Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Cyber-Physical-Systems

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1 Selbstorganisierte Kapazitätsflexibilität in Cyber-Physical-Systems Dr. Stefan Gerlach, Fraunhofer IAO, Stuttgart Fraunhofer Folie 1

2 Flexibilitätstreiber: Steigende Variantenanzahl Kunden verlangen konfigurierte/individualisierte Produkte Variantenzahl steigt! Herausforderung für die Produktion Viele Produktvarianten können nicht auf Lager produziert werden. erfordern kleinere Losgrößen bis hin zur Losgröße 1. erzeugen kurzfristige Schwankungen in der Kapazitätsauslastung. erfordern die Bereitstellung von vielen Teilen in der Montage. Produktkatalog mit 1094 Seiten Durch die zunehmende Individualisierung der Produkte ist ein weiterer Anstieg (montagerelevanter) Varianten zu erwarten. Fraunhofer Folie 2

3 Der Trend zu immer kürzeren Lieferzeiten hält an Die Amazonisierung wird weitere Branchen erreichen. BVL: Tends and Strategies in Logistics and Supply Chain Management, 2013 Die Best-In-Class-Maschinenbauer liefern schon heute innerhalb von zwei Tagen. Fraunhofer Folie 3

4 Flexibilität (k)ein Problem für die Produktion? Quelle: ntv.de Fraunhofer Folie 4

5 Volatile Absatzmärkte Konjunkturzyklen werden stärker und kurzfristiger * +20 in 1 Jahr +25 in 1 Jahr +55 in 1 Jahr +75 in 2 Jahren -20 in 1 Jahr -55 in 0,5 Jahren -65 in 1 Jahr -25 in 1 Jahr ->? *Zahlen aus Diagramm abgelesen Fraunhofer Folie 5

6 Passen unsere Flexibilitätsinstrumente zur Volatilität? Beispiel Konjunkturkrise : 44 Mrd Ausbezahlte Überstunden Flexikonten : 6 Mrd. Kurzarbeit Fraunhofer Folie 6

7 Passen unsere Flexibilitätsinstrumente zur Volatilität? Besser mit strategisch dimensionierter Personalflexibilität! XXL-Flexikonten 800h + je Mitarbeiter - - Fraunhofer Folie 7

8 XXL-Flexikonten zur Volatilitätsvorsorge gibt s bereits! Stuttgarter Zeitung vom 25. April 2015 Heller Maschinenfabrik Schlechtes 1. HJ 2014 AZK sinken zum Teil auf -500 h Sehr gutes 2. HJ 2014 AZK mittlerweile im Schnitt bei + 100h Geplante Volatilität AZK 0 h 600 h Regelmäßiger Aufbau bei guter Konjunktur Verzinsung möglich Arbeitsplatzsicherheit Kein Insolvenzrisiko Ungeplante Volatilität AZK -500 h > +100 h Keine Vorsorge Insolvenz- und Arbeitsplatzrisiko Fraunhofer Folie 8

9 Volatile Absatzmärkte Planbare und schwer planbare Einflüsse Produktlebenszyklen Saisonalität Absatz Absatz 3 Jahre 3 Jahre 3 Jahre Zeit 1st year 2nd year Zeit Absatz Konjunkturzyklen Absatz Projektgeschäft 6-8 Jahre Zeit 1. Jahr 2. Jahr Die Überlagerung interner und externer Effekte erhöht die Volatilität und zwingt Unternehmen, ihre Flexibilität zu überdenken. Zeit Quellen: Porsche, Trumpf, viastore, enercon 9 Fraunhofer Folie 9

10 Flexible Arbeitszeiten - Mitarbeiterinteressen Selbstorganisation Motivation durch Verantwortung Bild: koelnervaeter.df-kunde.de, fotolia Arbeitszeitmodelle für Lebensphasen Langfristige Planbarkeit Work-Life-Balance Selbstbestimmte flexible Arbeitszeiten Fraunhofer Folie 10

11 Flexible Arbeitszeiten im Schichtbetrieb Eine Maßnahme zur Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben Heute: Starre Schichtzeiten Flexible Schichtübergabe in Gleitzeit Gleitzeit+: Partner- Individuelle Arbeitszeiten 6 Uhr 14 Uhr 22 Uhr 6 Uhr Nachtschicht Spätschicht Frühschicht SchichtSTART SchichtENDE SchichtSTART SchichtENDE SchichtSTART SchichtENDE Uhr Frühschicht Uhr Spätschicht Uhr Uhr Nachtschicht flexible SchichtÜBERGABE flexible SchichtÜBERGABE flexible SchichtÜBERGABE Uhr Uhr Uhr Uhr Fraunhofer Folie 11

12 »Flexibilität ist die zentrale Eigenschaft in einer alternden Gesellschaft.«Fraunhofer Folie 12

