Lean Production in der fertigenden Industrie

Transkript

1 Lean Six Sigma Dialog Summit Lean Production in der fertigenden Industrie für Schweizer Unternehmen eine conditio sine qua non zur Erreichung globaler Wettbewerbsfähigkeit Konrad Wegener, Bruno Rüttimann

2 Lean Production in 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

3 1. Lean im venezianischen Schiffsbau Vom Handwerk zur Industrie Arsenale de Venetia frühes Beispiel Fliessfertigung seit Werker Exit rate: 1 Schiff pro Tag (Handelsschiffe und Kriegsschiffe Standardisierte Baupläne und standardisierte austauschbare Teile Vorgefertigte Baugruppen in Kompetenzzentren Wälder in denen Bäume nach Bauplan wachsen Kein KVP?

4 1. Ist Lean nur bei Massenfertigung anwendbar? Lean bei Boeing: Abkehr von Stand-Montage bei 500 Einheiten pro Jahr, assemble to Spec

5 1. Das Toyota Production System TPS Geschichtliche Entwicklung

6 1. TPS Vorname, Name 06/2010 inspire AG 6

7 1. Das Toyota Production System TPS Die Säulen des TPS

8 1. Produktionssysteme Die Anforderungen an das Produktionssystem verändern sich Handwerkliche Fertigung Customization Grad Kundenspezifische Anfertigung Einzigartigkeit jedes Produktes Massenfertigung Whitney s Teile- Austauschbarkeit Mass Customization Hohe Variabilität Kleine Volumen per Produkt Taylor s Arbeitsteilung Ford s Montage-Linien

9 1. Woher kommt Lean und Six Sigma Six Sigma - DMAIC Motorola, GE 1980er Analytischer Ansatz Verbesserung Qualität Toyota Production System (Lean) 1970er Reduzierung Verschwendung Kundengetaktete JIT-Fertigung Lean Six Sigma - DMAIC GG, ITT 2000ff Kombination von Lean und Six Sigma Elemente Erreichen der Operational Excellence

10 2. Lean Prinzipien und Lean Ziele Die fünf Lean Prinzipien Schlanke Fertigung ist eine Philosophie, welche durch Eliminieren der Verschwendung die Zeit zwischen Kundenauftrag und Auslieferung verkürzt. Vorgehen: 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)

11 2. Lean Prinzipien und Lean Ziele Ziel #1: Reduktion der Lager (und Verschwendung) Lager Niveau Lieferanten Umrüst- Zeit Lager ist wie ein Fluss, sinkt der Wasserspiegel, kommen die Steine zum Vorschein. Ausfall- Zeiten Produktivitäts Probleme Qualitäts Probleme Unausgewogene Linien Unterhalts- Probleme Mangel an Teamwork Prozesse nicht beherrscht Die Reduktion des Lagerniveaus bringt Probleme an den Tag und forcieren eine Lösung das verbessert den CASHFLOW!

12 2. Lean Prinzipien und Lean Ziele Ziel #2: Reduktion der Durchlaufzeit Material Eingang Prognose Lieferanten Durchlaufzeit Auftragseingang Wunschtermin DLZ Kunde Order to Cash Produkt Lieferung Zahlungs Eingang Bezahlung des Lieferanten Durchlaufzeit Herstellung Cash to Cash

13 2. Lean Prinzipien und Lean Ziele Ziel #3: Reduktion der übrigen Gesamtkosten Traditionelle Fertigung 1) Wenn wir keine Teile herstellen, machen wir keinen Gewinn. 2) Produktionsplan basiert auf der Prognose und die Fertigung wird durch die Fabrik gepuscht. 3) Aufgrund unserer langen Umrüstzeiten brauchen wir 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 Qualitätsteile machen, machen wir keinen Gewinn. 2) Reagiere auf den aktuellen Bedarf und ziehe die Fertigung durch die Fabrik. 3) Unsere kleinen Losgrössen brauchen schnelle Umrüstzeiten. 4) Fehler sind eine Möglichkeit den Produktionsprozess 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 mehr kostet es.

