktionsprozesse und streben eine kontinuierliche Reduzierung von Verschwendung an. 

Veränderungen sollten schrittweise angegangen werden: Anstatt auf größere Veränderungen zu warten, sollte man mit kleinen Veränderungen beginnen und diese kontinuierlich verbessern. Dadurch wird der Druck, eine größere Veränderung durchzuführen, verringert und die Geschwindigkeit der Veränderung erhöht. Außerdem sind kleine Änderungen oft weniger risikoreich und damit weniger kostspielig. Der Schlüssel für erfolgreiche Verbesserungen liegt darin, die Ursachen von Problemen so früh wie möglich zu erkennen. So können kleine Probleme gelöst werden, bevor sie größer werden, und es wird verhindert, dass die gleichen Probleme erneut auftreten.

Verbesserungen müssen messbar, standardisiert und wiederholbar sein: Bestehende Prozesse müssen standardisiert und dokumentiert werden, damit der Erfolg objektiv gemessen werden kann. Es ist wichtig, Verbesserungsmaßnahmen anhand bestehender Benchmarks zu bewerten, um den ROI Ihrer Kaizen-Bemühungen nachzuweisen. 

Unterstützen Sie Ihre Mitarbeiter: Um die allgemeine Motivation und Produktivität zu verbessern, besteht eine Kernidee von Kaizen darin, die Mitarbeiter dazu zu bringen, Probleme zu erkennen und Verbesserungen für ihren individuellen Arbeitsbereiche vorzuschlagen.

Kapitel 3: Die 15 wichtigsten Tools von Lean Manufacturing

Lean manufacturing kann als eine Toolbox mit einer sehr umfangreichen Sammlung von Werkzeugen und Methoden betrachtet werden. In diesem Kapitel stellen wir die 15 wichtigsten Lean-Werkzeuge vor und erläutern, wie jedes Werkzeug Produktionssabläufe verbessert. Die meisten dieser Werkzeuge können erfolgreich als eigenständige Werkzeuge eingesetzt werden. Wenn jedoch mehr als ein Werkzeug verwendet wird, summieren sich die Vorteile, da sich die verschiedenen Werkzeuge gegenseitig verstärken. Die meisten der Lean Werkzeuge können durch Digitalisierung verbessert werden. Wir werden uns im nächsten Kapitel auf die Verbesserung von Lean Manufacturing mit digitalen Werkzeugen konzentrieren. Aber lassen Sie uns anfangen und einen Blick auf die 15 am häufigsten verwendeten Lean Werkzeuge werfen:

Taktzeit 

Die Taktzeit bezieht sich auf das Produktionstempo (z.B. Produktion eines Stückes alle 30 Sekunden). Die Taktzeit wird berechnet, indem die verfügbare Produktionszeit durch die Rate der Kundennachfrage geteilt wird. Somit stimmt die Taktzeit die Produktionspläne auf die Kundennachfrage ab.

Was ist der Nutzen der Taktzeit?

Die Taktzeit bietet eine konsistente Methode, um die Produktion zu beschleunigen und den Produktionsplan an der Kundennachfrage auszurichten.

Heijunka / Nivellierung der Produktion

Bei Heijunka geht es um die Nivellierung von Produktvarianten und Mengen über einen definierten Zeitraum. Die Folge ist, dass die Produktchargen kleiner werden und jede Produktvariante häufiger produziert werden kann. Dadurch werden die Bestände minimiert, die Auslastung der Mitarbeiter und die Durchlaufzeiten über den gesamten Wertstrom optimiert. Ein Beispiel für die Nivellierung ist der Wechsel zwischen der Produktion kleiner Chargen der Variante X und der Variante Y an einem bestimmten Tag, anstatt die gesamte Variante X am Montag und die gesamte Variante Y am Dienstag zu produzieren. Weitere Beispiele finden Sie in unserem ausführlichen Artikel über die Nivellierung der Produktionn

Was ist der Nutzen von Heijunka?

Heijunka reduziert den Lagerbestand, da die produzierten Lose kleiner sind. Darüber hinaus verkürzt Heijunka die Vorlaufzeiten, da jede Produktvariante häufiger produziert werden kann.