13 Flexibler Personaleinsatz in der Produktion - U-Linie 1 Produktionsarbeiter Produktionsarbeiter FTE Überstunden 2 Produktionsarbeiter Zeitarbeiter 3 Produktionsarbeiter Stammarbeiter Flexibilitäts- bandbreite Stammarbeiter Arbeitszeit z.b. 8 Stunden am Tag Bild: www. silicon.de Fraunhofer Folie 13

14 Flexibler Personaleinsatz heute Steuerung heute Mündliche Kommunikation Probleme Aufwand für mündliche Kommunikation Langsame Reaktion Intransparente Verteilung lukrativer Zusatzschichten Unattraktiver Schichten Keine langfristige Strategie Flexibilitätskorridor wird nicht genutzt Ziele flexibler Personaleinsatz Kurzfristig: Variables Kapazitätsangebot für eine schlanke Produktion im Takt Langfristig: Volatilitätsvorsorge durch systematische Nutzung Fraunhofer Folie 14

15 Anforderungen an die Personaleinsatzsteuerung Langfristige Volatilität Großes Volumen Längerdauernd Kurzfristige Flexibilität Kleines Volumen Täglich Ziele Aufgabe Randbedingungen Ressourcen Markt Kapazitätsanpassung Schichtbesetzung Schichtdauer Schichtanzahl Kompetenzprofil Produktqualität Normenvorgabe (Ersthelfer, Zertifikate ) Arbeitszeitgesetze Beachtung Persönliche Faktoren (Jugendliche, Schwangere) Mitarbeiterinteressen Work-Life-Balance Lebensphasen Arbeitszeitmodell Job-Rotation Qualifikationserhalt Belastungswechsel. Fraunhofer Folie 15

16 Flexibler Personaleinsatz? Besser mit Industrie 4.0 und der KapaflexCy App! Fraunhofer Folie 16

17 KapaflexCy App Mitarbeiter bekommen Einsatzanfragen auf ihre mobilen Endgeräte Samstag geht leider nicht. Kundenauftrag: 5000 Glühkerzen bis Montag Ich kann diesen Samstag arbeiten. Regeln des intelligenten Assistenten: wer kann, wer darf, wer soll, wer möchte arbeiten Einsatzanfrage auf Smartphone Zusatzschicht am Samstag durchführen Meistercockpit für Einsatzanfragen Fraunhofer Folie 17

18 KapaflexCy App und entscheiden kooperativ und dezentral! Ich kann diesen Samstag arbeiten. Zusagen Absagen Samstag geht leider nicht. Status: 7 Mitarbeiter angefragt, 1 Rückmeldung 3 Mitarbeiter benötigt, 1 Zusage Fraunhofer Folie 18

19 KapaflexCy App als intelligenter Assistent Prioritätsregeln Wer kann? Erforderliche Kompetenzen Wer darf? Rechtliche, tarifliche Randbedingungen Wer soll? Tendenz und Stand Flexikonto Wer möchte? Persönliche Präferenzen Ausschluss nicht qualifizierter Mitarbeiter Auf Einhaltung der Vorgaben hinweisen Prioritäten berechnen Beziehungsregeln auswerten Fraunhofer Folie 19

20 KapaflexCy Flexible Personaleinsatzsteuerung 4.0 SpS SpS SpS Feiertag SpS Für Planer: Zusatz- und Mehrarbeit Absageschichten, Schichtverkürzung Schichtvertretung Kapazitätspool für Verleihung FS FS FS FS FS FS SpS SpS SpS SpS SpS FS FS Frei FS FS SpS SpS FS Für Mitarbeiter: Persönlicher Schichtkalender Einsatzanfragen Freischichtanträge Infobereich (Qualifikation, Zeitkonten) Fraunhofer Folie 20

21 ANWENDUNGSFALL WIRD REALISIERT IM FORSCHUNGSPROJEKT Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Förderprogramm Intelligente Vernetzung in der Produktion Laufzeit 15. September 2012 bis 14. September Partner aus Forschung und Industrie Fraunhofer Folie 21

22 KapaflexCy Erste Erfahrungen Probebetrieb Positive Rückmeldung der Anwender Prompte Antwort bei Smartphone-Anwendern Angenehmere und schnellere Entscheidungsfindung, da direkte Möglichkeit der Absprache z. B. mit Familie besteht Bessere persönliche Organisation Frühe Übersicht über Schichtbelegung, schnellere Reaktion Erhöhte Teilhabe und Mitbestimmung, da Förderung des Mitdenkens und Handelns der Mitarbeiter Imagesteigerung Empfehlungen der Anwender Persönliche Ansprache fehlt, Mitarbeiter sagt leichter ab Informationsflut bei vielen Anfragen Wirtschaftlicher Nutzen Anwender nutzen eigene Smartphones Effektivere / effizientere Personalplanung / Personaldimensionierung Fraunhofer Folie 22

