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

Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Böblingen | 22. März 2017

Lean 4.0 im Maschinenbau – Widerspruch oder geniale

Ergänzung?9. mav Innovationsforum

Zertifiziert nach

DIN ISO 9001:2008

2Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Schlanke Montage im Werkzeugmaschinenbau - Beispiel TRUMPF

Quelle: TRUMPF

3Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Baustellen- vs. Fliessmontage

Information

Material

Produkte

Information

Material

Produkte

Baustellen-

montage

Fliess-

montage

Quelle: TRUMPF

4Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfängen und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen

(proaktiv).

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen (reaktiv).

5Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Lean auf einem A4-Blatt

Prozess wird

verbessert

Mitarbeiter werden

entwickelt1. Stabilität +

Standardisierung2. Fluss

3. Prozess zeigt

Probleme auf

4. Mitarbeiter

Lösen Probleme

Ergebnis 1:

Ergebnis 2:

6Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

… oder anders dargestellt im Toyota-Haus

TPS

Nivellieren und Glätten

Visuelles Management

Stabilität und Standardisierung

Fluss,

Takt,

Pull

Autono-

mation/

Jidoka

TPS

Nivellieren und Glätten

Visuelles Management

Stabilität und Standardisierung

Fluss,

Takt,

Pull

Autono-

mation/

Jidoka

ständige

Verbesserung

7Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ – schöne neue Produktionswelt?

Quelle: Fraunhofer IAO: Produktionsarbeit der Zukunft – Industrie 4.0, 2013

8Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Beispiel Audi Smart Factory

„Statt Fließband gibt es im Werk künftig 200 Montageinseln. Die Karosserie wird von Robotern

auf einen Transportwagen gepackt, der sich selbst seinen Weg zu den verschiedenen Inseln

sucht.“Hubert Waltl, Audi-Vorstand, Wirtschaftswoche vom 16.12.2016

„Algorithmen setzen die Daten zusammen und optimieren die Prozesse bis ins kleinste Detail.“Quelle: Audi Smart Factory (Film)

9Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Beispiel SEW

• „Auflösung von Takt und Verkettung“

• „Prozessmodule vernetzt über autonome Assistenzsysteme“

• „Mobile Handlingassistenten/kollaborative Robotik“

• „Mensch als Dirigent der Wertschöpfung/Gamification“

Quelle: Soder, J.: Industrie 4.0 – von der Vision in die Realität …, Vortrag auf der Industriemesse i+e in Freiburg, Januar 2017

10Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfängen und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen

(proaktiv).

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen (reaktiv).

11Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

TPS

Nivellieren und Glätten

Visuelles Management

Stabilität und Standardisierung

Fluss, Takt,

Pull

Autono-

mation/

Jidoka

ständige

Verbesserung

Toyota-Haus mit Industrie 4.0 …?

„Löse Band und Takt in

Abhängigkeit von der

Wertschöpfungs-

komplexität auf.“Bauernhansl (2016)

?

„Optimiere die

Produktion mit Big-

Data-Analyse-

methoden.“Bauernhansl ( 2016)

„Keiner muss mehr

befürchten … einen

Bandstopp zu

verursachen.“Losch (2016) zur Audi Smart Factory

?

?„… steuert das

vernetzte Fahrzeug …

die Stationen an, wo die

Auslastung niedriger

ist."Losch (2016) zur Audi Smart Factory

?

„Wir werden es nicht

mehr schaffen, alle

Produkte und Prozesse

exakt zu beschreiben.“Bauernhansl (2014) ?

12Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Industrie 4.0: Zwischen Hype und Hallenboden

Quelle: Fraunhofer IPA, Interaktiv Kundenmagazin, 2/2015

Quelle: Produktion

13Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfängen und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen.

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen.

14Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Die Frage lautet schlicht: Wie kann man durch die gezielte Digitalisierung der Wertkette Wettbewerbsvorteile schaffen …

Mehrwert Kunde durch

Digitalisierung des

Produkts (incl. Service)

Mehrwert Kunde durch

Digitalisierung des

Produkts (incl. Service)

aktuelles Produkt,

aktueller Prozess

aktuelles Produkt,

aktueller Prozess

Digitale Architektur der

Leistungserbringung und

-verrechnung

Digitale Architektur der

Leistungserbringung und

-verrechnung

Effizienzsteigerung durch

Digitalisierung der

Prozesse

Effizienzsteigerung durch

Digitalisierung der

Prozesse

Verbesserung von Zeit, Qualität, Kosten,

Flexibilität

Ne

ue

Pro

du

kte

un

d L

eis

tun

ge

n

Wertkette (intern)

Pro

du

kt

(ex

tern

)

€ €

15Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Disruptiv: Beispiel Kodak

Quelle: http://www.sueddeutsche.de

Quelle: http://www.technologyreview.com

16Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Vision: ‚Everything as a service‘ – Vernetzung als Gewinn-

Katalysator

Alte Logik:

Produkt = Eigentum

und Verfügbarkeit

Neue Logik:

Produkt = Vehikel der

Kommunikation

Abschluss Inbetrieb-

nahme

Nutzungsphase

Kunden-

Interaktion

Zukunft

heute

17Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Ein heißes Thema: Neue Geschäftsmodelle durch Prädiktion von

Ausfällen …

Bildquelle: Produktion

Ausfall wird

vorhergesagt

Ausfall wird nicht Ausfall wird nicht

vorhergesagt

Richtig positiv

(rp)

(Fehler 1. Art)

Falsch positiv

(fn)

(Fehler 1. Art)

(Fehler 2. Art)

Falsch negativ

(fp)

(Fehler 2. Art)

Richtig negativ

(rn)

Ausfall tritt einAusfall tritt

nicht ein

Korrekt-Klassifikationsrate = �

����

������ �

����

Austausch zur

richtigen Zeit

Austausch zu

früh

Austausch zu

spät

Kein

Austausch

18Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Wann wird ein Geschäftsmodell daraus?