SMED

Die Nivellierung des Volumens und damit die Reduzierung der Losgrößen kann nur mit geringeren Rüstzeiten erreicht werden. Das Lean Werkzeug zur Reduzierung der Rüstzeiten heißt SMED - Single Minute Exchange of Die. Das Ziel ist, die Rüstzeiten von mehreren Stunden auf die Dauer von einer Minute zu reduzieren. Sobald die Rüstzeiten reduziert sind, können kleinere Lose produziert werden. Typischerweise umfasst SMED die folgenden Aktivitäten:

  • Installationsschritte, die durchgeführt werden sollen, während der Prozess noch läuft
  • Einrichtungsschritte vereinfachen, z.B. durch Ersetzen von Bolzen durch Knöpfe
  • Eliminierung von Operationen, die nicht unbedingt notwendig sind 
  • Standardisierte Arbeitsanweisungen befolgen

Was ist der Nutzen von SMED?

Durch die Reduzierung der Einricht- und Umrüstzeiten der Maschinen steigt die Maschinenauslastung und die Maschinen können mehr Teile in einem gegebenen Zeitrahmen produzieren. Außerdem können Produkte häufiger gewechselt werden, was zu einer höheren Produktionsflexibilität und einer schnelleren Reaktion auf externe Anforderungen führt. SMED ermöglicht auch den Linienausgleich auf Mehrproduktlinien. Infolgedessen erleichtert SMED die Produktion kleinerer Lose, verringert den Lagerbestand und verbessert die Reaktionsfähigkeit gegenüber Kunden.

Centerlining

Jeder Produktionsprozess schwankt in seinen Ausgabeparametern. Wenn ein Prozess mehrmals ausgeführt wird, sollte der Ausgabeparameter den geforderten Zielwert mit Schwankungen innerhalb einer akzeptierten Toleranz erreichen. Die Methode zur Verschiebung des Mittelwerts der Prozessausgabeparameter in die Mitte seiner Toleranzen bei gleichzeitiger Verringerung der Streuung wird als Centerlining bezeichnet.

Was ist der Nutzen von Centerlining?

Centerlining ist ein Ansatz zur Verringerung der Prozessvariabilität und zur Erhöhung der Maschineneffizienz in der Fertigung. Lesen Sie mehr über Centerlining und seine Auswirkungen.

Just-in-Time Produktion

Mit der Just-in-Time-Produktion (JIT) organisieren Sie Ihre Prozesse so, dass Sie Teile auf der Grundlage der Kundennachfrage durch die Produktion "ziehen", anstatt Teile auf der Grundlage der prognostizierten Nachfrage zu "schieben". JIT hilft Ihnen, das zu liefern, was benötigt wird, genau dann, wann es benötigt wird, und genau in der benötigten Menge. JIT steht in enger Beziehung zu anderen Lean-Tools, wie z.B. Continuous Flow, Taktzeit, Heijunka und Kanban.

Was ist der Vorteil der Just-In-Time-Produktion?

Mit Just-in-Time (JIT)-Produktion reduzieren Sie Lagerbestände und Platzbedarf. Dies wiederum verbessert den Cashflow.

Kanban

Kanban ist ein Werkzeug zur Implementierung von Pull-Systemen. Kanban visualisiert den Material- und Informationsfluss, wobei am häufigsten papierbasierte Kanban-Karten verwendet werden. So reguliert Kanban den Warenfluss und zeigt an, wann mehr Waren oder Material benötigt werden.

Was ist der Nutzen von Kanban?

Kanban ermöglicht eine automatische Auffüllung und damit eine Just-in-Time-Produktion, was zu einer Reduzierung der Lagerbestände und des Platzbedarfs führt. 

Total Productive Maintenance (TPM)

Total Productive Maintenance bezieht sich auf einen Wartungsansatz, der sich auf proaktive Wartung konzentriert, um die Betriebszeit der Anlagen zu maximieren. TPM ermöglicht es den Maschinenbedienern, ihre Anlagen selbstständig zu warten und reduziert so ungeplante Maschinenstillstandzeiten.

Was ist der Nutzen der Total Productive Maintenance?

