Industrie 4.0 – Wie kann Prozessoptimierung helfen?

Ziel des deutschen Bundeswirtschaftsministeriums ist es, Wertschöpfung in Deutschland zu halten. Das Schlagwort Industrie 4.0 steht für diese Vision. Die Frage ist: Wie können optimierte Prozesse dieses Ziel unterstützen?

Deutschland hat den Nachteil der hohen Kosten in den letzten Jahren durch die Senkung der Lohnstückkosten kompensiert. Wenn ich unterschiedliche Unternehmen sehe, dann haben einige Unternehmen erhebliche Anstrengungen unternommen, nicht wertschöpfende Prozesse zu eliminieren und ihre Effizienz und Effektivität zu steigern.

Mit den Ansätzen aus der Materialeffizienz haben die Unternehmen einen effektiven Hebel gefunden, um Materialkosten zu senken. Daher kann nun für Industrie 4.0 die Frage sein: Wie kann die Wertschöpfung optimiert werden?

Für diese Aufgabe ist ein optimiertes System erforderlich: Die richtigen Produkte entwickeln und anbieten, die richtigen Prozesse effizient ausführen und durch geeignete Automatisierung – sowohl im White-Collar- als auch im Blue-Collar-Bereich – unterstützen. Nur Opex (Operational expenditure) durch Capex (capital expenditure) ersetzen, das funktioniert nicht mehr. Leider sind unsere Kostenrechnungssysteme und Entscheidungsregeln sehr stark darauf ausgerichtet, die Lohnkosten in den Vordergrund zu stellen. Wenn in vielen Unternehmen nun nur in Einzelschritten in der Fertigung nach Optimierungen gesucht wird, sind viele Schnittstellen und ein hoher Regieaufwand erforderlich. Die Summe aus vielen suboptimalen Teilelementen ist kein optimales System.

Mit einer Systembetrachtung und der Ableitung von den richtigen, sprich effektiven Prozessen und einer Flussbetrachtung können erhebliche Potenziale gehoben werden. Wenn ein Ford Model-T nach 81 h Durchlaufzeit aus dem Eisenerz entstand, dann sind diese Zeiten von Eisenerz bis zu einem verkaufsfähigen Produkt immens gestiegen. Auch wenn in der Elektronik durch Automatisierung die Produktion teilweise unabhängig vom Produktionsstandort wird, sind in anderen Bereichen ein sehr viel höheres Ablauforganisations- und Prozess-Know how erforderlich.

Die deutsche Industrie kann von dem Wissen der Prozessexperten profitieren: Beste Prozesse benötigen Know how und sind in der Regel ein Einmal-Impuls – am besten durch spezialisierte Berater.

Globale Supply Chain Verschiebungen als Zulieferunternehmen managen

In einem aktuellen Artikel im Wallstreet Journal wird über die Auswirkungen der Nokia-Absatzprobleme auf die Lieferanten berichtet. Dabei sind durch den Stückzahleinbruch massive Absatzprobleme bei den europäischen Lieferanten aufgetreten, während die aktuellen Marktführer in anderen Regionen und mit anderen Hauptlieferanten produzieren. Zulieferunternehmen stehen vor mehreren Problemen

1. Regionale Verschiebungen betrachten

2. Mengenverschiebungen beobachten

3. Langfristige Trends im Auge behalten

4. Lösungen entwickeln

Supply Chain Planung und Steuerung – ist das ohne Excel möglich?

Wenn eine Liste der am häufigsten eingesetzten Softwaretools für die Planung und Steuerung für die Supply Chain erstellt wird, dann steht die Software Excel auf einem der vorderen Plätze. Fast in allen Unternehmen werden Listen mit Excel erstellt oder mit Excel aufbereitet  oder Excel berechnet Prioritäten oder Reihenfolgen oder wird für die Planung als Planungstool eingesetzt.

