Lean Management in Kombination mit Möglichkeiten von Industrie 4.0


Bachelorarbeit, 2018
32 Seiten, Note: 1

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Danksagung

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis / Glossar

Kurzfassung

Executive Summary

1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau und Struktur
1.4 Methodische Vorgehensweise

2 Toyota Produktionssystem –TPS
2.1 Elemente des TPS
2.1.1 Kaizen
2.1.2 Deming – PDCA
2.1.3 Mensch und Teamwork
2.1.4 Verschwendung vermeiden
2.1.5 5W und Problemlösung
2.1.6 Jidoka
2.1.7 Just in time – JIT
2.1.8 Kanban
2.1.9 One-Piece-Flow und Taktzeit
2.1.10 Produktionsglättung (Heijunka)
2.1.11 Stabile, standardisierte Prozesse und visuelles Management

3 Industrie 4.0
3.1 Die Entwicklung
3.2 Die Bestandteile
3.2.1 Das Internet der Dinge
3.2.2 Cyber Physical Systems
3.2.3 Ein Netz von Sensoren und Aktoren
3.2.4 Intelligente verbundene Dinge
3.2.5 Big Data
3.2.6 Business Analytics

4 Spannungsfelder und Synergien
4.1 Smart Kaizen
4.2 Intralogistik und Kanban im Kontext der Industrie 4.0
4.2.1 Einleitung
4.2.2 Kanban und ihre Grenzen
4.2.3 Die smarte Kanban
4.2.4 Fahrerlose Transportsysteme (FTS)
4.2.5 Cyber-Physische-Fördermatrix
4.3 Der Mensch und autonome Systeme in Industrie 4.0
4.4 Additive Fertigung und der Gedanke von Lean Management

5 Fazit und Ausblick

6 Literaturverzeichnis
6.1 Monographien, Bücher und Sammelbände
6.2 Fachartikel und Journale

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: TPS-Haus (Franz J. Brunner, 2008)

Abbildung 2: PDCA-Zyklus (Philipp Dickmann, 2014, S. 86)

Abbildung 3: Stufen der industriellen Revolution (DFKI. 2011)

Abbildung 4: Vorgehen Business Analytics (Jodlbauer 2017)

Abbildung 5: iBin - Firma Würth

Abkürzungsverzeichnis / Glossar

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Danksagung

An erster Stelle möchte ich meinem Betreuer FH-Prof. DI Dr. Herbert Jodlbauer danken, der mich richtungsweisend und mit viel Engagement während meiner Arbeit begleitet und durch konstruktive Kritik und motivierende Worte zum Gelingen dieser Bachelor-Arbeit beigetragen hat.

In diesem Zusammenhang gilt mein Dank auch meiner Studienkollegin und Freundin, Lisa Schimpelsberger, die mir durch anregende Diskussionen sowie fachlichen Input zur Seite stand.

Des Weiteren möchte ich mich herzlich bei Frau Daniela Hüttner bedanken. Dank ihr sind alle organisatorischen Belange reibungslos über die Bühne gegangen.

Ein herzliches „Dankeschön!“ gilt vor allem meinen Eltern, die mir mein Studium ermöglichen und meiner Schwerster, durch die meine Arbeit lesbar wurde.

Kurzfassung

Die Globalisierung schreitet voran und der Markt verändert sich signifikant. Die heutige Welt wird zunehmend vernetzter und der Wettbewerbsdruck steigt an. Die Kunden verlangen individuellere Produkte in einem dynamischen Umfeld. Kostendruck sowie kürzere Produktlebenszyklen sind zentrale Probleme der heutigen Zeit. Unternehmen versuchen, mit konsequentem Umsetzen von Lean Management Prozesse zu optimieren und die Kundenbedürfnisse zu befriedigen. In dem beschriebenen Umfeld stoßen jedoch auch diese optimierten Prozesse an ihre Grenzen. Der Gedanke von Industrie 4.0 verspricht diese Ziele bestmöglich zu erreichen. Allerdings stehen sich der Ansatz des Lean Managements und jener der Industrie 4.0 oftmals diametral gegenüber. Es trifft eine Mentalität, die technologische Zentrierung ablehnt, auf eine, die darauf aufbaut. Der Ausgangspunkt von Lean Management ist es, viele kleine und kostengünstige Lösungen zu finden. Anders bei Industrie 4.0 – hier geht es darum, eine ganzheitlich, miteinander verknüpfte Wertschöpfungskette zu schaffen.