14 2. Was ist Verschwendung Die neun Verschwendungsarten (Muda) 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

15 3. Die acht Lean Tools VSM: Elementare Parameter der Produktion Key Prozess-Performance-Metrik sind: Durchlaufzeit DLZ Prozess-Zyklus-Effizienz PCE% VA1 VA2 VA3 Prozess-Zyklus-Effizienz PCE% = VA/PLT=ca. 30% Value Add Time (VA) Durchlaufzeit DLZ (PLT) Engpass Op 1 Op 2 Op 3 Zykluszeit (CT) WIP Zykluszeit (CT) WIP Zykluszeit (CT) VA/NVA-Time VA/NVA-Time VA/NVA-Time Rüstzeit (CO) Rüstzeit (CO) Rüstzeit (CO) Ausschuss Ausschuss Ausschuss

16 3. Die acht Lean Tools Klassisches Produktionsmodell (Push): make to stock Planung MRP Supplier Customer Lager Bottleneck Op 1 Op 2 Op 3 Lager

17 3. Die acht Lean Tools Lean Produktionsmodell (Pull): stock replenishment at call off Planung Nachfrage: Taktrate (Anzahl Stk/Zeit) Supplier Customer Lager Bottleneck Drum Op 1 Op 2 Op 3 Lager Effekt: geringere Bestände -50% kürzere DLZ -50% höhere PCE +100%

18 3. Die acht Lean Tools Übersicht der Lean Toolbox Value Stream Mapping VSM (Wertstromanalyse) wird näher behandelt 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 näher behandelt Kaizen Events erlauben im Team eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse. Dabei werden verschiedene Tools angewendet.

19 3. Die acht Lean Tools Vorsicht: Lean ist keine Toolbox: Lean ist ein Toolsystem! Aim: Kanban-Pull Single-Piece-Flow triggers production process JIT lim Pull( n) n 1 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 Source: Rüttimann B.

20 3. Die acht Lean Tools Fliessfertigung Traditionelle Losfertigung Transferline Fertigung Make one move one Vorteile: Kürzere Prozesszykluszeit Kostenreduzierung Verbesserte Qualität Verbesserte Kommunikation

21 4. Zellengestaltung 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 optimale Losgrösse ist von ausschlaggebender Bedeutung, um alle Kunden JIT aus der gleichen Zelle zu bedienen. ohne Leveling mit Leveling Auslastung Zeit Zeit

22 4. Zellengestaltung Zellenlayout und Besetzung Die Maschinen in der Zelle werden zuerst so platziert, dass ein Werker alle Operationen so effizient als möglich ausführen kann. Ein U-Zellen Layout erlaubt die flexibelste Form der Arbeit, um ein Balancing der Operationen unterhalb der Werker zu ermöglichen. Die Arbeitsteilung muss so gestaltet werden, dass die vom Kunden vorgegebene TR erreicht werden kann ( TOC)

23 3.6. Cell Design Beispiel für einen klassischen Produktionsbetrieb (Push) Zentrales Lager Fabrikation Shared Ressources Assembly Dedicated Lines A32 RM HRL Blechbearbeitunng Plattenbearbeitunng Wärmebehandlung A38 A33 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

24 4. Zellengestaltung Beispiel für einen Lean Multi Cell Produktionsbetrieb (Pull) Zelle XA Zelle YAB POU X1 S3 POU X2 S3 POU Y S4 S2 S4 S2 S5 S1 Supermarkt XY S5 S1 RM Kanban 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

25 5. Kontinuierliche Verbesserung Ansatz aus der Regeltechnik 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). Idealfall Realität d(t) d(t) w(t) + - u(t) Prozes s y(t) w(t) + - u(t) Prozes s y(t) y m (t) MS mit Messfehler

26 4.2. Kontinuierliche Verbesserung PDCA Ansatz Die Qualität eines Produktes/Prozesses wird mittels dem PDCA Zyklus (Plan, Do, Check, Act) von Deming sichergestellt. PDCA ist ein KVP-Ansatz. 1.Plan w(t) + 3.Check y m (t) 4.Act 2.Do u(t) - d(t) Prozes s MS y(t)

27 5. Kontinuierliche Verbesserung Kaizen Ansatz 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

28 5. Kontinuierliche Verbesserung LSS Kaizen Team 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.

29 6. Beispiele: Lean im Schiffbau

30 6. Beispiele: Lean im Schiffbau Fertigungs-Frage: Batch, Kit, POU, Modul, asynchron,...