TPM verbessert die Produktivität, erhöht die Maschinenlaufzeit, reduziert Zykluszeiten und Defekte.

Gesamt-Anlagen-Effektivität (OEE)

Die Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) ist ein Framework, um die Effektivität eines bestimmten Fertigungsprozesses durch die Messung von Produktivitätsverlusten zu messen und zu steuern. Per Definition werden drei Kategorien von Verlusten verfolgt: Verfügbarkeit (z.B. ungeplante Maschinenausfallzeiten), Leistung (z.B. langsame Zyklen) und Qualität (z.B. Ausschuss). 

Was ist der Nutzen der Gesamtanlageneffektivität OEE?

OEE bietet die Grundlage zur genauen Messung Ihrer Fertigungsproduktivität. Es hilft Ihnen, die Leistung zu visualisieren und zu verstehen. Durch die Analyse der Korrelation zwischen Leistung und Leistungsverlust können Sie Verbesserungspotenziale erkennen.

Andon

Ein Andon-System benachrichtigt die Mitarbeiter und das Management über ein Qualitäts- oder Prozessproblem. Herkömmliche Andon-Systeme verwenden Licht- oder Audiosignale, um über einen Defekt, Materialmangel oder ein anderes Problem zu alarmieren. So zeigen Andon-Systeme den Status der Produktion an und senden Benachrichtigungen, wenn Hilfe benötigt wird. Darüber hinaus befähigen Andon-Systeme die Maschinenbediener, den Produktionsprozess zu stoppen, falls ein Problem erkannt wird.

Was ist der Nutzen der Andon-Systeme?

Andon-Systeme lenken die Aufmerksamkeit auf Probleme, sobald diese auftreten, und ermöglichen eine schnelle Problemlösung. Der Effekt ist verbesserte Produktivität, erhöhter Materialfluss und verbesserte OEE. Lesen Sie mehr über die Vorteile der Andon-Systeme in unserem Leitfaden zu Lean Manufacturing Andon-Systemen.

Standardisierte Arbeit

Bei standardisierter Arbeit geht es darum, präzise Arbeitsanweisungen für den effektivsten Weg zur Herstellung eines Produkts zu definieren. Standardarbeitsverfahren erfassen Best Practises und umfassen Taktzeit, Arbeitsablauf und Standardbestand. Standardisierte Arbeit ist die Grundlage für eine kontinuierliche Verbesserung, denn alle Verbesserungen erfordern konsistente und messbare Prozesse als Ausgangsbasis.

Was ist der Nutzen der standardisierten Arbeit?

Zu den Vorteilen der standardisierten Arbeit gehören verbesserte Qualität und Sicherheit, geringere Variabilität und schnellere Anlernzeiten der Mitarbeiter. Standardisierte Arbeit eliminiert Verschwendung durch die Anwendung bewährter Praktiken in konsistenter Form und ist die Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen.

5S

5S ist ein systematischer Rahmen für die Organisation der Arbeit in der Produktion. Der Kerngedanke von 5S ist, dass eine optimierte Arbeitsumgebung zu hervorragenden betrieblichen Abläufen führt. 5S bietet fünf Schlüsselelemente für die Aufrechterhaltung eines effizienten Arbeitsumfelds: Sort, Set in order, Shine, Standardize, und Sustain.

  • Sortieren (eliminieren, was nicht benötigt wird)
  • Set In Order (verbleibende Elemente organisieren, z.B. Werkzeuge, Material)
  • Shine (den Arbeitsbereich inspizieren und reinigen)
  • Standardisieren (standardisierte Arbeitsverfahren verwenden)
  • Sustain (Überprüfung und Aktualisierung der Standards)

Was ist der Nutzen von 5S?

5S eliminiert alle Verschwendung , die aus einem schlecht organisierten Arbeitsbereich resultieren.

Ursachenanalyse

Die Ursachenanalyse ist ein Ansatz zur Identifizierung der Grundursachen eines Problems, anstatt schnelle Lösungen anzuwenden, die sich nur mit den unmittelbaren Symptomen des Problems befassen. Ein üblicher Ansatz zur Durchführung einer Ursachenanalyse ist die 5-Warum-Methode.