In einem Unternehmen wird im Vertrieb die Planung in SAP vorbereitet, in Excel heruntergeladen, in Excel von den Vertriebsleuten bearbeitet und dann – Händisch!- aus Excel in SAP übertragen, um dann von der nächsten Abteilung im ersten Schritt von SAP in Excel heruntergeladen zu werden. Vielleicht ist es unnötig zu sagen, aber auch die Auftragstermine können in Excel erstellt werden, um sie dann in das SAP zu übergeben.

Probleme der Planungs- und Steuerungssysteme

Viele Planungs- und Steuerungssysteme sind über den Stand der ursprünglichen PPS-Systeme nicht herausgekommen.Es gibt drei wesentliche Probleme in vielen Systemen:

• Infinite Kapazitäten
• Termine in der Vergangenheit
• Falsche Stammdaten

Die Systeme berechnen in einer Reihenfolge Materialbedarfe und dann daraus Produktionsbedarfe. Häufig wird mit “infiniten Kapazitäten” gerechnet, was nichts anderes bedeutet, dass das System davon ausgeht, dass jede beliebige Menge zu jedem beliebigen Zeitpunkt produziert werden kann – was aber viele Lieferanten und viele Maschinen gar nicht können. Selbst wenn die hundertfache Menge des Materials zum Bedarfszeitpunkt an der Maschine ist – wenn der Produktionsprozess 1 Stunde je Einheit dauert, kann die Maschine nicht mehr als 24 Einheiten pro Tag produzieren. Auch wenn das System geplant hat, dass 2400 Einheiten gefertigt sind.

Der zweite Problembereich sind Termine in der Vergangenheit. Wenn der Auftrag zu spät eingelastet wird, ergibt sich – wegen der Durchlaufzeitkette und bei langen Wiederbeschaffungszeiten – ein Termin in der Vergangenheit. Eigentlich hätte die Produktion bereits vor 2 Wochen produzieren sollen, so ist die Aussage die aus diesen Systemen kommen. Nach außen wird begründet: So werden die Prioritäten für die Fertigung deutlich, da in der Reihe des Rückstandes gearbeitet wird und nun die Aufträge bezüglich ihrer Dringlichkeit bearbeitet werden.

Wenn dann die Stammdaten nicht richtig gepflegt sind, dann sind die Probleme noch deutlich größer. Fehler in der Stückliste, fehlende Arbeitsvorgänge oder falsche Strukturen – es gibt zahlreiche Möglichkeiten, um die Daten fehlerhaft abzubilden und von diesen Daten dann eine richtige Steuerung zu erwarten.

Mit diesen Problemen können die ERP-Systeme selten das liefern, was von ihnen erwartet wird: Verlässliche Termine und eine Hilfe für die Produktion.

Auftritt Excel als Hilfsmittel

Natürlich kann die Produktion mit Daten aus den oben genannten Systemen nicht arbeiten. Also muss eine einfache Hilfe her. Häufig kann mit einer eigengestrickten Lösung in Excel ein Großteil der Probleme umgangen werden, es gibt eine bessere Aussage, bessere Informationsaufbereitung und schnellere Antworten.

Excel – manchmal als “Datenverarbeitung für Arme” verspottet – hat viele Vorzüge. Es können schnell Ergebnisse erreicht werden, die Ergebnisse können kontinuierlich verbessert werden. So können schnell Informationen für die Produktion aufbereitet werden.

Grundsätzlich ist ein Excel-Tool als Prototyp-Tool für die Umsetzung sehr hilfreich – es darf nur kein Prototyp-Tool bleiben. Vielmehr muss die Erfahrung aus dem Excel in die ERP-Systeme zurückfließen – und dabei gilt es, die Probleme, die mit Excel gelöst werden, in den ERP-Systemen zu lösen. Das Problem mit den Excel-Lösungen ist die Dezentralität und Abkopplung. Die Daten fließen in der Regel über Schnittstellen in das Excel (manchmal leider auch nur händisch), aber nie wieder zurück in das ERP. So können die Daten in Nachfolgeabteilungen nicht genutzt werden, die im Excel der Vorgängerabteilung schon eindeutig abzulesen sind.

