PRS

Optimieren des Arbeitssystems/der Arbeitsprozesse findet in der Serienfertigung nach dem Start of Production statt.

siehe Bild

• Typische Zielgrößen von Prozessoptimierung beziehen sich auf Menschen (Arbeitsproduktivität), Betriebsmittel (OEE) und Arbeitsgegenstände (Durchlaufzeit, Bestände, Fehler).
• Prozessoptimierungen können sich auf unterschiedliche Ebenen beziehen – vom einzelnen Arbeitsplatz bis zum Wertstrom einer Fabrik.

• Standard als Ergebnis und Ausgangspunkt von Verbesserungen
• Standard als Wissensspeicher und als Ausgangspunkt für Lernprozesse

Die Optimierung von Arbeitssystemen erfordert …

• eine gründliche Analyse und Bewertung der Ausgangssituation (Mengen‐ und Zeitdaten, Arbeitsorganisation, Arbeitsablaufanalyse, mögliche Fehlerquellen etc.),
• die Installation eines Messsystems (im Fallbeispiel: Arbeitsproduktivität), um die aktuelle Prozessleistung zu ermitteln und die Wirksamkeit von Verbesserungen erkennen zu können (Vorher‐Nachher‐Vergleich),
• die weitgehende Standardisierung von Arbeitsprozessen (inkl. Standards zu Materialbereitstellung, Arbeitsplätzen, Arbeitsmitteln etc.) – auch als Basis für den kontinuierlichen Verbesserungsprozess,
• Führung und Kommunikation (!) – beginnend bei der Planung und Umsetzung von Verbesserungsmaßnahmen bis hin zur Aufrechterhaltung des optimierten Zustands,
• Einbeziehung der Beteiligten in den Verbesserungsprozess,

• Plan
  • Was
    • Problemdefinition
    • Problemanalyse
  • Warum
    • Ursachenanalyse
    • Zielformulierung
  • Wie
    • Planung von Gegenmaßnahmen
• Do
  • Umsetzung von Gegenmaßnahmen
• Check
  • Wirksamkeitskontrolle
• Adjust
  • Nachbesser, Standardisieren und Übertragen der Lösung

klassisch

1. Problem
2. Lösung entwickeln
3. Lösung umsetzen

PDCA

1. Plan
2. Do
3. Check
4. Adjust

siehe Bild

Das »A3 Sheet« …

• hat seine Begriffsbezeichnung vom Format A3 (11 x 17 Zoll; größtes Faxformat),
• stammt aus dem Toyota Produktionssystem und orientiert sich an dem Vorgehen der PDCA‐Methode,
• weist das Merkmal auf, dass sich alle wichtigen Informationen zu einem  Verbesserungsprojekt auf einem »A3 Sheet« befinden,
• ist eine Methode zur Problemlösung und Präsentation des Status eines Verbesserungsprojektes,
• wird verwendet, um den administrativen Aufwand von Verbesserungsprojekten gering zu halten.

Vorteile

• systematische Dokumentation von Lern‐ und Projektergebnissen
• Konzentration auf das Wesentliche
• einheitlicher Projekt‐ bzw. Meeting‐Standard
• hohe Effizienz bei Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Meetings
• Unterstützung des Entscheidungsprozesses
• Entwicklung von Mitarbeitern zu Problemlösern

Nachteile

• Personalentwicklungsaufwand
• langwierige Einführung bis Standard konsequent von allen Mitarbeitern auf allen Hierarchieebenen genutzt wird

