Lean Production in der fertigenden Industrie
für Schweizer Unternehmen eine conditio sine qua non zur Erreichung globaler Wettbewerbsfähigkeit
Konrad Wegener, Bruno Rüttimann23.10.2014
Lean Six Sigma Dialog Summit
Lean Productionin der fertigenden Industrie
Inhalt:
1. Historisches, TPS 2. Was ist Lean Production 3. Die 8 Leantools 4. Zellengestaltung 5. Kontinuierliche Verbesserung 6. Beispiele 7. Change Management 8. Lean Deployment: Der Inspire Ansatz
1. Lean im venezianischen Schiffsbau
Vom Handwerk zur Industrie
Arsenale de Venetia frühes Beispiel Fliessfertigung seit 1104 16000 Werker Exit rate: 1 Schiff pro Tag (Handelsschiffe und Kriegsschiffe Standardisierte Baupläne und standardisierte
austauschbare Teile Vorgefertigte Baugruppen in KompetenzzentrenWälder in denen Bäume nach Bauplan wachsen Kein KVP ?
1. Ist Lean nur bei Massenfertigung anwendbar?
Lean bei Boeing: Abkehr von Stand-Montagebei 500 Einheiten pro Jahr, assemble to Spec
Geschichtliche Entwicklung
1. Das Toyota Production System TPS
1. TPS
Vorname, Name © 06/2010 inspire AG 6
Die Säulen des TPS
1. Das Toyota Production System TPS
1. Produktionssysteme
HandwerklicheFertigung
• Kundenspezifische Anfertigung
• Einzigartigkeit jedes Produktes
Massenfertigung• Whitney’s Teile-
Austauschbarkeit• Taylor’s Arbeitsteilung• Ford’s Montage-Linien
Mass Customization• Hohe Variabilität• Kleine Volumen per
Produkt
1875 1900 1925 1950 1975 20001850
Die Anforderungen an das Produktionssystem verändern sich
Cust
omiz
atio
n G
rad
1. Woher kommt Lean und Six Sigma
Analytischer AnsatzVerbesserung Qualität
Six Sigma - DMAICMotorola, GE
1980er
Toyota Production System(Lean)1970er
Lean Six Sigma - DMAICGG, ITT2000ff
Reduzierung VerschwendungKundengetaktete JIT-Fertigung
Kombination von Lean und Six Sigma ElementeErreichen der Operational Excellence
• Spezifiziere den Wert VoC
• Eliminiere die Verschwendung Prozessorientierung
• Stelle um auf Fliessfertigung und Pull Paradigmenwechsel
• Involviere und befähige die Mitarbeiter Empowerment
• Verfolge die Perfektion kontinuierliche Verbesserung (KVP)
2. Lean Prinzipien und Lean Ziele
Schlanke Fertigung ist eine Philosophie, welche durch Eliminieren der Verschwendung die Zeit zwischen Kundenauftrag und Auslieferung verkürzt.
Vorgehen:
Die fünf Lean Prinzipien
Ziel #1: Reduktion der Lager (und Verschwendung)
Lieferanten Ausfall- Zeiten
Qualitäts Probleme
Umrüst- Zeit
ProduktivitätsProbleme
Prozesse nicht beherrscht
Unausge-wogene Linien
Unterhalts- ProblemeMangel an Teamwork
Lager NiveauLager ist wie ein Fluss, sinkt der Wasserspiegel, kommen die Steine zum Vorschein.
Die Reduktion des Lagerniveaus bringt Probleme an den Tag und forcieren eine Lösung… das verbessert den CASHFLOW!
2. Lean Prinzipien und Lean Ziele
Ziel #2: Reduktion der Durchlaufzeit
Produkt Lieferung
Zahlungs‐Eingang
Auftrags‐eingang
Wunsch‐termin
Durchlaufzeit Herstellung
DLZ ‐ Kunde
“Order to Cash”
“Cash to Cash”
Prognose
Bezahlung des Lieferanten
Material Eingang
Lieferanten Durchlaufzeit
2. Lean Prinzipien und Lean Ziele
Ziel #3: Reduktion der übrigen Gesamtkosten
Traditionelle Fertigung
1) Wenn wir keine Teile herstellen, machen wirkeinen Gewinn.