23 BorgWarner gewinnt den Industrie 4.0-Award: Sonderpreis für innovative Arbeitsorganisation Fraunhofer Folie 23

24 KapaflexCy Öffentliche Resonanz BM Nahles Sommerreise 2015 Fraunhofer Folie 24

25 »KapaflexCy«und Industrie 4.0 Smartphones zur Selbstorganisation in der Produktion Social Media zur Steuerung der Produktion Cyber-Physisches System (CPS) mit intelligentem Regelwerk Fraunhofer Folie 25

26 Industrie 4.0 Beispiel für Paradigmenwechsel der IuK Heute: On-Premise Zentral (Client Server) Software Paket Integration Integriertes Datenmodell Zeitversetztes Datenabbild Lizenzkosten + Wartung Morgen: Cloud, SaaS Dezentral (CPS, Cloud) Granulare Services Kommunikation / Event Informations Datenmodell Echtzeit Informationen Pay-per-use Fraunhofer Folie 26

27 Industrie SaaS als KMU-gerechter IT-Ansatz Herkömmlicher Ablauf Anforderungsanalyse Lastenhefterstellung Make or buy decision Design und Implementierung / Einkauf und Customization Roll out / Stabilisierung Abnahme Monate Minuten Neuer Ablauf Der Kunde informiert sich auf der Plattform* und erwirbt die für ihn maßgeschneiderten Services / Apps Bei Bedarf werden dezentrale Komponenten geliefert Inbetriebnahme* Skalierung nach Bedarf Funktionserweiterung nach Bedarf Eine wenig flexible, von Anfang an komplette und kostenintensive Lösung Eine den Ansprüchen des Kunden entsprechende, flexible und erweiterbare Lösung * durch Hersteller und/oder Community Fraunhofer Folie 27

28 Industrie SaaS als KMU-gerechter IT-Ansatz Beispiel KapaflexCy: - Webadresse - Stammdatenupload per Excel Fraunhofer Folie 28

29 Industrie SaaS als KMU-gerechter IT-Ansatz Software-Bausteine monatsweise günstig mieten, statt große Pakete teuer kaufen! Ständige Online-Verfügbarkeit - keine HW-Ressourcen notwendig - keine Installation von Software nötig - keine Administration erforderlich Einfache Zugänglichkeit /schnell einsatzbereit 1.) geeignete Paketgröße wählen 2.) Nutzer-Account anmelden/bestellen 3.) erste Fee zahlen & Los geht s! Günstige ABO-Pakete wie es am besten passt - als Monats-ABO, monatlich kündbar - als Jahres-ABO, jährlich kündbar KapaflexCy App Einfach unverbindlich Ausprobieren / Testen -> kostenfreier 14-Tage-Test-Account Profitieren von den neuesten Weiterentwicklungen -> keine Updates erforderlich Fraunhofer Folie 29

30 KapaflexCy App als SaaS-Angebot Kommerzielle SaaS-Lösung ab Frühjahr 2016 erhältlich. Gründung eines Start-Ups aus dem Projektkonsortium heraus. STANDARD- Edition Einfaches Collaboration-Tool zur zeiteffizienten Einsatzplanung unter Mitwirkung der Team-Member (Ressourcen) über Smartphone- APPs. PROFESSIONAL- Edition ENTERPRISE- Edition STANDARD-Edition mit integriertem Bewertungsregelmodul, welches die angefragte Qualifikation, Zeitkontenstände, Schichtverteilung und weitere rechtlich-tarifliche Bedingungen berücksichtigt und in einem Score darstellt. PROFESSIONAL-Edition mit zusätzlich integrierter Datenschnittstelle zur Anbindung/Übernahme der Daten aus dem SAP HR- Managementsystem. Mehr Infos bei Fraunhofer Folie 30

31 Flexibilität macht Spaß für alle Beteiligte! Benchmark Personalflexibilität Mitarbeiter Unternehmen Sichere Beschäftigung Einflussnahme auf die Arbeitszeitplanung Hohe Wettbewerbsfähigkeit Schnelle Reaktionsfähigkeit Turbulenzfestigkeit Meister und Planer Betriebsrat Weniger Planungsaufwand Sichere Entscheidungen Gleichmäßige Verteilung von flexibler Arbeit Weniger Einzelfallentschiedungen Fraunhofer Folie 31

32 Flexibler Personaleinsatz? Besser mit Industrie 4.0! Bildquelle: Fraunhofer Folie 32

33 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Dr.-Ing. Stefan Gerlach CC Produktionsmanagement Fraunhofer IAO Nobelstraße Stuttgart Tel: blog.iao.fraunhofer.de Kategorie Industrie 4.0 Fraunhofer Folie 33