In dieser Bachelorarbeit werden die Bestandteile des Toyota-Produktions-Systems, als auch die der vierten industriellen Revolution erarbeitet und inhaltlich definiert. Methodisch wurde die im Quellenverzeichnis angegebene wissenschaftliche Fachliteratur herangezogen, verglichen und analysiert, um zu den vorliegenden Arbeitsergebnissen zu gelangen. Des Weiteren werden Methoden und Werkzeuge aus den beiden Bereichen zusammengeführt und die gegenseitige Synergien und Zielkonflikte betrachtet.

Durch den Prozess der kontinuierlichen Verbesserung basierend auf umfassender Datenerfassung und -analysen werden faktengestützte Entscheidungen getroffen. Die Materialversorgung und Produktionssteuerung über Kanban wird mittels Datenerfassung optimiert und intralogistische Problemstellungen werden durch Smart Connected Things gelöst. Im Kontext der Industrie 4.0 ändert sich die Kommunikation zwischen Mensch und System. Der letzte inhaltliche Abschnitt umfasst eine Produktionstechnologie, welche durch Digitalisierung der Wertschöpfungskette einen Mehrwert für den Kunden schafft. Durch additive Fertigungsverfahren wird es möglich personalisierte Produkte für den Kunden on Demand herzustellen.

Durch Methoden des Lean Managements und deren optimierten Prozesse wird der Grundstein für die Anwendung von Technologien der Industrie 4.0 gelegt. Die Zukunft, in der sich die Smart Connected Things eigenständig ihren Weg durch die Fertigung bis hin zum Kunden suchen, benötigt einen hohen Grad an Dezentralisierung und Servicedenken.

Executive Summary

Globalization is progressing and the market is changing significantly. The Today's world is becoming progressively interconnected and the competitive pressure is increasing. Customers demand more individually customized products in a dynamic environment. Cost pressure and shorter product life cycles are central problems we are facing in our economic system. Companies are trying to optimize their lean management processes to satisfy their customers' needs. In the environment described, however, these optimized processes also reach limits. Nevertheless, the idea of Industry 4.0 and its technologies promise to achieve these goals in the best possible way. The approach of lean management and the strategies of Industry 4.0, however, are often diametrically opposed. A mentality that rejects a blind trust on technology comes into conflict with one that relies heavily on it. The starting point of lean management is to find many small and cost-effective solutions – unlike Industry 4.0, which is about creating a holistic, interconnected value chain.

The question arises as to what extent the 4th Industrial Revolution is positively supporting the already well-established methods of lean management and where they present an obstacle. In this bachelor thesis, the components of the Toyota production system as well as the economic approaches of the 4th Industrial Revolution are further developed and defined in this context. Methodologically, the scientific literature listed in the bibliography was used, compared and analyzed in order to arrive at the proposed work results. Furthermore, methods and tools from the two areas are brought together in order to highlight the mutual effects. Through the process of continuous improvement based on comprehensive data collection and analysis, evidence-based decisions are made. The material supply and production control via Kanban is optimized by means of data collection and intralogistic problems are solved by Smart Connected Things. In the framework of Industry 4.0, the communication between man and system is changing. The final section of the thesis presents a production technology that creates added value for the customer by digitalizing the value chain. Additive manufacturing processes make it possible to produce personalized products for the customer on demand. Lean management methods and their optimized processes build the foundation for the application of Industry 4.0 technologies. The future, in which the Smart Connected Things independently seek their way through the manufacturing process to the customer, requires a high level of decentralization and service thinking.