Kosten falsche

Klassifizierung +

Prädiktion: KF

Kosten für

Komponenten-

Ausfall: KA

Korrekt-Klassifikationsrate

Konfidenz-

intervall

Bildquelle: Produktion

KA > KF95%

�Geschäftsmodell

KA > KF95%

�Geschäftsmodell

Ko

ste

n

19Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfängen und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen

(proaktiv).

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen.

20Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

„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

Die Herausforderung

Bild: DMG Mori

21Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Durchlaufzeit: Anteile im Engineer-to-Order Geschäft

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Order

Throughput time for customer specific hydraulic cylinders

Administrative(Workflow till cylinder loading w/oGA Approval)

Operative(Cylinder loading till readiness)

Customer(GA Approval, CustomerInspection, Dispatch)

29%4%67%

22Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Standardarbeit im Sonder-Bereich war bisher zu aufwendig.

Variante (aus

Baukasten)

Variante (aus

Baukasten)

StandardStandard

SonderSonder

Volumen

Ko

mp

lex

itä

t

23Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

StandardStandard

Lean muss mithilfe der Digitalisierung die Antwort auf steigende Sonderkonstruktionsanteile bieten.

Variante

(aus Baukasten)

Variante

(aus Baukasten)

StandardStandard

Volumen

Ko

mp

lex

itä

t

• Produkt steuert Prozess

• Digitale Werkerführung

• Adaptive Standardisierung

Abweichungsmanagement

Sonder

24Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfänge und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen.

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen.

25Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Standardisierung: trotz großer, individueller Arbeitsinhalte

Gehäuse (2)

Deckel (2)

Getriebe (5)

Welle (2)

B

B.1

B.1.5

B.1.5.2

Cloud

26Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Kunde konfiguriert, Produkt erhält seine Konfiguration aus der

Cloud

Auftrag No. XY

Variante: B.1.5.2

Cloud

RFID

12

27Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Produkt meldet sich an: Auswahl des Schraubprogramms und

Rückmeldung der Daten

Cloud

RFID

12

28Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Produkt meldet sich an: die Arbeitsanweisung wird konfiguriert -

Werkerassistenz

RFID

Cloud

12

Nichts Neues?

Doch:

Drastisch sinkender

Aufwand!

29Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

These

Thesen

• Lean ist mehr als Produktion in getakteten Fließlinien. Im Zentrum stehen Prozesse, die

Abweichungen aufzeigen und Mitarbeiter, die Probleme lösen.

• Lean und Industrie 4.0 geraten dort in Konflikt, wo Menschen Abweichungen vom Standard

nicht mehr erkennen und Systeme Prozesse optimieren.

• Ob man Industrie 4.0 gut oder schlecht findet ist irrelevant. Die Produktion erlebt neue

Möglichkeiten. Die Marktseite kann disruptiv sein.

• Bei großen Arbeitsumfänge und/oder Sonderanteilen eröffnet Digitalisierung in Echtzeit

Lean Production neue Potentiale.

• Das Produkt wird seinen Produktionsprozess steuern und den Werker unterstützen.

• Die Verknüpfung von Produkt- und Prozessdaten wird die Problemlösung deutlich

beschleunigen.

30Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Prozess zeigt Probleme auf: Verknüpfung von Produkt- und

Prozessdaten

Anlagenzustand

• Maschinentakt

• Energieverbrauch

• Füllstände

• Technologie

• Maschinenstatus

Produktzustand

• Maße

• Oberflächengüte

• Gewicht

Prozessfortschritt

• Zeitstempel der

Lesegeräte

APROL

ERP

Big Data

Data

Smart Data

Messverstärker

SPS

Smart Bridge

31Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Mitarbeiter lösen Probleme: Digitales Shop Floor Management –

Lernfabrik CiP

32Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Lean 4.0 im Werkzeugmaschinenbau

Aktueller Status:

• Fließmontage ist etabliert, PDCA wird selten gelebt.

• kundenindividuelle Lösungen stellen die große Herausforderung dar

Digitalisierung + Echtzeit:

• wird Transparenz und Standardisierung bei großen Arbeitsumfängen deutlich verbessern

• erleichtert das Erkennen von Abweichungen und das Durchführen des PDCA

Quelle: EMAG Quelle: DMG MORIQuelle: Trumpf

33Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Worauf es ankommt …

� Geschäftsmodell analysieren (was erzeugt Kundennutzen?), disruptive Achse‘ im Auge

behalten.

� Nicht die Digitalisierung zur Lösung machen, Bewährtes zielgerichtet ergänzen.

� Erst Stabilität erzeugen, Lean Denkweise verankern, dann weitere Potentiale durch

gezielte Digitalisierung heben.

� Durch Beziehungswissen ‚Smart Data‘ erzeugen.

� Mensch als Wertschöpfer und Problemlöser in den Mittelpunkt stellen. Qualifizieren!

34Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

Das zentrale Prinzip von Problemlösung und Verbesserung

“Data is of course important in manufacturing, but I

place the greatest emphasis on facts.”

Taiichi Ohno

“Data is of course important in manufacturing, but I

place the greatest emphasis on facts.”

Taiichi Ohno

35Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen | Prof. Dr.-Ing. E. Abele / Prof. Dr.-Ing. J. Metternich

PTW-Innovationstour 2018: Sonderschau in zentraler

Lage zu innovativen Trends in der Metallbearbeitung