#Automatisierung ODER #Lean❓ Was ist eigentlich #jidoka ❓Warum Transporte in der #Logistik automatisiert werden sollten❓ Und was ein alter Webstuhl mit #Autonomie zu tun hat❓Das habe ich zusammen mit Thorsten Ahrens MBA (Montageleiter Werk Dingolfing bei #BMW) und Patrick Rannertshauser (Geschäftsführer der #Unternehmensberatungunternehmensfreund) in diesem Artikel ausgeführt. Viel Spaß beim lesen! Fragen und Kommentare versuchen wir sehr gerne direkt zu beantworten. 👇👇👇
Historischer Webstuhl von Toyoda Sakichi
First Lean then automate!
(von Marco Prüglmeier)
Ein geschätzter Werkleiter sagte einmal den Satz: „Ein digitalisierter Sau- stall bleibt immer noch ein Saustall!”. Und er hatte recht! Digitalisierung und Automatisierung sollten nie über die Unzulänglichkeiten des eigentlichen Prozesses hinwegtäuschen oder diesen verdecken. Ganz im Gegenteil: Trotz aller Digitalisierung und Automatisierung muss eine kontinuierliche Verbesserung des Prozesses (Kaizen) nach wie vor möglich sein oder besser sogar noch weiter unterstützt werden. Folglich verlieren die Grundlagen von Lean keineswegs ihre Bedeutung, sondern ganz im Gegenteil, diese bilden die Grundlage für jede Automa- tisierung. Der Arbeitsbereich sollte geordnete und aufgeräumt sein, bevor mit einer Automatisierung eingesetzt wird. Als Lean Methodik steht hier 5S (Seiri, Seiton, Seiso, Seiketsu und Shitsuke) zur Verfügung. Im Deutschen sinngemäß: Selektieren, Systematisieren, Säuberung, Standardisieren und Selbstdisziplin üben. Somit wäre der erste Saustall schon mal nachhaltig beseitigt. Weitere Prozessanalysemethoden aus dem Lean-Werkzeugkas- ten sind zum Beispiel die Wertstromanalyse mit zugehörigem Wertstrom- design für übergreifende Zusammenhänge, die Prozessanalyse oder direkt am Arbeitsplatz das Spaghetti Diagramm zur Erfassung der Werkerwege.
Prozessanalyse und Ableitung von Automatisierungsbedarfen
(von Patrick Rannertshauser)
Das zu Beginn formulierte Zitat lässt sich wunderbar auf die
Automatisierung von Prozessen übertragen: „Automatisiert man
einen schlechten Prozess, hat man einen schlecht automatisierten
Prozess“. Um dies zu vermeiden, gibt es grundlegende Punkte zu
beachten. Dabei steht Lean im Mittelpunkt der Vorgehensweise.
Zunächst wird ein gesamtheitlicher Blick auf den Wertstrom der
ausgewählten Produktfamilie benötigt. Dies ermöglicht uns den
aktuellen Gesamtablauf des Wertstroms zu verstehen und gleichzeitig
Verschwendungen (Tätigkeiten, die keinen Wert für den Kunden
erzeugen) zu identifizieren.
Ein übliches Lean-Hilfsmittel zur Erkennung von Verschwendungen sind hierbei die 7+1 Arten der Verschwendung [1].
[1] Arten der Verschwendung
Grundsätzlich sollten Prozesse, die keinen Wert erzeugen, nach Möglichkeit mit
Hilfe des Wertstromdesigns eliminiert und nicht automatisiert werden.
Darüber hinaus sollte u.a. für eine durchgängige Automatisierung die Integration
der Prozessschritte angestrebt werden.
Eine weitere Perspektive bei der Analyse der Verschwendungsarten
kann mithilfe des Spagetti-Diagramms eingenommen werden. So
können bspw. Lauf- und Transportwege visualisiert und entsprechend
optimiert werden. Dies ist beispielsweise für die Gestaltung und
Automatisierung der Intralogistik unumgänglich.