siehe Bild

• Prozessfähigkeit ist ein »statistischer Schätzwert für die Werteverteilung eines Merkmals eines Prozesses, der als beherrschter Prozess dargelegt wurde; die Werteverteilung beschreibt die Eignung eines Prozesses, ein Merkmal (eines Produkts mit einer Werteverteilung) zu realisieren, das die an das Merkmal gestellte Anforderung erfüllen wird«.
• Ein Merkmal ist eine »kennzeichnende Eigenschaft«, deren Ausprägungen einem Skalenniveau zuzuordnen sind.
• Ein Prozess ist ein »Satz von in Wechselbeziehung oder Wechselwirkung stehenden Tätigkeiten, der Eingaben in Ergebnisse umwandelt«.
• Ein beherrschter Prozess ist ein »Prozess, der nur zufälligen Streuungsursachen unterliegt«.
• Die Prozessgesamtstreuung ist die »Streuung in einem Prozess, die sowohl auf einer besonderen systematischen Streuungsursache als auch auf einer zufälligen Streuungsursache beruht«.
• »Eine systematische Streuungsursache entsteht wegen spezieller Umstände, die nicht ständig vorliegen. So ist bei einem Prozess, der für systematische Streuungsursachen anfällig ist, die Größe der Streuung manchmal nicht vorhersagbar.«
• Eine zufällige Streuungsursache ist die »Ursache für die Prozessstreuung, die einem Prozess ständig innewohnt. (…) Für einen Prozess, bei dem nur zufällige Streuungsursachen vorliegen, ist die Streuung innerhalb statistisch festgelegter Grenzen vorhersagbar.«
• Unter Prozessfähigkeit oder ‐leistung wird die Fähigkeit eines Prozesses verstanden, einen Mindestanteil der Merkmalsausprägungen einer Stichprobe (mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit) innerhalb festgelegter Spezifikationsgrenzen zu erfüllen.
• Die untere Spezifikationsgrenze (USG) gibt den Mindestwert an.
• Die obere Spezifikationsgrenze (OSG) gibt den Höchstwert an.
• Die Toleranz T ist die Differenz zwischen Höchstwert (OSG) und Mindestwert (USG).

Berechnungsvorschriften für Maschinenfähigkeit C_m und C_mk und Prozessfähigkeit C_p und C_pk sind identisch. Zur Ermittlung der Maschinenfähigkeit werden jedoch die Parameter Mensch, Methode, Material, Mitwelt konstant gehalten, um so den Einfluss der Maschine auf das Ergebnis zu messen.

siehe Bild

• Der Prozessfähigkeitsindex DPMO (»defects per million opportunities«) gibt die Anzahl an Fehlern bezogen auf eine Million betrachteter Einheiten an und berücksichtigt dabei die Anzahl der einbezogenen Merkmale (»opportunities«).
  • Die Kennzahl DPMO hat den Vorteil, dass innerhalb eines Betriebs die Leistung unterschiedlich komplexer Arbeitssysteme miteinander verglichen werden kann, da die Anzahl der Fehlermöglichkeiten berücksichtigt wird.
• Der Prozessfähigkeitsindex ppm (»parts per million«) gibt die Anzahl an fehlerhaften Einheiten bezogen auf eine Million betrachteter Einheiten an.
  • ppm wird oftmals in der Kommunikation mit Kunden bzw. Lieferanten verwendet, da es aus Kundensicht entscheidend ist, ob ein Fertigteil fehlerfrei ausgeliefert wurde – unabhängig davon, wie viele Fehlermöglichkeiten es gibt oder wie groß die Anzahl der Fehler an einem Teil ist.
• Der Prozessfähigkeitsindex FPY (»First Pass Yield«) gibt den Anteil der fehlerfreien Einheiten an.
• Der Prozessfähigkeitsindex RTY (»Rolled Throughput Yield«) gibt den prozentualen Anteil der fehlerfreien Einheiten an, die alle aufeinander folgenden n Prozessschritte beim ersten Durchlauf (ohne Nacharbeit) passieren.
• Die Kennzahlen DPMO, ppm, FPY und RTY können unabhängig von der Art der Verteilung der Messwerte verwendet werden (Normalverteilung oder annähernde Normalverteilung der Daten ist keine Anwendungsvoraussetzung).

• Der Prozessfähigkeitsindex cp (»process capability«) gibt das Prozesspotenzial (!) in Bezug auf eine festgelegte Toleranz an.
• Der Kennwert wird angegeben als Verhältnis der festgelegten Toleranz zu der Länge eines Bezugsbereiches für einen beherrschten Prozess.
• Bei einer Normalverteilung ist die Länge des Bezugsbereiches gleich 6 Sigma. Bei einer Nicht‐Normalverteilung kann die Länge des Bezugsbereiches (…) geschätzt werden.

• Der Prozessfähigkeitsindex cpk (»critical process capability«) …
  • berücksichtigt die tatsächliche Prozesslage im Verhältnis zu den Spezifikationsgrenzen.
  • ist abhängig von der Prozesslage und der Prozessstreubreite.
• Der cpk‐Wert ist so definiert, dass er dem cp‐Wert entspricht, wenn der Prozess in Toleranzmitte zentriert ist. Abweichungen von dieser zentralen Lage führen dazu, dass der cpk‐Wert kleiner ist als der cp‐Wert.