2) Produktionsplan basiert auf der Prognose und die Fertigung wird durch die Fabrik gepuscht.
3) Aufgrund unserer langen Umrüstzeiten brauchenwir riesige Losgrössen.
4) Fehler sind ein natürlicher Teil der Produktion und sollten vor der Lieferung aussortiert werden.
5) Lager sind ein Bestandteil der Produktion und stellen einen reibungslosen Ablauf sicher.
6) Ware in Arbeit (WIP) ist wichtig um die Anlagen voll auszulasten.
7) Fertige Produkte sind eine Wertanlage; um Unsicherheiten in der Nachfrage abzudecken.
Schlanke Fertigung
1) Wenn wir keinen Durchsatz und Qualitätsteilemachen, machen wir keinen Gewinn.
2) Reagiere auf den aktuellen Bedarf und ziehe die Fertigung durch die Fabrik.
3) Unsere kleinen Losgrössen brauchen schnelleUmrüstzeiten.
4) Fehler sind eine Möglichkeit den Produktions-prozess zu verstehen und zu perfektionieren.
5) Lager ist Verschwendung. Es überdeckt Kapazität, Produktion und Qualitätsprobleme.
6) GeschwindigkeIt, Ein-Stück Fluss, immer in Bewegung.
7) Lager ist eine Schuld; je mehr man hat, je mehrkostet es.
2. Lean Prinzipien und Lean Ziele
Die neun Verschwendungsarten (Muda)
2. Was ist Verschwendung
• Transportation Transport• Inventory Lager (Material / Produkt / unverarbeitete Information)• Motion Bewegung (viel Bewegung und/oder schlechte Ergonomie)• Ecology Ökologie (Energieverschwendung, Umweltverschmutzung)• Waiting Warten (Verspätungen verursacht durch Mängel,
Bestätigungen, Ausfallszeiten) • Over production Überproduktion (Mehr produzieren als nötig)• Over processing Überengineering (Das Produkt besser und teurer
machen als vom Kunden verlangt) • Defects/Reworks, Defekte/Nacharbeit• Unused Capacity, unused Skills, ungenutzte Fähigkeiten/Kreativität
der Mitarbeiter
Akronym: TIMEWOODU
Op 1 Op 2 Op 3
Eng-pass
WIPZykluszeit (CT)VA/NVA-TimeRüstzeit (CO)Ausschuss
Key Prozess-Performance-Metrik sind:• Durchlaufzeit DLZ• Prozess-Zyklus-Effizienz PCE%
Zykluszeit (CT)VA/NVA-TimeRüstzeit (CO)Ausschuss
Zykluszeit (CT)VA/NVA-TimeRüstzeit (CO)Ausschuss
WIP
Durchlaufzeit DLZ (PLT)
Value Add Time (VA)VA1 VA2 VA3
Prozess-Zyklus-EffizienzPCE% = VA/PLT=ca. 30%
VSM: Elementare Parameter der Produktion
3. Die acht Lean Tools
Customer
Planung MRP
Lager
Op 1 Op 2 Op 3
Lager
Supplier
Bottle-neck
Klassisches Produktionsmodell (Push): make to stock
3. Die acht Lean Tools
Customer
Lager
Op 1 Op 2 Op 3
Lager
Supplier
Planung
Bottle-neck
Drum
Effekt:• geringere Bestände -50%• kürzere DLZ -50%• höhere PCE +100%
Nachfrage:•Taktrate (Anzahl Stk/Zeit)
Lean Produktionsmodell (Pull): „stock replenishment at call‐off“
3. Die acht Lean Tools
Übersicht der Lean Toolbox
3. Die acht Lean Tools
•Value Stream Mapping VSM (Wertstromanalyse) wird näherbehandelt•5S (Arbeitplatzorganisation)•Standard Work (standardisiertes, reproduzierbares Arbeiten)•Total Productive Maintenance TPM (inklusiv autonomer Unterhalt)•Error Proofing, Poka Yoke (Ausschluss von Fehlermöglichkeiten)•Setup Reduction (SMED) (Reduktion der Umrüstzeiten)•Continuous Flow (Fliessfertigung) wird näher behandelt•Pull System, Kanban (Gezogene Produktionssysteme) wird näherbehandelt
Kaizen Events erlauben im Team eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse. Dabei werden verschiedene Tools angewendet.