Nach der Erstellung des Wertstromdesigns ist zur Ableitung des
endgültigen Automatisierungsbedarfs eine detailliertere Betrachtung
des zukünftigen Prozesses notwendig. Hierbei gibt es verschiedene
Tools wie bspw. ein Ablaufdiagramm oder die Prozessmodellierung
nach BMPN 2.0 (Business Process Model and Notation 2.0).
Grund für die detaillierte Betrachtung der möglichen
Automatisierung ist die Identifikation der Prozessanforderungen
sowie die Überprüfung der Einhaltung des Kundentaktes. Zugleich
können bspw. qualitätskritische Punkte aus den Prozessanforderungen
abgeleitet und mit Hilfe einer Risikomatrix bewertet werden. Dadurch
wird die Basis für die Ableitung des richtigen Automatisierungsbedarfs
geschaffen. Denn je höher die Anforderungen des Prozesses an die
Automatisierung sind, desto schwieriger, aufwendiger und kostenintensiver
wird diese.
Neben der Prozessbetrachtung müssen jedoch auch die direkten
Vorteile der Automatisierung gegenüber dem Menschen erkennbar
sein. Dabei sind einfache, sich wiederholende und monotone
Tätigkeiten für die Automatisierung (insb. Low Cost Automatisierung)
und folglich für die Ableitung des Automatisierungsbedarfs prädestiniert.
Bei der Berücksichtigung der Flexibilität liegt der Mensch beispielsweise
nach wie vor im Vorteil. Für Sonderfälle sorgen gesundheitsschädigende
Arbeiten oder das Problem der dauerhaft fehlenden Fachkraft
(Stichwort: #Fachkräftemangel).
Generell sollte die Automatisierung kein Selbstzweck sein und immer
einen Vorteil für den Kunden und das Unternehmen bieten. Zugleich
erfordert die Automatisierung einen kontinuierlichen Blick auf den
eigenen Prozess (KVP) und auf den Markt. Denn was heute aus
Prozesssicht nicht technisch und wirtschaftlich sinnvoll gelöst werden
kann, kann vielleicht morgen gelöst werden.
Wird ein Prozess digitalisiert oder ein autonomes Transportfahrzeug
eingeführt, sollten diese Methoden im Vorfeld angewandt werden, um den
Prozess zunächst zu verschlanken. Danach kann eine Innovationseinführung
in Betracht gezogen werden. Dabei muss es nicht immer gleich ein
Roboter sein.
Low Cost Intelligent Automation (LCIA)
(von Marco Prüglmeier)
LCIA ist eine, den Lean Prinzipien entsprungene Form der Einfachautoma-
tisierung. Frei nach dem Grundgedanken: Je einfacher, desto besser. Dies
hat ganz praktische Gründe. Je einfacher eine Technologie, desto einfacher
kann diese auch durch die Mitarbeiter vor Ort erstellt und gewartet und
somit auch letztendlich optimiert werden. Das ist einer der Grundgedanken
des Toyota Produktionssystems und somit von Lean. Oft arbeiten diese
Lösungen mit Gegengewichten und mechanischen Hebelmechanismen.
Siehe Beispiel Fa. item – industrial applications (Abb. 64).
Beispiel für LCIA von Fa. item
Auch sehr einfache FTF, welche mit einfachen optischen Sensoren einer
Linie folgen, fallen mittlerweile bereits unter die LCIA Kategorie. Dennoch
gibt es oft Diskussionen und Konflikte zwischen Beratern der Lean Philo-
sophie und den Vertretern der Automatisierung und Innovation. Dabei ist
beides überhaupt kein Widerspruch! Lean sollte, wie bereits erklärt, die
Basis jeder flexiblen Automatisierung sein und genauso sollten eine einfa-
che Bedienung, eine schnelle Integration durch die Bedienmannschaft und
ein problemloser Austausch im Falle eines Defekts des Roboters Bestand-
teile jedes Automatisierungskonzeptes sein.