Was ist der Nutzen der Ursachenanalyse?

Eine Ursachenanalyse ermöglicht die Anwendung von Korrekturmaßnahmen auf die eigentliche Ursache des Problems und stellt somit sicher, dass ein Problem wirklich beseitigt wird.

Die 5 Warums als Werkzeug für kontinuierliche Verbesserung

Ein sehr verbreitetes Problemlösungsinstrument sind die "5 Whys", um den Kern eines Problems zu identifizieren. Indem man fünfmal hintereinander "Warum?" fragt, gelangt man zur Ursache eines Misserfolgs. 

Ein Beispiel für die 5 Whys besteht aus den folgenden Fragen:

  • Warum hat die Maschine angehalten? -> Werkzeuge wurden zu heiß
  • Warum sind die Werkzeuge heiß geworden? -> Der Durchsatz der Kühlflüssigkeit war gering
  • Warum war der Durchsatz gering? -> Die Pumpe für die Kühlflüssigkeit funktionierte nicht
  • Warum hat die Pumpe nicht funktioniert? -> Schmutz im Filter
  • Warum war Schmutz im Filter? -> Vorfilter wurde nicht ersetzt und muss ersetzt werden

Was ist der Nutzen der 5 Warums?

Identifizieren Sie die Grundursache eines Problems.

PDCA für kontinuierliche Verbesserung

Ein typisches Werkzeug zur Bewertung von Verbesserungsvorschlägen ist der PDCA-Zyklus. Das Akronym PDCA steht für Plan (einen Plan aufstellen und die erwarteten Ergebnisse auflisten), Do (den Plan umsetzen), Check (überprüfen, ob die erwarteten Ergebnisse erreicht wurden) und Act (überprüfen und bewerten). Der PDCA-Zyklus sorgt also dafür, dass eine Prozessverbesserung geplant, durchgeführt und im laufenden Betrieb überprüft wird. Hat sie nicht zu den gewünschten Ergebnissen geführt, muss der Prozess einen weiteren Zyklus durchlaufen.

Was ist der Nutzen von PDCA?

PDCA ist eine iterative Methode zur Umsetzung von Verbesserungen. Weitere Einzelheiten über PDCA und Instrumente zur Beschleunigung der Problemlösung finden Sie in unserem Artikel.

Gemba-Walk

Gemba ist der japanische Begriff für den "eigentlichen Ort". Einen "Gemba-Walk" zu machen bedeutet, die Produktionsmitarbeiter am Ort der Wertschöpfung zu besuchen. Die Idee besteht darin, regelmäßige Besuche des Managements bei den Mitarbeitern zu fördern, um Wissensautausch zu forcieren und Probleme und Prozesse vor Ort zu besprechen. 

Was ist der Nutzen von Gemba?

Gemba-Walks gewährleisten ein tiefes und vollständiges Verständnis der realen Fertigungsumgebung durch eigene Beobachtungen und durch Gespräche mit Maschinenbedienern vor Ort.

Kapitel 4: Wie können Lean Werkzeuge mit digitalen Werkzeugen verbessert werden?

Seit vielen Jahrzehnten spielt lean manufacturing eine zentrale Rolle bei der Umsetzung von Manufacturing Excellence-Initiativen, um Kosten zu senken, Verschwendung zu eliminieren und schnell auf Kundenwünsche zu reagieren. In jüngerer Zeit ermöglichte das Aufkommen von "Industry 4.0"-Automatisierungstechnologien in Kombination mit digitalen Technologien viele Verbesserugen bei Geschwindigkeit, Flexibilität und Automatisierung in der Fertigung. Die Fortschritte in der Automatisierung, der Robotik, der IT-Technologie und der Datenanalyse verändern die Art und Weise, wie die Fertigung heute organisiert ist und in Zukunft organisiert sein wird. Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass digitale Werkzeuge kein Ersatz für traditionelle Lean Werkzeuge sind. Digitale Technologien und schlanke Werkzeuge ergänzen sich gegenseitig. Digital Lean stellt eine neue und leistungsstarke Kombination zur Verbesserung der Fertigungsabläufe dar und baut auf den folgenden Schlüsselfaktoren auf: Kombinierte IT- und OT-Technologie als digitale Grundlage, ein klarer Fokus auf die Frontlinie Mitarbeiter mit standardisierten und digitalen Arbeitsanweisungen, Sammlung von Echtzeitdaten und digitalen Arbeitsabläufen, um diese Daten in die Tat umzusetzen.