1 Einleitung

Durch die entstandene Ressourcenknappheit nach dem zweiten Weltkrieg entwickelte Japan eine Philosophie, welche durch die Verbesserung der Produktivität bei gleichzeitiger Minimierung der Produktionskosten bekannt wurde. Bei dem daraus entstandenen Toyota-Produktion-System (kurz: TPS) wird versucht, Verschwendungen zu reduzieren und die Wertschöpfung im Prozess zu erhöhen. Kleine, aber dafür kontinuierliche Schritte der Verbesserung ohne große Finanzaufwendungen und eine Zielerreichung im Team stehen im Vordergrund des Konzepts.

Seit einigen Jahren prägt der Begriff Industrie 4.0 die Protektionswirtschaft. Der Begriff bezeichnet die vierte industrielle Revolution. Es wird darunter die Verbindung von Kommunikationstechnologien und Informationstechnologien mit der industriellen Produktion verstanden. Im Kontext von Industrie 4.0 führt der Mensch keine Produktionsprozesse aus, sondern überwacht diese. Der Mensch wird durch die Verwendung der genannten Technologien maßgeblich unterstützt. Durch Industrie 4.0 entstehen neue Serviceleistungen und Smart Connected Things steuern die Fabrik von morgen. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die produktionswirtschaftlichen Aspekte gelegt.

1.1 Problemstellung

Durch die Umsetzung von Lean Management Methoden haben Unternehmen ihre Produktion optimiert und Prozesse schlank gestalten können. Jedoch stoßen die Möglichkeiten des Lean Managements an ihre Grenzen. Die Kunden fordern personalisierte Produkte und agile Prozesse. Mass Customization, wie auch Losgröße „Eins“ sind Vorhaben, die auch mit Lean Management schwer zu erreichen sind.

Durch Industrie 4.0 werden Möglichkeiten eröffnet, um die Problemfelder zu beseitigen. Der Ansatz der beiden Philosophien divergiert in manchen Belangen. Die Industrie 4.0 ist eine IT-lastige Antwort auf die komplexer werdenden Marktanforderungen. Das in den Fünfzigerjahren entwickelte Lean Management vertritt jedoch eine Denkweise, bei welcher die Informationstechnologien eine untergeordnete Rolle spielen. Dies korreliert mit dem damaligen Stand der Technik.

Eine bedeutende Frage dieser Arbeit ist, inwieweit die Lean Management Methoden mit Industrie 4.0 verbunden werden können. Einerseits sind es anfallende Investitionskosten, andererseits die Widersprüche dieser beiden Denkansätze, die es zu vereinen gilt. Laut Huber (2016) benötigt es einen Lean Management Ansatz in der Produktion, um überhaupt Technologien der vierten Revolution sinnvoll einsetzen zu können. Dies ist ein Beispiel dafür, dass Zusammenhänge zwischen Lean Management Methoden und Industrie 4.0 erkennbar sind. Jedoch inwiefern diese Ansätze tauglich für die Praxis sind, gilt es zu untersuchen.

1.2 Zielsetzung

Es sollen anhand von Anwendungsszenarien, relevante Kombinationen von Methoden des Lean Managements und der Industrie 4.0 beleuchtet werden. Hierzu werden Methoden und Denkweisen des Lean Managements erläutert, ebenso wie die Philosophie und Werkzeuge von Industrie 4.0. Es wird das Zusammenspiel dieser Ansätze im Kontext der Herausforderungen in der Produktion geprüft.

1.3 Aufbau und Struktur

Zu Beginn widmet sich diese Arbeit dem Aufbau des Toyota-Produktions-Systems (kurz:TPS). Es wird der generelle Aufbau des TPS-Hauses sowie der Grundgedanke des Systems erklärt. Des Weiteren werden die einzelnen Bestandteile des Hauses separat betrachtet und dessen Funktionsweise erläutert. Analog dazu wird der Themenblock –Industrie 4.0- behandelt. Aus den zahlreichen Bestandteilen von Industrie 4.0 werden relevante Themen herausgegriffen und beleuchtet.