Auf diese beschriebene Weise können Lean und Innovation Hand in Hand
zusammenspielen und beides sein volles Potenzial entfalten. Lean in der
tagtäglichen Verbesserung, also Kaizen, durch das Bedienpersonal vor Ort
und Innovationen zum Erreichen großer Potentialsprünge im Sinne von
Kaikaku, also mehr in Richtung einer zehnmal Denkweise.
Low Cost Innovation im Lager
(von Marco Prüglmeier)
Das modular Lagersystem der Fa. Noyes Technologies GmbH bietet eine
schnelle Art der #Automatisierung mittels #Roboter für Kleinteile
(60cm x 40cm), welche auf dezentralen Lagerflächen (z.B. Ersatzteile-Lager oder
urbane Flächen) untergebracht werden müssen.
Die Roboter organisieren das Lager ohne breite Fahrwege oder Gassen und
bringer die Ware zur Person. Dadurch wird bereits eine der Haupt-
verschwendungen in der Logistik um mehr als 80% reduziert: Die Bewegung der
Mitarbeiter durch die Regalgänge eines Lagers. Durch die Bestands-
Transparenz kann das Inventar, und somit eine weitere wesentliche
Verschwendungsart, reduziert werden.
Durch die sehr dichte Lagerung im Regal ohne breite Gänge wird die Fläche um
mehr als 65% reduziert und somit können Prozesschritte in der Fertigung näher
aneinander gerückt werden um Transporte zu reduzieren und kurze Wege zu
bevorzugen.
Das Grundprinzip der Ware zur Person #Logistik führt zwangsläufig zu weniger
Pickfehlern und somit einer Reduzierung der Verschwendungsart "Defekte".
Und ganz nebenbei hilft die Einführung eines Nano-Lagers auch der Philosophie
von 5S, wie oben bereits beschrieben, und somit auch der Bekämpfung des
eingangs erwähnten "Saustalls". Ganz nebenbei mittels Einfach-
Automatisierung!
Wichtige Kriterien für eine Einfachautomatisierung sind aber auch die schnelle
und einfache Integration innerhalb von 1-2 Arbeitstagen, die hohe Flexibilität und
die Möglichkeit der Mitarbeiter Roboter selbst austauschen zu können. So
können Fehler schnell selbst und vor Ort behoben werden und Roboter ggf. per
Post zur Wartung geschickt werden. Die einzelnen Roboter verfügen über
fehlerbehebungs bzw. -korrektur Algorithmen, ganz nach Jidoka.
Lean und Automatisierung in der Automobilbranche
Wer sich mit Lean und Automatisierung beschäftigt, kommt früher oder später am
Jidoka Begriff vorbei: Autonome Automation oder Autonomation hat zum Ziel, der
Maschine menschliche Intelligenz bzw. menschliche Züge zu verleihen. Es
handelt ich dabei um Maschinen, die Probleme „autonom“, also selbstständig
verhindern.
Die Idee folgt drei Prinzipien:
Die Maschine hält bei Defekten automatisch an.
Mensch und Maschine werden getrennt.
Dort, wo z.B. in Montageprozessen der Mensch der Sensor ist, hält er den Prozess z.B. per Andonleine an.
Die Idee geht auf die Erfindung des sogenannten „selbstständig reagierenden
Webstuhls“ von Toyoda Sakichi zurück und ist somit ca. 100 Jahre alt.
Bildlich wurde dabei das Wort Automation mit dem Schriftzeichen für Mensch
erweitert und muss mit Sicherheit vor dem Hintergrund von Künstlicher
Intelligenz in Zukunft erweitert diskutiert werden.
Der ursprüngliche Grundgedanke, der sich dann in der Automatisierungsstrategie
wiederfindet, ist die Idee von Monozukuri, also der „Kunst, Dinge zu machen“.