31 6. Prozesskettenreengineering Ein Kreuzfahrtschiff besteht aus 360 individuellen Paneelfeldern aus unterschiedlichen Blechdicken zusammengesetzt. Fläche ca m 2 Warmwalzprofile, Grobbleche und Laser? Betrachtung der ganzen Prozesskette: Grösste Hebelarme zuerst

32 6. Beispiele: Prozesskettenreengineering

33 6. Beispiele: Montage Mat.bestellung Prod.planung Customer Demand: 2.2 pieces per Week (Takt Time 18.2 hours) Pieces sind hier Ship Set bestehend aus LH RH da parallel gefertigt Supplier wöchentlicher Abruf Prod.auftrag 10er Racks Einzelkits Laherhalle Wingtip Vormontage Vormontage 10 pcs Hauptlehre 1 pcs Fertigstellenau LH: 1 f 2paint Rolli RH: 1 Text: 4+4 pain trolli kritische Timetrap ist Value Add: 41 hours Wingtip Hauptlehre aber Text: Wartezeit Nacht Bottleneck ist Winglet Vormontage komplette Teile je 2 Rüstwagen Winglet Winglet Vormontage Vormontage Vormontage Fertigstellen Optimierung Anzahl Hauptlehre auf paint Rolli Paint Rolli Fertigstellen pcs LH: 2 Value Add: 20 hours Value Add: 31 hours RH: 3 Text: +über Nacht Text: ev über Nacht Text: 4+4 paint rolli Warum Winglet Jig Assembly? Wie Transport zusammen hoch ist die Kit auf palette LH und RH Fehlerrate? für 1 Auftrag Trailing Edge Vormontage Vormontage 6 pcs Hauptlehre LH: 5 Winglet Jig Winglet Jig 1.5 RH: 6 Assembly, Q Disassembly Value Add: 30 hours Text: 4 paint rolli Alle Kits werden mit Text: +über Nacht je LH und RH Hubstapler transportiert 2 4 hours 2 Value Add: 16 hours LH: 1 NVA = 4 hours variable Kitgrösse NVA = 2 hours RH: 1 im Palette Corner Assy Text: NVA üb Nacht Hauptlehre 1 pcs LH: 1 LH: 2 1 RH: 2 Value Add: 7 hours Corner und Fairing NVA = 0.1 hours werden zusammen Text: LH/RH auf gl Lehre zum malen gebracht (4 Wagen) varaible Kitgrösse im Palette Fairing Frwd Vormontage 1 12 pcs Value Add: 2.5 hours LH: 12 macht kein Sinn Fairing NVA = 0.35 hours RH: 12 Fwrd vorzumontieren variable Litgrösse im Palette Aft Fairing Vormontage LH RH von hand (kein paint wagen) Text: Anzahl? Kitgrösse 1 Kitbereitstellung Value Add: 5 hours Logistik-5S wöchentliche Anweisung Kunde Airbus zuviel assemblydisassembly MalereiQ H6 Schlussprüf Verpacken H6 Versand HRL H6 für 1 s/s LH RH pcs 48 hours 4 hours 4 hours LH: 1 Value Add: 18 hourstext: shipset 1 Text: shipset NVA = 4 hours Text: shipset RH: 1 NVA = 8 hours Value Add: 2 hours Text: shipset Text: NVA üb Nacht DLZ = 573 h (71 Tage) ohne Vormaterial 391 h PCE13%; zum Vergleich: d.h. 48 Schichttage Weltklasse Benchmark sind 80% N.B.: diese Zahlen sind während der Ramp-up Phase erhoben worden (beziehen Vorsicht: sich auf das schwächste Constraint zur TT Bauglied) und sollten heute Erreichung bei bedeutend besser sein nur 1 Mitarbeiter Prozess- Performance- Metrik: DLZ = 573 h PCE = 13% 182 hours 41 hours Balancing notwendig zur TT Einhaltung 218 hours 18 hours 4 hours 4 hours 18.2 hours 16 hours 26 hours 48 hours 18 hours 2 hours 4 hours 4 hours 4 hours Lead Time = 573 hours VA / T = 77 hours RM = 22.7 days WIP = 379 hours FG = 12 hours