Steuerung und Planung kann funktionieren – erfordert aber wesentliche Entscheidungen

Eine typische Ursache für diese Probleme sind fehlende Entscheidungen und Abstimmungen. Statt einmalig Regeln zu definieren und in den Systemen zu etablieren, werden durch die anderen Systeme Entscheidung ad-hoc betrieben. Die größere Freiheit führt aber zu vielen Abwicklungsproblemen. Nur wenige Unternehmen sind in der Lage, die Ursachen für Lieferprobleme mit Rückstand, Verspätungen, hohen Lagerbeständen und Materialengpässen in fehlender Planung und Steuerung zu identifizieren – und vor allen Dingen: Die Systeme so anzupassen, dass eine nachhaltige Lösung entsteht. Wenn Sie Ihre Planungs- und Steuerungsprobleme diskutieren wollen, zögern Sie nicht, mich zu kontaktieren.

Erfahrungen aus Projekten zur Wertstromanalyse und -gestaltung

In den Unternehmen werden immer häufiger Wertströme dokumentiert. In zahlreichen Projekten habe ich Unternehmen bei der Erstellung der Wertströme unterstützt. Bei der Diskussion von Wertströmen treten immer wieder die gleichen methodischen Probleme auf. Im folgenden sind viele der auftretenden Schwierigkeiten diskutiert.

Der Wertstrom ist im Sinne von Lean darauf ausgerichtet, den Durchlauf zu optimieren und nicht die Auslastung einer einzelnen Maschine. Fragestellungen zur optimalen Maschinenauslastung können mit dem Wertstrom nur unzureichend beantwortet werden. Der Wertstrom ist so aufgebaut, das Lean Production-Lösungen zu besseren Ergebnissen führen: Ein One Piece Flow führt immer zu kürzesten Durchlaufzeiten, wenn die Rüstzeiten minimiert werden können, und häufig auch zu niedrigeren Kosten.

Der ursprüngliche Wertstromansatz stammt aus der Serienproduktion und es wird die Produktion einer Teilevariante beschrieben. Deshalb sind die Programme auf die Ermittlung der Daten eines Teiles ausgerichtet. Bei der Berechnung geht es um die Erfassung der Daten für genau dieses Teils. Die Methode sieht keine standardisierte Form vor, wie Varianten im Wertstrom berücksichtigt werden. Deshalb können detaillierte Analysen nur mit repräsentativen Teilevarianten durchgeführt werden, aber nicht mit einem Teilespektrum. Eine komplexe Variantenanalyse ist nur mit extremen Aufwand möglich.

Zahlreiche Wertstromanalysen sind zu komplex angelegt. Während die Toyota-Leute – wegen der Papergröße – von der A3-Methode sprachen, sind in zahlreichen Unternehmen meterlang zusammengeklebte Flipchartseiten und Plots der Standard. Es geht bei der Wertstromanalyse nicht darum, ein Produkt mit allen seinen Einzelteilen und Prozessen zu visualisieren, sondern schnell Ansatzpunkte für Verbesserungen zu finden – hier ist häufig weniger mehr. Erfolgreiche Wertstromprojekte konzentrieren sich auf die wesentliche Teilaspekte, es wird nicht unnötig Zeit in der Analyse mit unwesentlicher Prozessschritte verloren.

Häufig können für die Wertstromanalysen nicht alle Daten zusammengetragen werden, da Zwischenergebnisse und Zwischenschritte derzeit in der Produktion nicht anzutreffen sind. Während die ursprüngliche Zielgruppe der Wertstromanalyse die Serienproduktion war, wird heute mit ähnlichen Teilen oder einem längeren Aufnahmezeitraum gearbeitet. Oder es muss mit Annahmen gearbeitet werden.

Die Arbeitsplandaten reichen in vielen Fällen nicht aus, um einen Wertstrom darzustellen. In den seltensten Fällen sind die Transporte zwischen zwei Arbeitsplätzen im Arbeitsplan dokumentiert. Auch die Behältermengen sind häufig nicht beschrieben. Bei der Analyse durch Ablaufen werden sowohl lange Wege transparent als auch Zwischenschritte sichtbar. Der Arbeitsplan kann aber helfen, die Vollständigkeit zu klären und die Wege zu orientieren.