Im darauffolgenden Abschnitt werden praxisrelevante Anwendungsbeispiele herangezogen und die Synergien, aber auch Zielkonflikte herausgearbeitet. Ebenso werden Möglichkeiten für die Integration von Industrie 4.0 in Lean Management erarbeitet.

Abschließend folgt ein Fazit, welches auf positive Synergieeffekte oder noch offene Fragestellungen bei den künftigen Herausforderungen in der Produktion eingeht.

1.4 Methodische Vorgehensweise

Zur methodischen Vorgehensweise dieser Arbeit wurde die der Literaturarbeit gewählt. Am Anfang dieser Arbeit wurde eine Problemstellung formuliert, aus welcher eine Zielsetzung und Forschungsfrage abgeleitet wurde. Danach wurde eine Literaturrecherche begonnen, welche sich in eine Literatursuche, Auswertung und Analyse gliedert.

Ebenso wurde auf Basis der Problemstellung eine Internetrecherche durchgeführt. Die verwendeten Suchbegriffe wurden sowohl in deutscher als auch englischer Sprache eingegeben. Als Bezugsquelle der Fachliteratur diente zu größten Teilen die Bibliothek der FH-Steyr.

Als Hauptquelle für das erste Inhaltskapitel dienten: Brunner Franz J., Dickmann Philipp, Herbert Jodlbauer und Keil Sophia Für die Ausarbeitungen des zweiten Hauptkapitels wurde zu großen Teilen auf einschlägige Fachliteratur von Herbert Jodlbauer, Mattern Friedemann, Flörkemeier Christian, Weber R. H., & Weber R. zurückgegriffen.

Im Abschnitt – Synergien und Zielkonflikte – wurde Literatur herangezogen, welche sich mit beiden Themengebieten beschäftigt.

Toyota Produktionssystem –TPS

TPS ist eine Zusammenfassung von mehreren Methoden zur Optimierung von Arbeits- und Produktionsorganisationen. In Summe ergibt sich dadurch ein allumfassendes Produktionssystem, das auf mehreren Ebenen wirksam ist. Die Verbildlichung soll zeigen, dass dieses System als Ganzes gesehen werden muss. Es ist ein Haus, welches auf einem Fundament aufgebaut ist. Die tragenden Wände mit dem darauf gesetzten Dach symbolisieren die Stabilität. Das Herauslösen einzelner Komponenten würde die Struktur in ihrer Stabilität schwächen und somit ist der Einsatz des Toyota Produktionssystems als zusammenhängende Strategie zu sehen. (Sophia Keil, 2011, S. 76)

Abbildung 1: TPS-Haus (Franz J. Brunner, 2008)

2.1 Elemente des TPS

Das TPS besteht aus einer Vielzahl von Methoden. Das Dach beschreibt die Ziele des Hauses. Es geht dabei darum, höchste Qualität zu geringsten Kosten herzustellen. Die Wände sind einerseits Just-In-Time, mit dem Pull–System, One-Piece-Flow so wie Taktzeit und auf der anderen Seite steht Jidoka, wo es darum geht, keine Fehler zum nächsten Prozessschritt weiterzugeben. Diese beiden Wände bauen auf dem Fundament des Bauwerks auf, welche sich aus Produktionsnivellierung, standardisierten Prozessen, visuellem Management und der Unternehmensphilosophie zusammensetzt. Der Kern des Hauses ist die ständige Verbesserung, welche mit Teamwork und dem Eliminieren von nichtwerthaltigen Elementen einhergeht. Im nächsten Abschnitt werden die elf zentralen Bestandteile einzeln erläutert.