Qualitätsregelkarten …

• liefern Daten zur Bewertung eines Prozesses,
• visualisieren das Prozessverhalten und unterstützen die Prozessüberwachung, so dass der erreichte Zustand gehalten bzw. verbessert werden kann.

Zur Erstellung einer Regelkarte werden folgende Prozessparameter benötigt:

• Lage
• Streuung

siehe Bild

Poka = unbeabsichtigte und zufällige Fehler
Yoke = Verminderung
» Poka‐Yoke erleichtert dem Beschäftigten die Arbeit und beseitigt Probleme, die mit Störungen, Sicherheit und Bedienungsfehlern von Prozessen zusammenhängen, ohne die Aufmerksamkeit des Arbeiters übermäßig zu beanspruchen.«

Fehlerursachen:

• Vergessen/ Weglassen eines Schritts (z. B. Prüfen)
• Vergessen von Teilen beim Montieren (fehlende Teile)
• fehlerhaftes Einrichten von Werkstücken/ falsches Rüsten des Betriebsmittels
• Verarbeiten falscher Werkstücke
• Montieren falscher Teile
• Fehlbedienung eines Betriebsmittels

Beispiele:

• Pick‐by‐light oder pick‐by‐voice in der Kommissionierung
• automatischer Maschinenstopp bei erreichter Losgröße

• Handwerksproduktion
  • Universelle Maschinen
• Massenproduktion
  • Hochspezialisierte Produktionslinien
• Variantenreiche Serienproduktion (»Lean Production« ‐ TPS*)
  • Flexible Produktionszellen
• Individualproduktion
  • 3‐D‐Printing für Kleinserien
• Industrie 4.0
  • Wandlungsfähige Produktionstechnik
  • Cyber Physical Systems
  • 3‐D‐Printing für Kleinserien

siehe Bild

• betrieblicher Funktionsbereich
• Wissenschaftsdisziplinen

systembezogen

• wirtschaftliches sowie gesetzes‐ und regelkonformes Gestalten und Optimieren von Arbeits‐ und Produktionssystemen

prozessbezogen

• Gestalten von Prozessen entlang der Wertschöpfungskette eines Unternehmens

enumerativ

• Aufzählen von einzelnen Aufgaben (z. B. Anordnung von Betriebsmitteln, Gestalten von Arbeitsmethoden oder der Arbeitsorganisation)

1. Wie soll die Arbeitssystemgrenze verlaufen? (»Make or Buy«)
2. Wie soll die Arbeitsteilung zwischen Mensch und Betriebsmitteln erfolgen?
3. Nach welchen Prinzip werden die Betriebsmittel angeordnet? Wie erfolgt die Anordnung (Layout) und der Materialfluss?
4. Welche Arbeits‐ und Betriebsmittel sollen zum Einsatz kommen? (Investitionsentscheidung)
5. Wie kann die Effizienz der Betriebsmittel verbessert werden (Nutzung, Energie, Material)?
6. Sind die Arbeitsobjekte (Material) fertigungs‐ bzw. montagegerecht gestaltet?
7. Wie werden die Arbeitsobjekte gelagert und transportiert?
8. Welche Kompetenzen benötigen die Beschäftigten im Arbeitssystem?
9. Mit welcher Arbeitsmethode und ‐organisation sollen die Arbeitstätigkeiten ausgeführt werden?
10. Wie kann eine hohe Arbeitsmotivation erzielt werden?
11. Wie sollen Arbeits‐ und Betriebszeiten gestaltet werden?
12. Welche Informationen sind Führungskräften bereitzustellen?

• Unternehmensleitung
• Marketing
• Produktentwicklung
• Instandhaltung
• Produktion
• Beschaffung
• Controlling
• IT
   

siehe Bild

• Wandlungsfähigkeit
• Universalität Selbstkonfiguration/ -diagnose/ -optimierung
• Internet der Dinge
• transparente und kundenindividualisierte Produktion (one piece flow)
• Cyber Physical Systems
• RFID

Ein Produktionssystem ist ein durchgängiges, in sich schlüssiges und unternehmnensspezifische System aus:

• Produktionsprizipien
• Produktionszielen
• Methoden
• Standards

Arbeitssysteme beziehen sich auf:

• Mikroebene
• Mesoebene

Produktionssysteme beziehen sich auf:

• Makroebene

Vorteile

Produktionssysteme

1. … führen zu einem einheitlichen Verständnis der Produktionsprinzipien und Ziele,
2. … erleichtern das Lernen einzelner Werke und Produktionsabteilungen voneinander (»Best Practices«),
3. … tragen zur (Weiter‐) Entwicklung des Methodenwissens im Betrieb bei,
4. … vereinfachen die werksübergreifende Produktionsplanung und ‐steuerung,
5. … schaffen eine Voraussetzung für die Umsetzung zentraler Beschaffungsstrategien,

Bsp:

1. einheitliches Verständnis von »Verschwendung«
2. einheitliche Kennzahlensysteme und Messvorschriften,
3. einheitliche Methodenanwendung (z. B. REFAZeitaufnahme für Rüstprozesse)
4. einheitliches ERP‐System mit definierten Schnittstellen und Reports in den Werken
5. werksübergreifende Vereinheitlichung ausgewählter Arbeitssysteme ermöglicht zentrale Beschaffung von Ersatzteilen

Nachteile

• Personalkosten für Zentralabteilungen/Stabstellen
• Management kapazitäten werden gebunden
  • Einhalten/weiterentwickeln von Standards

Übergeordnetes Prinzip: Führungsphilosophie & Management

Value: Beschreibung des Wertes von Produkten und Diestleistungen aus Sicht des Kunden

Value Stream: Darstellung der erforderlichen Prozesse des Wertstrom und Ausrichtung des Produtkionssystems am Wertstrom

Flow: Schaffung eines kontinuierlichen und geglätteten Produktionsablaufes

Pull: Produktion nur auf Bestellung des Kunden bzw. nachgelagerten Prozesses

Perfection: Streben nach Perfektion über einen kontinuierlichen  Verbesserungsprozess

Verschwendung ist alles, was nur die Kosten erhöht, ohne zusätzliche Wertschöpfung zu bringen.

Wertschöpfung ist alles, wofür der Kunde bereit ist zu zahlen.

Verschwedungstyp 1: Arbeit ohne Wertschöpfung, die aber unter den jetzigen Arbeitsbedingungen notwendig ist.

Verschwendungstyp 2: Arbeit ohne Wertschöpfung, die überflüßig ist.

Gegenwärtige Kapazität = Notwendige Arbeit + überflüßige Verschwendung

Bestände ermöglichen:

• reibungslose Produktion
• prompte Lieferung
• Überbrückung von Störungen
• wirtschaftliche Fertigung
• konstante Auslastung

Bestände verdecken:

• störanfällige Prozesse
• unabhängige Kapazität
• mangelnde Flexibilität
• Ausschuss und Nacharbeit
• mangelde Liefertermintreue

Vision:

One Piece Flow nach Kundenbedarf

Umsetzung:

1. Bestimmen des Kundetaktes
2. Begrenzung von Zwischenlagekapazitäten
3. Optimierung der Anordnung der Betriebsmittel
4. Tatken der Fertigungslinie
5. Verketten der Betriebsmittel

Wirkung:

• geringe Bestände
• kurze Durchlaufzeiten
• Sichtbarkeit von Problemen

Voraussetzungen:

• robuste Prozesse
• Fähigkeit, kurzfristig Probleme zu lösen
• aktive Führung

• Wunsch und Wille zur Führung
• Kenntnis des Verantwortunsbereichs
• Kenntnis der eigenen Rolle als Führungskraft und Fähigkeit zur Führung
• vorbildliches Verhalten
• Lehrfähigkeit
• Fähigkeit zur kontinuierlichen Verbesserung

Mensch/Auftragszeit

Zielgröße:

• Arbeitprodukivität/Zeitgrad
• Arbeitszufriedenheit
• Anzahl der Arbeitsunfälle

Betriebsmittel/Belegungszeit Zielgröße

• Gesamtanlageneffektivität
• Rüstzeiten
• Störzeiten

Arbeitsgegenstand/Durchlaufzeit

Zielgröße:

• DLZ von Kunden-/Fertigungaufträgen
• Liefertermintreue
• Bestände im Produktionssystem
• Fehlerrate

Aggregierte

Zielgröße:

• Stückkosten
• Deckungsbeiträge

siehe Bild

• Vorgabezeit für Montagetätigkeit
• Arbeitsstandard für das Rüsten einer Maschine
• Betriebsvereinbarung zur Gestaltung der Arbeits- und Betriebszeiten
• zu verwendende Behälter in Produktion und Logistik
• festgelegte Wartungsintervalle und -tätigkeiten an einer Maschine