Bei vielen Analysen werden Puffer und Zwischenlager ignoriert. Dabei werden bei der Aufnahme die Zwischenschritte zwar gesehen, aber als unwichtig betrachtet. Wenn bei einem Ablauf bei zwei nacheinander auftretenden Arbeitsschritten die Prozesszeiten massiv voneinander abweichen, muss ein Puffer dazwischen sein, um eine ausreichende Auslastung der Maschinen zu gewährleisten. Es ist immer wieder erstaunlich, wie viel Bestand in einer Prozesskette für Puffer und Lager vorhanden ist. Der Bestand wird aber für die Ermittlung der Durchlaufzeit in eine Reichweite umgerechnet, deshalb ist für eine vollständige Bewertung die Erfassung dieser Puffer notwendig.

OEE als Kennzahl für die Produktion?

Wenn über das Thema Kennzahlen diskutiert wird, kommt häufig die Frage nach der Kennzahl OEE – Overall Equipment Efficiency auf. Was bedeutet die Kennzahl und was kann man damit erreichen. 

Definition

Die Kennzahl definiert, wie effektiv eine Anlage produziert und gibt Hinweise, ob die Probleme qualitätsbedingt, taktzeitbedingt oder anlagenstörungsbedingt sind. Die Formel lautet vereinfacht:

OEE= (Gutmenge)/(Planmenge)

Gutmenge ist die Menge, die ohne Nacharbeit und Ausschuss von der EInrichtung produziert wurde. Planmenge ist die Menge, die in der geplanten Betriebszeit ohne Störungen produziert werden konnte. Die Kennzahl eignet sich sehr gut, um eine einzelne Anlage zu bewerten und um Verbesserungen an einer einzelnen Anlage zu erreichen. Wir nutzen die Kennzahl gerne in unseren Beratungsprojekten im Bereich Produktion, um Stückzahlen zu steigern.

Nutzung für einen Produktionsbereich

Für einen gesamten Produktionsbereich ist die Nutzung der Kennzahl schwierig. Wenn hochautomatisierte Anlagen mit einfachen Bohrmaschinen verglichen werden, kommt ein Ergebnis heraus, dass so viel Bedeutung hat, die die durchschnittliche Körpertemperatur im Krankenhaus. Im Bereich der Produktion werden die Kennzahl deshalb auf wichtige Anlagen oder Maschinentypen verdichtet, um eine bessere Aussagefähigkeit zu erreichen. 

Empfehlung für die Nutzung

Im Sinne der Theory of Constraints nutzt die Kennzahl nur in den Engpassbereichen. Deshalb empfehle ich die Nutzung dieser Kennzahl dort, wo ein Engpass eingetreten ist und um den Engpass in den Griff zu bekommen. Wenn die Verbesserungen wirken, kann die Kennzahl für diesen Bereich für einige Tage verfolgt werden, aber es wäre wichtiger, im nächsten Engpass die Kennzahl zu verfolgen. Die Kennzahl ist daher eindeutig eine Diagnosekennzahl, mit der Veränderungen verfolgt werden können.

Wege aus der Krise – Lagerbestand senken heißt Liquidität steigern

In vielen Unternehmen wird auf die Finanzkrise mit wenigen Diskussionen reagiert. Es wird überprüft, wie die Kunden reagieren und dann darauf weitere Planung aufzubauen.

Im Rahmen der Finanzkrise ist es genauso wichtig, nun den Lagerbestand zu senken. Alle Möglichkeiten sollten ausgeschöpft werden, den Lagerbestand zu reduzieren. Insbesondere Fertigfabrikate und der Werkstattbestand sollte kritisch geprüft werden. Wenn jetzt die falschen Produkte hergestellt werden, dann liegen diese Produkte wie Blei im Lager und binden wertvolle Liquidität. Daher sollte nur das hergestellt werden, dass auch verkaufbar ist.

