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#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!


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


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)


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


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:


  1. Die Maschine hält bei Defekten automatisch an.

  2. Mensch und Maschine werden getrennt.

  3. 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:


  1. 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.

  2. Anlagen müssen flexibel sein, d.h. frei verschiebbar auf Rollen gestaltet, ohne Wurzeln zu schlagen.

  3. 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.

  4. Leerbewegungen von Robotern oder Luftschneiden sind zu vermeiden.

  5. Changeover muss mit Eingriffumrüsten in der Fliesslücke zwischen 2 Sachnummern möglich sein.

  6. 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!

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