In dieser Logik ist der Mensch im Gegensatz zu Material, Methode und Maschine
der einzige Produktionsfaktor, der mitdenken und verbessern kann und damit
auch der einzige Beitragsleister, der durch fortwährendes Dazulernen mit der Zeit
an „Wert gewinnt“.
Folglich wird er in das Zentrum der Überlegungen zur Automatisierung gestellt:
Basis der Philosophie ist, dass der Mensch sich niemals der Technik unterwerfen
darf, sondern er muss sie beherrschen (können). Der Mensch dient folglich nicht
der Maschine („Maschinenbediener“), sondern die Maschine dient dem
Menschen beim „Dinge machen“. Das Schriftzeichen für Mensch in das Zentrum
des Schriftzeichens für Automatisierung zu stellen, bedeutet also, den Menschen
in das Zentrum der Maschine bzw. der Automatisierungsstrategie zu stellen, d.h.
die Maschine muss dem Menschen bei der Wertschöpfung helfen.
Zu oft wird ausschließlich das Ziel verfolgt, den Menschen zu ersetzen, anstatt
ihm zu helfen. Helfen bedeutet hier, ergonomisch anspruchsvolle (körperlich und
geistig) oder schmutzige Arbeit durch die Anlage machen zu lassen, während der
Mensch sich intellektuell (anderen) wertschöpfenden Tätigkeiten zuwendet.
Trennung von Mensch und Maschine beutet folglich, dass der Mensch sich
niemals der Anlage unterwirft und z.B. auf sie wartet. Das widerspricht dem
Prinzip von „Respect for People“, d.h. der Mensch muss Mensch sein dürfen und
soll sich einbringen, mitdenken und verbessern und dann ggf. an mehreren
Maschinen parallel arbeiten. Technik soll hierbei helfen, unsichere
Gelingbedingungen abzusichern. Werden z.B. immer wieder Schrauben
vergessen, dann ist die Gelingbedingung „richtige Anzahl Schrauben“ nicht
abgesichert und dem Menschen muss mit Automatisierung geholfen werden.
Dazu muss man erstmal mit der vermeidlich logischen Annahme brechen, dass
eine wissenschaftlich perfekte Maschine zu einem perfekten Output führt.
Von Außen vorgedachte und vorgeplante System funktionieren selten so, wie sie
sollen. Das liegt zum einen daran, dass es unmöglich ist, alle Eventualitäten von
Außen „vorzudenken“ und zum anderen daran, dass Menschen in der
industriellen Arbeit anders arbeiten wollen, als nur Maschinen zu dienen.
Im alten, mechanischen Denken wird die Anlage geplant und hingestellt und im
Anschluss wird der Mensch in das System „gepresst“. Das mechanische
System nimmt dabei den Menschen das Denken.
Im neuen, biologischen System wird der Mensch zuerst in den Mittelpunkt
gestellt und alles andere an ihm ausgerichtet. Der Mensch muss gegen die
„Tücke des Objektes“ (Produkt oder Anlage) gewinnen können. Praktisch
bedeutet das z.B. in der #Logistik, dass Menschen nicht auf Gabelstaplern und
Routenzügen sitzen dürfen, denn hier sind Mensch und Maschine nicht getrennt
und das Unternehmen verschwendet die geistigen Ressourcen der gebundenen
Mitarbeiter.
Es geht also nicht nur darum, den Menschen vom Transportmittel
wegzurationalisieren, sondern man setzt autonome Transporte ein, um anstatt
beim lebenslangen Transportieren zu „verdummen“ die intellektuelle Kraft von
mündigen Bürgern zu nutzen und den technischen Fortschritt gemeinsam zu
gestalten.