Source: Rüttimann B.
3. Die acht Lean Tools
Kanban-Pull
Aim: Single-Piece-Flow
implies: SMED assures Flexibility
implies: Jidoka assures Zero mistakes
implies: TPM assures Availability
implies: Std Work assures Reproduceability
implies: 5S-Mieruka assures Optimized working
implies: VSM reveals Inefficiencies
)(lim1
nPullJITn
triggers production process
Vorsicht: „Lean“ ist keine Toolbox: „Lean“ ist ein Toolsystem !
Fliessfertigung
3. Die acht Lean Tools
Traditionelle Losfertigung Transferline Fertigung
“Make one – move one”
Vorteile:• Kürzere Prozesszykluszeit• Kostenreduzierung• Verbesserte Qualität• Verbesserte Kommunikation
Heijunka Box: Levelling
In einer Mixed Product Cell muss am Taktgeber-Prozessschritt der Mix und die Menge nivelliert werden, d.h. dass Mura reduziert werden muss. Dies bedeutet nicht grosse Losgrössen sondern kleine Losgrössen. Die optimaleLosgrösse ist von ausschlaggebender Bedeutung, um alle Kunden JIT ausder gleichen Zelle zu bedienen.
4. Zellengestaltung
Zeit
Aus
last
ung
ohne Leveling
Zeit
mit Leveling
Zellenlayout und Besetzung
•Die Maschinen in der Zelle werden zuerst so platziert, dass ein Werker alleOperationen so effizient als möglich ausführen kann.
•Ein U-Zellen Layout erlaubt die flexibelste Form der Arbeit, um einBalancing der Operationen unterhalb der Werker zu ermöglichen.
•Die Arbeitsteilung muss so gestaltet werden, dass die vom Kundenvorgegebene TR erreicht werden kann (TOC)
4. Zellengestaltung
Bemerkungen:• Klassische Batch-orientierte Job-Shop Fertigung• Komplexer Fertigungsbetrieb mit zahlreichen Kompetenzen• Die unterschiedlichen Technologien sind in verschiedenen Hallen
untergebracht, was erheblichen Transport und Handlingsaufwand bedeutet
RM HRL
Blech-bearbeitunng
Platten-bearbeitunng
Wärme-behandlung
A32
A38
A33
Zentrales Lager Shared Ressources Dedicated Lines
Fabrikation Assembly
Beispiel für einen klassischen Produktionsbetrieb (Push)
3.6. Cell Design
Beispiel für einen Lean Multi‐Cell Produktionsbetrieb (Pull)
4. Zellengestaltung
S5
S4
S1
S2
S3
Zelle XA
S5
S4
S1
S2
S3
Zelle YAB
Super-markt XY
RMKanban
POU Y
POUX1
POUX2
Bemerkungen:• Lean Kunden-Pull-orientierte Fliessfertigung• Mittels Supermarkt-Kanban entkoppelte in-line Multizellen-Fertigung mit
mehreren POU 2-bin Kanban• Die einzelnen Fertigungszellen können mono- oder mixed product Cell
(eventuell sogar Heijunka-nivelliert) sein
Ansatz aus der Regeltechnik
5. Kontinuierliche Verbesserung
Der Kontinuierliche Verbesserungs-Prozess KVP basiert auf der Regeltechnik, d.h. Steuern mittels Rückkopplung (Feedback). Dabei ist der Messfehler des Mess-Systems nicht zu vernachlässigen ( MSA; im täglichen Leben ist das die eigene verzerrte Wahrnehmung).