Digital lean key enabler

Die Grundlage: IT und OT 

Nur 13% der Unternehmen nutzen die Digitalisierung für mehr Effizienz, weil sie einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen (Accenture-Forschung, 2017). Vor Industry 4.0 bildeten die operative Technologie (OT) und die Informationstechnologie (IT) zwei getrennte Bereiche mit geringen Überschneidungen. Um ihr volles Potenzial auszuschöpfen, erfordert Digital Lean eine integrierte IT/OT-Infrastruktur, die Steuerungssysteme, industrielle Netzwerke und angeschlossene Maschinen mit Cloud Computing, Mobile Computing, Datenanalyse und KI-Algorithmen in Einklang bringt. 

Fokus auf den menschlichen Arbeiter

Es reicht jedoch nicht aus, sich nur auf Automatisierungstechnologien zu konzentrieren. Unternehmen müssen in ihr wichtigstes Kapital investieren: ihre Mitarbeiter. Erfolgreiche Initiativen zu Digital Lean erleichtern den Zugang zu Betriebsdaten für die Mitarbeiter in der Produktion und ermöglichen so eine schnelle Problemlösung. Durch die digitale Vernetzung der Mitarbeiter wird die Produktionsflexibilität erhöht. (Gartner-Hype-Cycle, 2019)

Informationsbereitstellung mit digitalen Arbeitsanweisungen

Durch die Digitalisierung von Standard Operating Procedures (SOP) und die Verteilung von Arbeitsanweisungen auf mobilen Geräten wie z.B. Smartphones und Tablets stellen Unternhemen ihren Mitarbeitern und eine Infrastruktur für effiziente Produktionsprozesse zur Verfügung. Digitale Arbeitsanweisungen sind in hohem Maße anpassbar und erlauben Änderungen in Echtzeit. Wenn sich Kundenanforderungen ändern, können digitale Arbeitsanweisungen in Echtzeit aktualisiert und an die Mitarbeiter verteilt werden, so dass die Arbeitsanweisungen immer auf dem neuesten Stand sind. Darüber hinaus können die Mitarbeiter Daten rückmelden und ihr Wissen allen Kollegen zur Verfügung stellen. Dies erleichtert die Zusammenarbeit und bietet zusätzlich zur Standardarbeit eine Ebene der Interaktivität, die für flexible und agile Arbeitsprozesse erforderlich ist.

Sammlung von Echtzeitdaten

Produktionsprozesse erzeugen Daten, die als Input für alle Verbesserungsmaßnahmen dienen. Aber wenn Prozesse nicht standardisiert sind, können keine genauen Daten gesammelt werden. Daher sind standardisierte Prozesse und ein ganzheitliches Datenmanagement, das sowohl maschinelle als auch menschliche Arbeitsdaten umfasst, wichtig. Durch die Integration der industriellen IoT-Technologie (Internet der Dinge) in Fertigungssoftware erhalten die Hersteller einen Echtzeit-Überblick über den Produktionsstatus. Beispielsweise verbessert die Fähigkeit, automatisch Daten von Maschinen und IoT-fähigen Sensoren zu sammeln, die Maschinenverfügbarkeit und reduziert Defekte: Angeschlossene Maschinen erzeugen in Echtzeit Daten über Nutzung, Wartungshistorie und alle technischen Bedingungen, die die Leistung beeinflussen. Diese Daten unterstützen die vorausschauende Wartung und die Ursachenanalyse und helfen so, potenzielle Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Dadurch weden die Ausfallzeit einer Maschine minimiert. Angeschlossene Sensoren mit Bilderkennung verbessern die Qualitätskontrolle, indem Fehler automatsch erkannt werden. Darüber hinaus vernetzt Connected Workforce-Software Mitarbeiter miteinander und verbessert die Erfassung von Daten aus Mitarbeiter-gebundenen Arbeitspozessen. Solche Daten ermöglichen die effiziente Erstellung von Metriken wie Produktionsrate, Ausschussrate, Fehlerursachen, Prozess- und Schrittzykluszeiten.