2.1.1 Kaizen

Das Ziel von Kaizen ist es, ein Produkt bzw. ein Unternehmen besser zu machen, als es bereits ist, und bildet somit den zentralen Mittelpunt des TPS-Hauses. Die Begrifflichkeit Kaizen entstand von den japanischen Worten „Kai“, was die „Veränderung“, und „Zen“, was „zum Besseren“ bedeutet. Kaizen beschreibt somit die in der Grafik abgebildete, kontinuierliche Verbesserung. Der Grundgedanke dieser Methode besteht darin, dass alle Mitarbeiter miteinbezogen werden. Von der Geschäftsleitung bis hin zum Werker sind alle in diesen ständigen Prozess der Verbesserung involviert. Aufgabe des Managements ist es, Ziele klar zu definieren, sodass die Personen am „Ort des Geschehens“ (japanisch: Gemba) diese auch verstehen. Die Methode des Kaizens setzt eine prozessorientierte Denkweise voraus, welche durch Training der Mitarbeiter und Motivation erreicht wird. Probleme und Verschwendungen sind in der Betrachtungsweise von Kaizen „Schätze“. Dadurch wird sichergestellt, dass Mitarbeiter beim Entdecken von Problemen nicht belangt werden, denn genau diese Probleme sind Einsparungspotentiale. Kaizen bedeutet, dass man zu Gemba (Ort des Geschehens) geht, dort auf Genbutsu (die realen Dinge) achtet, Muda (Verluste, Verschwendung) identifiziert und dann an dieser Stelle Kaizen (kontinuierliche Verbesserung) durchführt. Durch diese Beschreibung möge man glauben, dass die Reduktion der Kosten an erster Stelle stünde. Die oberste Prämisse ist jedoch die Kundenzufriedenheit, welche durch die Steigerung der Qualität, Erhöhung der Flexibilität und Schnelligkeit einhergeht. Die Einführung von Kaizen führt unweigerlich zu einem Wandel in der Kultur des Unternehmens. Mitarbeiter werden gefordert und gefördert. Durch den erweiterten Handlungsspielraum jedes Einzelnen wird Eigeninitiative erreicht, was mehr Freiraum für Kreativität schafft (Philipp Dickmann, 2014, S. 25).

Hierbei spielt die Philosophie der kleinen Schritte eine bedeutende Rolle. Für Henry Ford war die Einführung des Fließbandes ein großer und spektakulärer Schritt nach vorne. Anders bei japanischen Unternehmen, welche viele kleine Schritte aneinanderreihen und somit im Sinne von Kaizen eine kleine, aber ständige Verbesserung aufweisen. Radikale und revolutionäre Tätigkeiten können zu „Höhenangst“ führen. Bei kleinen Schritten wird hingegen die Angstabwehr im Gehirn lahmgelegt und somit die Kreativität stimuliert. Diese „Small is Successfull“- Philosophie lässt sich mit folgenden Punkten beschreiben:

- Durch kleine Fragen werden keine Ängste ausgelöst
- Neue Ideen werden durch kleine Denkanstöße entwickelt
- Kleine Veränderungen werden schneller akzeptiert und sind somit erfolgreicher
- Kleine Probleme kann man auch in den schwierigsten Zeiten lösen
- Kleine Schritte lösen keine Angstabwehr aus

(Franz J. Brunner, 2008, 30)

2.1.2 Deming – PDCA

Zur Kultur der Verbesserungsprozesse gehört ebenso der Deming – Zyklus. Um das Prinzip der kontinuierlichen Verbesserung als langfristigen Prozess betrachten zu können, wird diese Methode zur Veranschaulichung herangezogen. Von vornherein müssen messbare Ziele vereinbart werden, welche regelmäßig überprüft werden. Eine bildliche Veranschaulichung ist auf W.E. Deming rückzuführen, welcher den Verbesserungsprozess als Rad mit vier Elementen darstellt (Franz J. Brunner, 2008, S. 6).

Die vier Teile des Rades geben den Zyklus an.

