Lean Production trifft auf Industrie 4.0

Wenn Lean Production in der Praxis auf Industrie 4.0 trifft, ergänzt das eine nicht unbedingt das andere. Überrascht?

Als Softwareexperten im Bereich Industrie 4.0 waren wir von dieser Erkenntnis ziemlich überrascht, als wir an einem Lean Production Training teilgenommen haben. Wieso den? Entscheider und Experten aus Fertigung und IT haben bestimmte Erwartungen an die Einführung von Industrie 4.0-Lösungen. Generell versprechen sie sich von der bloßen Möglichkeit, große Datenmengen zu speichern und auszuwerten, sowie erweiterten Automatisierungs- und Überwachungsfunktionalitäten eine Steigerung der Fertigungseffizienz, Transparenz und Flexibilität sowie Fehlervermeidung. Darüber hinaus können Industrie 4.0-Lösungen Daten idealerweise nahezu in Echtzeit analysieren. Über den gesamten Wertstrom vom Lieferanten bis zum Kunden.

Warum könnte eine so theoretisch mächtige Kombination scheitern?

Ich werde einige Beispiele verwenden, um zu zeigen, warum diese Erwartungen nicht immer erfüllt werden können.

Industrie 4.0-Projekte als „Autonome Milkruns“ führen zu selbstorganisierenden, flexiblen Materialtransportsystemen zur Versorgung von Produktionsstationen – anstelle einer zyklischen Materialversorgung, die im Bosch Production System (BPS) als ein Element zur Umsetzung von Lean definiert ist Produktion.

Auf den ersten Blick widersprechen autonome Milchläufe einer Reihe von BPS-Prinzipien:

Was ist eine zyklische Materialversorgung?

Die zyklische Materialbereitstellung ist eine Methode, die richtigen Komponenten in der erforderlichen Qualität und Menge zur richtigen Zeit am richtigen Ort bereitzustellen. Die Zu- und Abfuhr der Teile und Produkte erfolgt standardisiert:in einem festen Rhythmus, auf einer definierten Route und in kleinstmöglichen Einheiten (Milchlauf). (Quelle:BPS Handbuch 2016)

• Sie reduzieren die Transparenz der internen Logistikströme.
• Der daraus resultierende Mangel an standardisierten Materialtransporten kann dazu führen, dass Planabweichungen und damit Fehler nicht mehr sofort erkannt werden.
• Eine Umstellung auf autonome Milchläufe macht die Berechnung maximaler Nachfüllzeiten zu einer komplexen oder sogar unmöglichen Aufgabe.
• Weitere Optimierungen werden schwieriger und/oder zeitaufwendiger.

Wertströme in der Fertigung sind in der Regel so komplex, dass eine Änderung an einer Stelle (z. B. softwaregestützte Optimierung der Zykluszeiten) große Auswirkungen auf die gesamte Produktionslinie haben kann.

Bei einer softwarebasierten Überwachung der Taktzeiten kann es zudem arbeitsrechtliche Konsequenzen geben, die dazu führen, dass Mitarbeiter eine aus ihrer Sicht allgegenwärtige Überwachung ablehnen.

Und schließlich, wenn Datenanalyse und andere Software Experten nicht die Gründe für bestimmte Ergebnisse liefern – was sie in die Lage versetzt, eine intelligente Kontrolle auszuüben – dann ist das Prinzip der „Verantwortung“ gefährdet.

Die hinter den genannten Punkten stehenden Prinzipien und Elemente der Lean Production sind wesentliche Bestandteile des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) in der Produktion. Kontinuierliche Verbesserung wiederum ist der Weg zu nachhaltig abfallfreien Prozessen.

So stellen Sie sicher, dass Industrie 4.0 und schlanke Produktion eine starke Kombination werden

Lean Production und Industrie 4.0 können nur zusammenwirken, wenn

• Produktionssysteme sind entsprechend ausgelegt („erst Prozessreife, dann Industrie 4.0“) und
• IT-Experten verstehen die Komplexität der Produktionssysteme und können entsprechende Ratschläge geben („Fertigungs- &IT-Kompetenz vereinen“ ).

Bosch legt deshalb großen Wert auf eine enge Verzahnung der BPS- und Software-Experten, wodurch auch die oben genannten Fehler vermieden werden. Die Software-Ingenieure erhalten die Werkzeuge, um eventuell auftretende widersprüchliche Prinzipien zu verstehen und zu lösen. Sie werden ermutigt, Industrie 4.0 in den Bosch-Produktionsstandorten nach den Prinzipien und Elementen von BPS umzusetzen – mit dem Ziel, Lean Production und Industrie 4.0 effektiv zu verbinden.

Es gibt Schulungen für Softwareexperten, die in den 250 Bosch-Werken rund um den Globus, die ebenfalls BPS einsetzen, bei der Umsetzung von Industrie-4.0-Lösungen helfen. Ich selbst durfte an einer dieser Schulungen teilnehmen und an einem Projekt arbeiten, um eine simulierte Produktlinie nach den Prinzipien der Verbrauchskontrolle in drei Stufen neu zu organisieren. Dies geschah mit klassischen Lean-Production-Ansätzen:Wir haben das Pull-Prinzip mit Kanban-Karten umgesetzt, zyklische Materialversorgung optimiert, Transparenz über Ziele geschaffen etc.

Warum Industrie 4.0-Softwareingenieure Kenntnisse in der Lean Production benötigen

In unserem Beispiel haben die Software-Experten die Richtlinien gelernt und beachtet, um bei der Erstellung und Einführung neuer Industrie-4.0-Lösungen die nötige Transparenz, Eigenverantwortung, Fehlervermeidung und Standardisierung zu wahren. Dazu gehören folgende Maßnahmen:

• Die automatische softwaregesteuerte Umplanung bedarf der Bestätigung durch den zuständigen Fertigungssachverständigen. Im Rahmen dieser Maßnahme informiert die Software den Sachverständigen über den Grund der erforderlichen Umplanung.
• Austauschzeiten müssen trotz Automatisierung gewährleistet sein.
• Die Produktionsprozesse müssen bereits ausgereift und verstanden sein, bevor Industrie 4.0 umgesetzt wird.
• Gemba-Walks bleiben ein wichtiger Bestandteil der Verbesserungsarbeit. Einen richtigen Überblick bekommt man nur auf dem Shopfloor. Software muss dies unterstützen.
• Transparenz muss bei der Einführung der neuen Software an allen Stellen der Umstellung gewährleistet sein. Dabei können manuelle und digitale Systeme über einen definierten Zeitraum nebeneinander laufen.
• Die digitalen Daten müssen so aufbereitet werden, dass der Produktionsmitarbeiter Abweichungen sofort erkennen und die Ursachen erkennen kann.
• Ein gewisses Fachwissen zur Datenanalyse muss auch in der Werkstatt verfügbar sein. Dies kann bedeuten, dass die Data-Science-Experten im Projekt Industrie 4.0 den Erwerb dieser Expertise zunächst mit entsprechenden Schulungen für die Produktionsstandort-Experten begleiten sollten.

Wie sind Ihre Erfahrungen? Wie gut ergänzen sich Lean Production &Industrie 4.0?