Daten in Taten umsetzen: Verbessern Sie die Arbeitskoordination mit digitalen Arbeitsabläufen

Um die gesammelten Daten verwertbar zu machen, wird eine IT-Infrastruktur benötigt, die es erlaubt, Daten zu strukturieren und zu analysieren. Es ist wichtig, die Erkenntnisse nicht nur auf einem Daten-Dashboard darzustellen, sondern direkt Korrekturmaßnahmen auszulösen. Die Kombination von Datenanalyse und Workflow-Management gewährleistet die Koordination der Arbeit in Echtzeit. Die WORKERBASE Plattform beispielsweise ermöglicht es, Mitarbeiter in Echtzeit auf intelligenten Geräten zu benachrichtigen, falls ein bestimmtes Datenmuster von der Datenanalyse-Engine identifiziert wurde. Solche fortschrittlichen adaptiven Produktionsplanungsfunktionen in Kombination mit maschineller Lern- und Simulationssoftware heben Lean Methoden auf die nächste Stufe und helfen Unternehmen, die Fabrik der Zukunft zu schaffen.

Kapitel 5: Beispielanwendungen: Wie kann Lean mit digitalen Werkzeugen erweitert werden?

Die im vorigen Kapitel erwähnten Technologie-Enabler sind der Schlüssel zur Digital Lean Transformation. In den folgenden Beispielen wird näher erläutert, wie Lean-Werkzeuge auf Digital Lean erweitert werden können.

Beispiel: Digitales Kanban

Ein traditionelles Kanban-System verwendet typischerweise Signalmechanismen wie papierbasierte Kanban-Karten, um den Bedarf an z.B. Rohmaterial anzuzeigen. Sobald solche Ressourcen bis zu einem vorgegebenen Niveau verbraucht sind, wird ein Kanban-Signal ausgelöst, das die Mitarbeiter früherer Fertigungsschritte darüber informiert, dass sie die benötigte Ressource auffüllen müssen, z.B. Behälter an einer Arbeitsstation mit Komponenten bringen. Mit Digital Lean können Kanban-Systeme digitalisiert werden. Beispielsweise kann eine Auto-ID-Technologie wie RFID eingesetzt werden, um den Materialverbrauch auf Stückebene in Echtzeit zu verfolgen und die Auffüllung automatisch auszulösen. Connected Worker Technologie wie ein Tablet-Computer mit Kanban-Apps kann die RFID-Technologie ergänzen, damit die Mitarbeiter durch Drücken einer Taste auf dem Tablett Auffüllaktionen einleiten können. Alle Nachschubsignale können direkt an die Workflow-Apps der angeschlossenen Mitarbeiter übertragen werden, so dass ein "digitaler Kanban" mit Hilfe von Nachschubbenachrichtigungen innerhalb einer App entsteht. Darüber hinaus können maschinelle Lernalgorithmen die Kanban-Lagerplatzmengen vorhersagen, um den Nachschubprozess weiter zu verbessern.

Beispiel für Digital Lean - digitales Kanban

Beispiel: Kontinuierliche Verbesserung mit digitalen Werkzeugen

Digitale Werkzeuge können die Umsetzung von Maßnahmen zur kontinuierlichen Verbesserung fördern. Mitarbeiter können über Apps Verbesserungsvorschläge einreichen. Mit der WORKERBASE-Plattform kann beispielsweise eine benutzerdefinierte App fürVerbesserungsvorschläge so konfiguriert werden, dass über einfach zu nutzende digitale Formulare Text- Bild- und Videovorschläge eingereicht werden können. Weitere Feedback-Schleifen können durch Kommentieren vorhandener Vorschläge genutzt werden. So werden kollektive Bewertungen von Verbesserungsideen ermöglicht. Mit diesem Ansatz wird Ihre Organisation wirklich innovativ, da sie die Mitarbeiter in den Mittelpunkt der Verbesserung stellt und auf den weiten Erfahrungsschatz Ihrer Mitarbeiter zurückgreift. Die Digital Lean-Methode zur Durchführung kontinuierlicher Verbesserungen ist schneller, einfacher und weniger bürokratisch als Papierformulare!