Hauptaufgabe ist es, das Auftragsbuch durchzugehen, und “Luftbestellungen” und “Vorabreservierungsprojekte” aus der Auftragsvorlage zu entfernen. Es sind nur Aufträge zu erfassen, die garantiert zu Umsatz werden, nicht nur ein Vielleicht. Dann können die ERP-Systeme genutzt werden, die notwendigen Bedarfe an die Lieferanten zu übermitteln. Dabei können Auftragsmengen schon massiv nach unten korrigiert werden, was einen Lagerbestandsaufbau später vermeidet.

Aber auch die Produktionsprozesse sollten überprüft werden. Wie können die Produkte schnellstmöglich durch die Produktion geschleust werden, damit die Kapitalbindung minimal ist. Wenn auch heute eine Durchlaufzeit vom Eisenerz bis zum fertigen Produkt von 81h nicht mehr möglich ist, wie es beim Ford Modell T zu verzeichnen ist, können Unternehmen ihre Durchlaufzeiten erheblich beschleunigen und so Kapital freisetzen.

Ich glaube, daß viele Unternehmen die Finanzkrise gut überstehen werden, wenn die Lagerbestände gesamtheitlich reduziert werden.

Neue Fabrik – Warum Prozesse optimieren?

In den letzten Monaten habe ich zahlreiche Fabrikneuplanungen gesehen, weil die Produktion die wachsenden Stückzahlen nicht liefern kann. Anstatt die Ablaufprozesse zu optimieren, wird der bestehende Ablauf auf eine größere Fläche übertragen – die neue Fabrik löst das bestehende Problem – nur im größeren Maßstab.

Bei den Veränderungen in Richtung Lean Production fällt immer wieder auf, wieviel Fläche durch veränderte Prozesse freigesetzt wird. 50% weniger Fläche sind ein nicht untypisches Ergebnis. Warum also bei Flächen-Not nicht erst über eine Prozessoptimierung nachdenken und dann in die länger dauernde und teure Neubau-Diskussion einsteigen? Warum nicht zunächst mit einfacheren Prozessen die Durchlaufzeiten senken?

Gerade in derartigen Situationen soll die Kennzahl Flächenproduktivität betrachtet werden, d.h. wieviel Wertschöpfuing wird pro Flächen-m² realisiert. Es ist immer wieder erstaunlich, wenn man die Flächen nach Wertschöpfung und nicht Wertschöpfung unterteilt und das Verhältnis bewertet.

Ich glaube, dass mit gutem Prozess-Management die Flächennutzung verbessert werden kann und damit die Produktivität massive gesteigert werden kann. Das heißt aber auch, dass eine integrierte Prozessbetrachtung von Produktion und Logistik erforderlich ist.

Auftragsrückstand – Erforderlich oder ein Übel?

In vielen produzierenden Unternehmen gibt es überfällige Aufträge – sei es wegen Kapazitätsengpässen oder Fehlteilen. Viele Produktionsverantwortliche argumentieren, dass nur der Druck überfälliger Aufträge die Mitarbeiter motivieren, eine hohe Leistung abzuliefern. Hier machen sich viele Produktionserfahrungen und Unternehmensweisheiten bemerkbar, denn in vielen Fällen ist diese Art der Argumentation über Jahre zwischen unterschiedlichen Mitarbeitergenerationen vererbt.

Erstaunlicherweise sind in einigen Branchen Auftragsrückstände minimal: Die Automobilzulieferer haben im Vergleich zu anderen Branchen deutlich niedrigere Auftragsrückstände. Warum ist es in dieser Branche möglich, anders mit dem Auftragsrückstand umzugehen? Der hohe Druck der Automobilzulieferer auf pünktliche Lieferung, die schnelle Esakalation und die dadurch geprägte Lieferkultur führen dazu, dass Unternehmen entweder sich darauf einstellen, pünktlich zu liefern oder sich aus dem Markt verabschieden und durch andere Unternehmen ersetzt werden.