- Plan - eine Verbesserung planen
- Do - Durchführen der Verbesserungsmaßnahme
- Check - Maßnahme auf Wirksamkeit prüfen
- Act - Maßnahme durchführen und Standards setzen

Abbildung 2: PDCA-Zyklus (Philipp Dickmann, 2014, S. 86)

2.1.3 Mensch und Teamwork

Durch das Arbeiten im Team wird die Flexibilität und Leistung erhöht. Ein isolierter Einzelarbeitsplatz reduziert die Gesamteffizienz der dort arbeitenden Person. Menschen, die in einer Gruppe arbeiten, sind deutlich effizienter und es kommt zu einem Kapazitätsausgleich im Arbeitsverbund (Philipp Dickmann, 2014, S. 9).

2.1.4 Verschwendung vermeiden

Durch Verschwendung entsteht Verlust. Unter Verschwendung nach –Muda (jap.: sinnlose Tätigkeit)- wird der nicht zur Wertschöpfung beitragende Anteil des Produktionsprozesses betrachtet. Dies fällt in der angeführten Grafik unter die Eliminierung der nichtwerthaltigen Elemente. Nach Muda werden acht verschiedene Arten von Verschwendung in einem Unternehmen unterschieden:

1. Überproduktion: Diese wird oft als die größte Verschwendung angesehen, da sie andere Verschwendungen zur Folge hat.
2. Leerlauf und Wartezeit: Lange Rüstzeiten und Maschinenstillstände sind zu vermeiden.
3. Falsche oder unnötige Prozessschritte: Deuten auf mangelnde Organisation hin.
4. Lange Transportwege: Unnötige Wege sind zu verkürzen.
5. Große Lagerbestände: Kapitalbindung ist mit Überproduktion gekoppelt
6. Unnötige Bewegungen: Darunter fallen Tätigkeiten wie Suchen oder Holen von Teilen oder Werkzeug.
7. Fehler, Fehlerfolgen: Nacharbeit, Ausschuss und Reparaturen sind zu meiden.
8. Ungenutztes Potential: Die Kreativität der Mitarbeiter ist zu nutzen.

Neben Muda gibt es noch –Muri- und –Mura-. Muri ist die Vermeidung von Überlastungen und Mura die der Unausgeglichenheit (Franz J. Brunner, 2008, S. 64f). Um die genannten drei Problemquellen eliminieren zu können ist die Methode des –genchi genbutsu- von Nöten, welche im Abschnitt Kaizen (2.1.1) beschrieben ist.

2.1.5 5W und Problemlösung

Um die Probleme an der Wurzel beseitigen zu können, wird eine Ursachenanalyse mit Hilfe der 5W Methode angewandt. Wird ein Fehler erkannt, wird der Ursache fünf Mal mit der Frage –warum?- auf den Grund gegangen. Die Mitarbeiter sollen durch das Anwenden dieser Methode Problemlösungskompetenz erlangen.

2.1.6 Jidoka

Die rechte Säule des TPS-Hauses baut auf den Begriff Jidoka auf. Dies bezeichnet eine Vorgehensweise, bei welcher ein Fertigungsschritt sofort angehalten werden kann, sobald ein Problem auftritt, um ebendieses eliminieren zu können. Ein nach Jidoka ausgerichtetes System erkennt Fehler selbstständig und hält den Fertigungsprozess bei Bedarf und ohne auf weitere Indikationen zu warten an. Dies ist ein japanischer Ansatz zur Qualitätssicherung und basiert auf Selbstkontrolle und wechselseitiger Kontrolle. Somit werden Fehler nicht weitergegeben. Für diese Null-Fehler-Methode braucht es intelligente Maschinen, welche autonom agieren. (Franz J. Brunner, 2008, S. 117)

[...]

Ende der Leseprobe aus 32 Seiten

Details

Titel
Lean Management in Kombination mit Möglichkeiten von Industrie 4.0
Hochschule
FH OÖ Standort Steyr
Note
1
Autor
Jahr
2018
Seiten
32
Katalognummer
V493672
ISBN (eBook)
9783668992504
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Lean Management, Industrie 4.0
Arbeit zitieren
Paul Rusch (Autor), 2018, Lean Management in Kombination mit Möglichkeiten von Industrie 4.0, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/493672

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