Kontinuierliche Verbesserungen mit Tablet PCs

Beispiel: Heijunka / Produktionsnivellierung mit digitalen Werkzeugen

Bei der traditionellen schlanken Produktion geht es bei Heijunka um die Nivellierung der Produktion, so dass die Produktion in Mehrproduktumgebungen so geplant wird, dass sich die verschiedenen Produktvarianten abwechseln. Da das Finden der idealen Seriengröße für jeden Produktionslauf komplex ist, wird die Größe jedes Produktionslaufs typischerweise mit einem einfachen Ansatz organisiert, z.B. durch den Austausch von Produkten in festen Intervallen. Im Gegensatz dazu umfasst ein digitaler Lean-Ansatz eine fortschrittliche Analyse unter Verwendung historischer Daten aus früheren Produktionschargen. Dadurch werden optimierte Pläne erstellt, die auf Maschinenverfügbarkeit, Umrüstzeiten, Prozessqualität und Personalauslastung basieren. Beispielsweise ermöglichen digitale Workflows und Checklisten auf mobilen Geräten die Erfassung von Prozessdaten durch einfaches Scannen eines Strichcodes oder die Auswahl eines Wertes aus einer Checkliste. Die resultierenden Human-Workflow-Daten, z.B. aus dem Be- und Entladen einer Maschine, können mit Maschinendaten aggregiert werden, um eine ganzheitliche Sicht auf die verschiedenen Prozessschritte zu erhalten, die zur Herstellung einer bestimmten Variante erforderlich sind. Durch die Kombination dieser Daten mit Daten aus der Schichtplanung können Hersteller die Planung optimieren, indem sie z.B. ermitteln, welche Varianten mit den verfügbaren Fähigkeiten während einer bestimmten Schicht produziert werden können. 

Digital-Lean-Beispiel - Prozessdaten in Echtzeit sammeln


Beispiel: SMED mit digitalen Werkzeugen

Das Einrichten einer Maschine für das nächste Produkt kann aufgrund der Vielzahl der Parameter, die an einer Anlage eingestellt werden müssen, eine Herausforderung für die Maschinenbediener sein. Um den Maschinenwechsel mit digitalen Werkzeugen zu verbessern, bietet WORKERBASE eine App-Suite zur Reduzierung der Rüstzeiten. Digitale Arbeitsanweisungen auf dem Smartphone zeigen die erforderlichen Schritte in der idealen Reihenfolge an und geben dem Maschinenbediener eine Anleitung zur Ausführung der Schritte. Mit dem WORKERBASE AppBuilder können einzelne Einrichtungsanweisungen zu Schritt-für-Schritt-Anweisungen für die Maschineneinrichtung kombiniert werden. Die WORKERBASE-Regel-Engine ermöglicht die Erstellung flexibler Regeln, die es wiederum ermöglichen, lange Rüstroutinen in einzelne Aufgaben aufzuteilen, die automatisch verschiedenen Personen zugewiesen werden. Mit Hilfe der Maschinen-Setup-App kann SMED implementiert und mit digitalen Werkzeugen unterstützt werden. Die digitale Arbeitskoordination zur Verteilung von Rüsttätigkeiten auf der Grundlage von Fertigkeiten unterstützt die Zeitmessung von Maschinenrüstungen auf aggregierter und anonymisierter Ebene. Darüber hinaus können Produktionsplandaten einbezogen werden, um Prioritäten abzubilden: Je früher eine externe Einrichtung ausgeführt werden muss, desto höher ist ihre Priorität. Mit diesen Daten können Rüstmatrizen für jede Maschine erstellt werden, und die jeweiligen Aufgaben werden den Mitarbeitern in Echtzeit angekündigt. Basierend auf historischen und Echtzeitdaten werden optimierte Modellsequenzen abgeleitet, die zu Effizienzsteigerungen in der gesamten Produktionskette führen.