Prozess
y(t)
d(t)
u(t)w(t)+ -
Idealfall
ym(t)
Prozess
y(t)
d(t)
u(t)w(t)+ -
MS
Realität
mit Messfehler
PDCA Ansatz
4.2. Kontinuierliche Verbesserung
Die Qualität eines Produktes/Prozesses wird mittels dem PDCA Zyklus (Plan, Do, Check, Act) von Deming sichergestellt. PDCA ist ein KVP-Ansatz.
ym(t)
Prozess
y(t)
d(t)
u(t)w(t) +
-
MS
1.Plan 2.Do
3.Check
4.Act
Kaizen Ansatz
5. Kontinuierliche Verbesserung
Im Toyota Production System, bei uns auch Lean Manufacturing genannt, wird der KVProzess mit Kaizen sichergestellt. Kaizen ist eine Verbesserung in kleinen Schritten, welche von den Mitarbeitern selber im täglichen Betrieb kontinuierlich gemacht wird, um Verschwendung zu eliminieren; Kaikaku ist eine Verbesserung in grossen Schritten und kann mit DMAIC, SE, Lean Transformation erfolgen.
Kaizen
Kaizen
Kaizen
LSS Kaizen Team
5. Kontinuierliche Verbesserung
Kaizen Teams sind permanente Teams, welche vom Kaizen Leader (dem Schichtmeister) geführt werden. Sie versammeln sich regelmässig vor dem Kaizen Board und besprechen tägliche Probleme oder anfallende Verbesserungsmöglichkeiten und Stand der Projekte.
6. Beispiele: Lean im Schiffbau
6. Beispiele: Lean im Schiffbau
Fertigungs-Frage: Batch, Kit, POU, Modul, asynchron, ...
6. Prozesskettenreengineering
Warmwalzprofile, Grobbleche und Laser? Betrachtung der ganzen Prozesskette: Grösste Hebelarme zuerst
Ein Kreuzfahrtschiff besteht aus 360 individuellen Paneelfeldern aus unterschiedlichen Blechdicken zusammengesetzt. Fläche ca. 120000 m2
6. Beispiele: Prozesskettenreengineering
6. Beispiele: MontageCustomer Demand:2.2 pieces per Week
(Takt Time 18.2 hours)Pieces sind hier Ship Set
bestehend aus LH RH da parallel gefertigt
Airbus
Prod.planung
Supplier
Prod.auftrag
Mat.bestellung
wöchentlicher
Abruf
wöchentlicheAnweisung
Laherhalle Wingtip Vormontage
VormontageHauptlehre
Fertigstellenauf paint Rolli
Value Add: 41 hoursText: Wartezeit Nacht
2
Winglet Vormontage
VormontageHauptlehreFertigstellen
Value Add: 20 hoursText: +über Nacht
2
Trailing Edge Vormontage
VormontageHauptlehre
Value Add: 30 hoursText: +über Nacht
1.5
Corner AssyHauptlehre
Value Add: 7 hoursNVA = 0.1 hoursText: LH/RH auf gl Lehre
1
Fairing FrwdVormontage
Value Add: 2.5 hoursNVA = 0.35 hours
1
Winglet Jig Assembly, Q
je LH und RH
Value Add: 16 hoursNVA = 2 hoursText: NVA üb Nacht
2
10er RacksEinzelkits
10 pcs
komplette Teile je 2 Rüstwagen
Kit auf palettefür 1 Auftrag
variable Kitgrösseim Palette
LH: 2RH: 2
varaible Kitgrösseim Palette
Winglet JigDisassembly
NVA = 4 hours
24 hoursLH: 1RH: 1
MalereiQ H6
für 1 s/s LH RH
Value Add: 18 hoursNVA = 8 hoursText: NVA üb Nacht
2
Verpacken H6
NVA = 4 hours
2.5
Schlussprüf H6
Value Add: 2 hours
1
1 pcsLH: 1RH: 1Text: 4+4 pain trolli
3 pcsLH: 2RH: 3Text: 4+4 paint rolli
Transport zusammenLH und RH
6 pcsLH: 5RH: 6Text: 4 paint rolli
1 pcsLH: 1
12 pcsLH: 12RH: 12
Versand HRL
Alle Kits werden mitHubstapler transportiert
182 hours
41 hours
218 hours
16 hours
18 hours 4 hours 4 hours 18.2 hours
18 hours
26 hours 48 hours
2 hours
4 hours 4 hours 4 hours Lead Time = 573 hours
VA / T = 77 hoursRM = 22.7 daysWIP = 379 hoursFG = 12 hours
DLZ = 573 h (71 Tage) ohne Vormaterial 391 h
d.h. 48 Schichttage
PCE13%; zum Vergleich: Weltklasse Benchmark sind
80%
WingletVormontage
Fertigstellen auf paint Rolli
Value Add: 31 hoursText: ev über Nacht
2
Corner und Fairingwerden zusammen
zum malen gebracht(4 Wagen)
Aft FairingVormontage
Value Add: 5 hours
1
variable Litgrösseim Palette
Text: Anzahl ?