In der Montage muss so z.B. wie oben bereits erwähnt, unbedingt
vermeiden werden, dass Menschen von Hand Kleinteile wie Schrauben, Stopfen
oder Klipse vor Verbau abzählen müssen; diese Tätigkeit ist ermüdend, nicht
wertschöpfend und verhindert so, dass die Menschen sich auf die
wertschöpfende Arbeit des „Dinge Machens“ konzentrieren können, was dann
Fehler zur Folge hat. Es ist folglich wichtig, die körperlichen Erkenntnisse der
wertschöpfend arbeitenden Teammitglieder in den Anlagenplanungsprozess
einzubeziehen.
Wenn man im mechanischen System alles von außen mit dem Ziel der
Eliminierung der Menschen vordenkt, passiert i.d.R. folgendes: Man kauft vom
Lieferanten Komplettlösungen, bei denen im Extremfall noch mit
vollautomatischen Transportbändern die Transport- und Bestandkosten fixiert
werden und irgendwann verlieren die Menschen dann die Kontrolle über das
technische Monster, was zur Folge hat, dass man mit noch mehr IT versucht, zu
reagieren und gegen die Technologie zu gewinnen. Irgendwann hat man dann
keinen Platz mehr und stirbt den Abschreibungstod und beschäftigt Berater zur
Investreduktion.
Um das zu vermeiden, muss man erkennen, dass es besser ist, wenn die
Wünsche der Handwerker Basis für die technische Anlagenplanung sind, und
Ideen gemeinsam entwickelt werden.
Das geschieht mit Einfachautomatisierung bzw. Low Cost Intelligent Automation,
wobei der Begriff LCIA ein wenig irreführend ist, denn es geht nicht primär um die
Kostensenkung, diese ist nur die logische Folge der neuen Herangehensweise
an das Thema Automatisierung. Weil die Einfachautomatisierung mit dem
Gembawissen der Handwerker erarbeitet wird, ist es vielmehr eine
Wissensanreicherung als eine Kostensenkung.
Es gelten aber auch hier zunächst die Schlanken Grundsätze zur Anlagenplanung:
Maschinen müssen „nackt“ gekauft werden: Der Lieferant ist Experte in der einzukaufenden Wertschöpfung, nicht aber Experte in der Nichtwertschöpfung, wie z.B. Transport. Diese Expertise ist unbedingt Inhouse aufzubauen, z.B. Transport mithilfe von Gravitation. Mit großen Schlachtschiffen in der Produktion kann man den Wettbewerb nicht gewinnen.
Anlagen müssen flexibel sein, d.h. frei verschiebbar auf Rollen gestaltet, ohne Wurzeln zu schlagen.
Die Anlage darf nur minimal grösser als das Werkstück selbst sein und auf der Bedienseite so schmal wie möglich, wobei die Tiefe im Prinzip unerheblich ist.
Leerbewegungen von Robotern oder Luftschneiden sind zu vermeiden.
Changeover muss mit Eingriffumrüsten in der Fliesslücke zwischen 2 Sachnummern möglich sein.
Mensch und Maschine sind zu trennen (Jidoka).
Nun wird um diese Prinzipien herum mit der baukastenartigen Technologie der
Einfachautomatisierung, z.B. von Item, zusammen mit
den wertschöpfend tätigen Mitarbeitern eine Produktionslinie aufgebaut. Am
Ende muss das Know-How zur Verbesserung der Arbeitssicherheit, zur Wartung
und Umrüsttechnik und zur Entwicklung intelligenter Automatisierungssysteme
im internen Betriebsmittelbau zu finden sein. Es kommt darauf an, mit
geringstmöglichen Investitionen die Produktionsanforderungen zu erfüllen.
Letztlich geht es auch bei der Automatisierung darum, an die Ressource „im“
Menschen zu glauben, d.h. der Ingenieur muss die Basis dafür schaffen, dass
die Menschen vor Ort das Produktionssystem verbessern können.
Die Wissensbündelung vom Engineering und Gemba Know-How ist
erfolgskritisch – bei der Automatisierung gilt, den Gemba nicht zu überfordern,
aber auch nicht zu unterfordern. Der Mensch darf sich niemals der Technik unterordnen, sondern muss sie beherrschen!