Beispiel Digital Lean - Anweisungen zum Maschinen Rüsten

Beispiel: Digitales Andon

Andon-Systeme erleichtern die schnelle Problemlösung in der Fabrik. Sobald ein Mitarbeiter ein Problem identifiziert, das die Produktion stört, kann der Mitarbeiter einen Workflow auslösen, der den nächsten verfügbaren Kollegen informiert. Im Gegensatz zum traditionellen Andon-System, z.B. Andon-Linien, das nur eine Benachrichtigung über die Störung sendet, ermöglicht ein digitales Andon-System die Zusammenarbeit in Echtzeit über Funktionen wie Wartung, Logistik und Qualität hinweg. Mit digitalen Arbeitsabläufen wird der Andon-Alarm zu einem dynamischen Alarm: Alarme werden mit zusätzlichen Metadaten angereichert und können auf der Grundlage konfigurierbarer Regeln zur richtigen Zeit der richtigen Person zugeordnet werden. Beispielsweise erlaubt ein digitales Andon-System wie WORKERBASE die dynamische Planung von Aufgaben auf der Grundlage von Fähigkeiten, z.B. erhält ein Servicetechniker eine Benachrichtigung auf seiner Smartwatch für eine bestimmte Maschine, während Andon-Anrufe im Zusammenhang mit "fehlendem Material" auf dem Smartphone eines Logistikers angezeigt werden. Diese fähigkeitsbasierte Verteilung erhöht die Antwortzeiten und verbessert den Durchsatz. Aufgrund der schnelleren Antwortzeiten kann das Problem oft inline bearbeitet werden, ohne die Linie zu verlangsamen oder abzuschalten. Dies verbessert die Verfügbarkeit der gesamten Linie und ermöglicht kleinere Puffer in den Zykluszeiten, geringere Kosten für Nacharbeit und stabilere Abläufe.

Beispiel für Digital Lean - Digital Andon


Kapitel 6: Was sind die Vorteile von Digital Lean?

Mit Digital Lean können Hersteller ihre Kosten senken, die Qualität und Produktivität verbessern, was im Vergleich zu einzelnen digitalen oder traditionellen Lean-Verbesserungsprojekten zu einem höheren Return on Investment (ROI) führt.

Laut der BCG-Studie"When Lean meets Industry 4.0", ermöglicht der integrierte Ansatz, dass sich Lean Management und Industry 4.0 gegenseitig befruchten. Das Verbesserungspotenzial ist größer als die Summe der Verbesserungen, die durch beide Ansätze unabhängig voneinander erzielt werden.

Bain & Company argumentieren, dass "Digital Lean die traditionellen Lean-Vorteile verstärkt" und prognostizieren, dass ein Digital Lean-Ansatz die Einsparungen der traditionellen Lean-Bemühungen verdoppeln kann. Laut Bain & Company können durch die Kombination von digitalen und Lean-Initiativen die Kosten um bis zu 30 % gegenüber 15 % bei traditionellen Lean-Anstrengungen gesenkt werden. Deloitte hat mehrere Kategorien für digitale Lean-Geschäftsmöglichkeiten identifiziert. Laut der Studie Digital lean manufacturing von Deloitte umfassen die potenziellen Vorteile eine um 10-20% verbesserte Anlageneffizienz, 10-25% verbesserte Qualität, 20-30% geringere Kosten und 3-10% verbesserte Sicherheit und Nachhaltigkeit. 

Die aktuellen Herausforderungen erfordern, das operative Setup von Grund auf neu zu überdenken. Ohne digitale Tools und allein mit dem Einsatz von Lean wird es immer schwieriger, wettbewerbsfähig zu produzieren. Wir von WORKERBASE haben 4 Schritte zur Einführung von Digital Lean identifiziert, die es Ihrem Unternehmen ermöglichen, wettbewerbsfähig zu bleiben. Bitte lesen Sie in unserem Playbook Digitale Transformation für die Fertigung, welche Schritte für den Start der digitalen Transformation erforderlich sind, oder kontaktieren Sie uns direkt über das unten stehende Formular. Wir freuen uns auf ein Gespräch mit Ihnen!

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