34 6. Beispiele: Montage Mat.bestellung Prod.planung Customer Demand: 2.2 pieces per Week (Takt Time 18.2 hours) Pieces sind hier Ship Set bestehend aus LH RH da parallel gefertigt Supplier wöchentlicher Abruf Prod.auftrag Laherhalle 1 pcs Wingtip Vormontage Vormontage Hauptlehre Fertigstellenau f 2paint Rolli kritische Timetrap ist Wingtip Hauptlehre aber Bottleneck ist Winglet Vormontage wöchentliche Anweisung Kunde Airbus Value Add: 41 hours Text: Wartezeit Nacht Optimierung Anzahl Paint Rolli notwendig Winglet Winglet Vormontage Vormontage Vormontage Fertigstellen Hauptlehre auf paint Rolli Fertigstellen 2 2 Value Add: 20 hours Value Add: 31 hours Text: +über Nacht Text: ev über Nacht Trailing Edge Vormontage Warum Winglet Jig Assembly? Wie hoch ist die Fehlerrate? hier ist zusätzliches Optimierungspotential Effekt: DLZ: 129 h (-76%) PCE: 60% (+344%) Alle Kits werden mit Hubstapler transportiert Vormontage Hauptlehre 1.5 Value Add: 30 hours Text: +über Nacht Corner Assy Hauptlehre Winglet Jig Assembly, Q, Disassembly Drum shipset je LH und RH 4 hours 2 LH: 1 RH: 1 Value Add: 16 hours NVA = 6 hours Text: NVA üb Nacht MalereiQ H6 für 1 s/s LH RH 2 shipset 4 hours Value Add: 18 hours NVA = 8 hours Text: NVA üb Nacht Schlussprüf H6 shipset 4 hours 1 Value Add: 2 hours Verpacken H6 2.5 shipset 4 hours NVA = 4 hours Versand HRL 1 Value Add: 7 hours NVA = 0.1 hours Text: LH/RH auf gl Lehre Fairing Frwd Vormontage Corner und Fairing werden zusammen zum malen gebracht (4 Wagen) generell: Balancing ist absolut notwendig mit WIP und Paint-Rolli Bestimmung PCE=60% (+344%) inkl. Vormaterial DLZ ist 129 h d.h. 16 Schichttage (-76%) 1 Value Add: 2.5 hours NVA = 0.35 hours Aft Fairing Vormontage LH RH von hand (kein paint wagen) Kitgrösse Kitbereitstellung Logistik-5S 18.2 hours Vorsicht: Constraint 1 Value Add: 5 hours Vorsicht: balancing 22 hours 4 hours notwendig 41 hours 16 hours effektive 18 h VA am Limit 26 hours 4 hours 18 hours 2 hours 4 hours 4 hours 4 hours Lead Time = 129 hours VA / T = 77 hours RM = 18.2 hours WIP = 99 hours FG = 12 hours

35 7. Change Management Leider Den Betrieb in ein Lean-Unternehmen umzuwandeln, ist eine menschliche Herausforderung und nicht eine technische.

36 7. Change Management: Gefühlswelt Motivation Ahnung Ablehnung Schock Angst Stärker hervorgehen Bekenntnis Pläne ausführen Pläne entwickeln Widerstand Ärger/Vertrauensbruch Suche nach Lösungen Schuld Depression Akzeptanz Testen Zykluszeit Freigeben Übergang Einfrieren Source: Managing Transitions by William Bridges and Danaher Business System

37 6. Change Management Die Komponente Mensch 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! 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." Was ist hier fehlleitend?

38 7. Change Management Die Komponente Mensch...besseres Beispiel; 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!" Hier sind die Betroffenen auch die Beteiligten, was sich hier bei den Betroffenen ändert, ist die Identifizierung mit der Aufgabe.

39 7. Change Management Merke 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 notinvented-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

40 8. Inspire Ansatz: Lean Deployment Die Lean Six Sigma Reise: Inspire Ansatz 1st Step 2nd Step 3rd Step Target Solve Burning Issues Change Production System Establish Learning Organization Approach Lean Sigma Basics From Push to Pull Continuous Improvem. Method DMAIC Lean Transf. Kaizen teams

41 8. Inspire Ansatz: Lean Deployment Die Lean Six Sigma Reise: Inspire Ansatz 1st Step 2nd Step 3rd Step Target Solve Burning Issues Change Production System Establish Learning Organization Intensity 1-2 years 2-3 years ongoing

42 Lean Production in der fertigenden Industrie Vielen Dank für die Aufmerksamkeit 42