LH RH von hand (kein paint wagen)
KitgrösseKitbereitstellung
Logistik-5S
kritische Timetrap ist Wingtip Hauptlehre aber
Bottleneck ist Winglet Vormontage
Optimierung Anzahl Paint Rolli
macht kein Sinn Fairing Fwrd vorzumontieren
zuviel assembly-disassembly
Warum Winglet Jig Assembly? Wie
hoch ist die Fehlerrate?
1 pcsLH: 1RH: 1Text: shipset
48 hoursText: shipset
4 hoursText: shipset
4 hoursText: shipset
N.B.: diese Zahlen sind während der Ramp-up Phase
erhoben worden (beziehen sich auf das schwächste
Bauglied) und sollten heute bedeutend besser sein
Balancing notwendig
zur TT Einhaltung
Vorsicht:Constraint zur TT
Erreichung bei nur 1 Mitarbeiter
Prozess-Performance-Metrik:• DLZ = 573 h• PCE = 13%
Kunde
6. Beispiele: MontageCustomer Demand:2.2 pieces per Week
(Takt Time 18.2 hours)Pieces sind hier Ship Set
bestehend aus LH RH da parallel gefertigt
Airbus
Prod.planung
Supplier
Prod.auftrag
Mat.bestellung
wöchentlicher
Abruf
wöchentlicheAnweisung
Laherhalle Wingtip Vormontage
VormontageHauptlehre
Fertigstellenauf paint Rolli
Value Add: 41 hoursText: Wartezeit Nacht
2
Winglet Vormontage
VormontageHauptlehreFertigstellen
Value Add: 20 hoursText: +über Nacht
2
Trailing Edge Vormontage
VormontageHauptlehre
Value Add: 30 hoursText: +über Nacht
1.5
Corner AssyHauptlehre
Value Add: 7 hoursNVA = 0.1 hoursText: LH/RH auf gl Lehre
1
Fairing FrwdVormontage
Value Add: 2.5 hoursNVA = 0.35 hours
1
Winglet Jig Assembly, Q, Disassembly
je LH und RH
Value Add: 16 hoursNVA = 6 hoursText: NVA üb Nacht
2
MalereiQ H6
für 1 s/s LH RH
Value Add: 18 hoursNVA = 8 hoursText: NVA üb Nacht
2
Verpacken H6
NVA = 4 hours
2.5
Schlussprüf H6
Value Add: 2 hours
1
Versand HRL
Alle Kits werden mitHubstapler transportiert
18.2 hours
41 hours 16 hours
22 hours 4 hours
18 hours
26 hours 4 hours
2 hours
4 hours 4 hours 4 hours Lead Time = 129 hours
VA / T = 77 hoursRM = 18.2 hoursWIP = 99 hoursFG = 12 hours
shipset4 hours
shipset4 hours
shipset4 hours
shipset4 hoursLH: 1RH: 1
DLZ ist 129 h d.h. 16 Schichttage
(-76%)
PCE=60% (+344%)inkl. Vormaterial
WingletVormontage
Fertigstellen auf paint Rolli
Value Add: 31 hoursText: ev über Nacht
2
Corner und Fairingwerden zusammen
zum malen gebracht(4 Wagen)
Aft FairingVormontage
Value Add: 5 hours
1
LH RH von hand (kein paint wagen)
KitgrösseKitbereitstellung
Logistik-5S
kritische Timetrap ist Wingtip Hauptlehre aber
Bottleneck ist Winglet Vormontage
Optimierung Anzahl Paint Rolli notwendig
Warum Winglet Jig Assembly? Wie
hoch ist die Fehlerrate?
