Lean 4.0 im Maschinenbau – Widerspruch oder geniale Ergänzung? · • Lean und Industrie 4.0...

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


Baustellen- vs. Fliessmontage

Information

Material

Produkte

Information

Material

Produkte

Baustellen-

montage

Fliess-

montage

Quelle: TRUMPF


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).


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:


… oder anders dargestellt im Toyota-Haus

TPS

Nivellieren und Glätten

Visuelles Management

Stabilität und Standardisierung

Fluss,

Takt,

Pull

Autono-

mation/

Jidoka

TPS




Fluss,

Takt,

Pull

Autono-

mation/

Jidoka

ständige

Verbesserung


Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ – schöne neue Produktionswelt?

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


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)


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


These

Thesen










(proaktiv).


beschleunigen (reaktiv).


TPS




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) ?


Industrie 4.0: Zwischen Hype und Hallenboden

Quelle: Fraunhofer IPA, Interaktiv Kundenmagazin, 2/2015

Quelle: Produktion


These

Thesen









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


beschleunigen.


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

)

€ €


Disruptiv: Beispiel Kodak

Quelle: http://www.sueddeutsche.de

Quelle: http://www.technologyreview.com


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


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


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


These

Thesen










(proaktiv).


beschleunigen.


„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


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%


Standardarbeit im Sonder-Bereich war bisher zu aufwendig.

Variante (aus

Baukasten)

Variante (aus

Baukasten)

StandardStandard

SonderSonder

Volumen

Ko

mp

lex

itä

t


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


These

Thesen







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




beschleunigen.


Standardisierung: trotz großer, individueller Arbeitsinhalte

Gehäuse (2)

Deckel (2)

Getriebe (5)

Welle (2)

B

B.1

B.1.5

B.1.5.2

Cloud


Kunde konfiguriert, Produkt erhält seine Konfiguration aus der

Cloud

Auftrag No. XY

Variante: B.1.5.2

Cloud

RFID

12


Produkt meldet sich an: Auswahl des Schraubprogramms und

Rückmeldung der Daten

Cloud

RFID

12


Produkt meldet sich an: die Arbeitsanweisung wird konfiguriert -

Werkerassistenz

RFID

Cloud

12

Nichts Neues?

Doch:

Drastisch sinkender

Aufwand!


These

Thesen







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




beschleunigen.


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


Mitarbeiter lösen Probleme: Digitales Shop Floor Management –

Lernfabrik CiP


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


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!


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


PTW-Innovationstour 2018: Sonderschau in zentraler

Lage zu innovativen Trends in der Metallbearbeitung

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