Meiner Meinung nach sind Auftragsrückstände vermeidbar und nicht erforderlich, um Druck aufzubauen. Sie sind vielmehr ein Abbild nicht funktionierender Prozesse und Systeme. Solange viele Unternehmen ihre Aufträge mit unbegrenzten Produktionskapazitäten terminieren und auch bei der Materialversorgung in ihren Systemen für die Lieferanten unbegrenzte Kapazitäten vorsehen, sind Fehlteile oder Kapazitätsengpässe vorhanden. Die Probleme müssen aber nicht in der Produktion oder bei den Lieferanten gelöst werden, sondern in der vorbereitenden Dimensionierung der Kapazitäten (Planung) und bei der richtigen Terminierung. Nur ein Zusammenwirken aller dieser Bereiche führt zu einem Vermeiden von vielen Auftragsrückständen.

Prozesse stabilisieren – Produktqualität verbessern, Kosten reduzieren

Trotz vieler Erfahrungen mit Six Sigma und anderen Verbesserungsmethoden bin ich immer wieder erstaunt, wie wenig Manager unternehmen, um die Produktqualität zu verbessern und um die immer wieder auftretenden Fehler zu reduzieren. Wenn es Qualitätsprobleme gibt, dann wird solange herumprobiert, bis die Fehler beseitigt sind.

Da nicht methodisch vorgegangen wird, ist das Ergebnis nur kurzfristig. Beim nächsten Problem startet die nächste Feuerwehraktion, und so entsteht ein Teufelskreis.

Selbst bei den Automobilzulieferunternehmen ist trotz 8D-Report und anderen Vorgaben der Automobilhersteller eine derartige Reaktion an der Tagesordnung. Wenn man 8D-Reports analysiert, stellt man fest, dass Kontrollen als dauerhafte Abstellmaßnahme gelten – eigentlich ist das eher eine vorübergehende Abstellmaßnahme.  Die dauerhafte Abstellmaßnahme soll die Ursache des Problems beseitigen, also eine Veränderung umsetzen, und nicht Qualität in den Prozess hineinprüfen.

In vielen Unternehmen ist aber die Streuung eines Prozesses und deren Ursache nie Schwerpunkt der Betrachtung und es werden nicht häufig genug systematische Problemlösungen angegangen. Deshalb empfehle ich allen Unternehmen, fehlerhafte Prozesse detailliert zu analysieren und die Ursachen zu ermitteln und die Parameter zu verstehen, bevor mit allerlei Hauruckmethoden bei einem Qualitätsproblem nur an den Symptomen herumgedoktort wird. Nur das Beherrschen der Prozesse führt zu einer langfristig gleichbleibenden Qualität, die von den Kunden geschätzt werden.

Wie lange darf die Auftragsdurchlaufzeit in der Supply Chain sein?

Bei der Wertstromanalyse fallen immer wieder die geringen Wertschöpfungsanteile in der Supply Chain auf. Wenn bei Projekten die Wertschöpfungseffizienz (Wertschöpfung für ein Teil/Durchlaufzeit für ein Los) gemessen wird, liegt diese häufig deutlich unter 1%. Muss das so sein? Ist das ein guter oder schlechter Wert?

Heute auf dem Aachener Werkzeugmaschinekolloquium (AWK) in Aachen veröffentlichte der Lean-Experte Daniel T. Jones, dass er als Richtwert für gute Unternehmen verwendet:

Ein Tag Durchlaufzeit für eine Stunde Wertschöpfung

Das würde für viele Unternehmen bedeuten, dass die Auftragsdurchlaufzeiten viel zu lang ausgerichtet sind. Ich kenne einige Unternehmen, bei denen eher 1 Woche Durchlaufzeit statt 1 Tag zu vermelden sind.

Das bedeutet umgekehrt, dass die Unternehmen noch viel Potenzial bei der Reduzierung der Auftragsdurchlaufzeiten haben. Die Reduzierung der Durchlaufzeiten führt zu niedrigeren Beständen und insgesamt zu niedrigeren Kosten.

Die Ansätze zur Reduzierung der Durchlaufzeiten sind einfach: Prozesse vereinfachen, damit keine Lager oder andere Anpassungen erforderlich sind. Zwischen einem One-Piece-Flow und einer Losgrößenfertigung sind natürlich viele Stunden oder gar Wochen Differenz.