1 pcs
hier ist zusätzlichesOptimierungs-
potential
Vorsicht: Constraint
effektive 18 h VA am Limit
Vorsicht:balancing notwendig
generell:Balancing ist absolut
notwendig mit WIP und Paint-Rolli Bestimmung
Drum
Effekt:• DLZ: 129 h (-76%)• PCE: 60% (+344%)
Kunde
Leider
7. Change Management
“Den Betrieb in ein Lean-Unternehmen umzuwandeln, ist eine menschliche
Herausforderung und nicht eine technische.”
7. Change Management: Gefühlswelt
Source: “Managing Transitions” by William Bridges and Danaher Business System
Schock
Ahnung
Angst
Ärger/Vertrauensbruch
DepressionAkzeptanz
Suche nach Lösungen
Pläne entwickelnPläne ausführen
Stärker hervorgehen
Zykluszeit
Ablehnung
WiderstandTesten
Bekenntnis
Schuld
Freigeben Übergang Einfrieren
Mot
ivat
ion
Die Komponente Mensch
6. Change Management
Die menschliche Komponente darf bei keinem Projekt vernachlässigt werden. Neben Begeisterung muss man aber bei den Betroffenen auch Sicherheit vermitteln... Folgendes, oft erwähntes, berühmtes Zitat ist nur ein Teil der Medaille!
Was ist hier fehlleitend?
„Wenn Du ein Schiff bauen willst, dann trommle nicht Männer zusammen um Holz zu beschaffen, Aufgaben zu vergeben und die Arbeit einzuteilen, sondern lehre die Männer die Sehnsucht nach dem weiten, endlosen Meer."
Die Komponente Mensch
7. Change Management
...besseres Beispiel;
Hier sind die Betroffenen auch die Beteiligten, was sich hier bei den Betroffenen ändert, ist die Identifizierung mit der Aufgabe.
Drei Steinmetze werden gefragt, was sie tun.Der erste antwortet: "Ich behaue einen Stein."Der zweite antwortet: "Ich arbeite an einem Spitzbogenfenster"Der dritte antwortet: "Ich baue eine Kathedrale!"
Merke
7. Change Management
Generell ist der Erfolg einer Initiative, einer Neuerung wie z.B. eine Lösung zu einem Problem, von der Akzeptanz der Lösung seitens der Mitarbeiter abhängig. Die Akzeptanz bedingt Einbeziehen der Mitarbeiter, und v.a. der Betroffenen, von Anfang an damit das „not-invented-here-syndrome“ nicht negativ durchschlägt. Merke der Erfolg einer Lösung ist immer das Produkt aus der Qualität der Lösung (die meistens gut sein wird) und der Akzeptanz der Lösung (die auch kritisch sein kann) durch die Betroffenen. Ist die Akzeptanz nur mässig, ist der Erfolg auch bei einer guten Lösung nur mässig.
E = Q x A
Die Lean Six Sigma Reise: Inspire Ansatz
8. Inspire Ansatz: Lean Deployment
Change Production System
2nd Step
Establish Learning Organization
3rd Step
From Push to Pull
Continuous Improvem.
Lean Transf. Kaizen teams
SolveBurningIssues
1st Step
Targ
et
Lean Sigma Basics
App
roac
h
DMAIC
Met
hod
Die Lean Six Sigma Reise: Inspire Ansatz
8. Inspire Ansatz: Lean Deployment
SolveBurningIssues
Change Production System
Establish Learning Organization
1st Step 2nd Step 3rd Step
Targ
etIn
tens
ity
1-2 years 2-3 years ongoing
42
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit
Lean Productionin der fertigenden Industrie