Toyota, NVIDIA und SoftServe: Simulation spart bis zu 50 Prozent Aufwand

Die Optimierung von Produktionsabläufen steht in produzierenden Unternehmen dauerhaft im Fokus. Martin Schmauder beschreibt Lean Production als einen Ansatz, der auf den sparsamen und zeiteffizienten Einsatz der zentralen Produktionsfaktoren abzielt: Betriebsmittel, Personal, Werkstoffe sowie Planung und Organisation.

Im Mittelpunkt dieses Konzepts steht die konsequente Vermeidung von Verschwendung über einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess, um sämtliche betrieblichen Aktivitäten nachhaltig zu optimieren.

Zielkonflikte im Magischen Dreieck langfristig auflösen

In der industriellen Fertigung sowie im Dienstleistungssektor verdeutlicht das traditionell aus dem Projektmanagement stammende sogenannte Magische Dreieck das Spannungsverhältnis zwischen Kosten, benötigter Zeit und erzielbarer Qualität.

Kurzfristig betrachtet führt dieser Zielkonflikt meist zu Zielabweichungen: Straffere Zeitvorgaben lassen sich oft nur durch steigende Kosten oder Qualitätseinbußen einhalten. Umgekehrt gehen Kosteneinsparungen häufig zu Lasten der Qualität oder erfordern eine längere Bearbeitungsdauer.

Verdeutlicht wird dies etwa am Beispiel eines Herstellers von Holzlöffeln: Schafft dieser 30 Löffel in hoher Qualität innerhalb von 10 Tagen, erfordert eine Verkürzung auf 5 Tage mindestens 3 Aushilfskräfte.

In der Folge steigen die Kosten auf mehr als das Doppelte, während gleichzeitig der Ausschuss zunimmt. Langfristig lässt sich dieses Dilemma jedoch durch Prozess- und Technologieverbesserungen überwinden.

Der systematische Abbau von Ineffizienzen, modernere Werkzeuge, alternative Materialien, neue Fertigungstechnologien sowie das Streichen überflüssiger Arbeitsschritte ermöglichen es, Produkte in kürzester Zeit, mit langfristiger Qualität und bei minimalen Kosten herzustellen. Verschwendung in Form von Beständen, Stillständen oder unnötigen Materialbewegungen wird dabei minimiert.

Fünf Schritte und die Risiken isolierter Kennzahlen

Für eine zügige Steigerung der Produktivität in der Fertigung greifen Betriebe auf strukturierte Maßnahmenpläne zurück. Fachbeiträge nennen hierbei fünf aufeinander aufbauende Schritte:
1. Die Leistung kontinuierlich messen, etwa anhand von Planerfüllung, Stundennorm, Stillstandszeiten und Maschinenauslastung.
2. Die Qualitätsausbeute über Ausschussraten, Nacharbeiten und Standardabweichungen erfassen.
3. Abweichungen gezielt analysieren, da häufig 20% der Ursachen für rund 80% der Probleme verantwortlich sind.
4. Beschäftigte regelmäßig über visuelle Methoden und Shopfloor-Management mit den Zielen vertraut machen.
5. Korrekturmaßnahmen nach dem Regelkreis des PDCA-Zyklus umsetzen.

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Gleichzeitig warnen Branchenanalysen vor einer isolierten Optimierung einzelner Kennzahlen. In komplexen Umgebungen wie der Batteriezellfertigung kann die bloße Maximierung der Anlagengeschwindigkeit oder das einseitige Drücken von Anschaffungskosten das Gesamtsystem destabilisieren. Die Folgen sind Engpässe, übermäßiger Umlaufbestand, höherer Ausschuss und Lieferverzögerungen.

Stattdessen wird empfohlen, fünf kriterien zu steuern: den risikobereinigten Wert über die wirtschaftliche Lebensdauer, einen an Finanzberichtszyklen ausgerichteten Durchsatz, die ganzheitliche Bestandsoptimierung über Rohstoffe, Umlaufbestand und Fertigwaren, das Management aller variablen und fixen Kosten sowie eine verlässliche Auftragserfüllung bei schwankender Nachfrage.

Zur Messung technischer Einheiten dient unter anderem die Gesamtanlageneffektivität (OEE). Bei Spezialanlagen wie einem Shrink-Sleeve-Applikator wird die Verfügbarkeit aus dem Verhältnis von tatsächlicher Laufzeit zu geplanter Produktionszeit ermittelt, während Leistungs- und Qualitätsgrade den Ausschuss und Taktverluste abbilden.

Typische Verlustquellen wie Rollenwechsel, Schnittfehler oder Wartezeiten an nachgelagerten Tunneln erfordern dabei eine getrennte Erfassung der einzelnen Stationen.

Digitale Werkzeuge und Anwendungsfelder in der Industrie

In der Praxis unterstützen zunehmend digitale Systeme die Umsetzung von Lean-Prinzipien. Ein deutscher Hausgerätehersteller mit Kleinserien- und Variantenfertigung für Staubsauger, Küchengeräte, Bügeleisen und Wasseraufbereiter begegnete häufigen Ausfällen, Linienstopps und verzögerter Störungsbearbeitung mit neuen Softwarelösungen.

Durch den Einsatz eines Event-Lean-Management-Kollaborationssystems zur digitalen Erfassung von Vorfällen und eines speziellen Instandhaltungsmoduls konnten Ausfälle verringert und die Lebensdauer der Anlagen verlängert werden.

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Auch die Simulation vor der eigentlichen Inbetriebnahme gewinnt an Bedeutung. Toyota Material Handling Europe entwickelte gemeinsam mit NVIDIA und SoftServe eine Simulationsumgebung für autonome Flurförderzeuge. Entwicklungschef Johan Rosén erklärte, dass die virtuelle Inbetriebnahme vor der Einführung im Feld die Qualität sichere und Verschwendung vermeide.

Das Unternehmen strebt damit bis zu 50% weniger Inbetriebnahmeaufwand und eine um bis zu 40% kürzere Zeitspanne bis zur Marktreife an. Durch synthetische Daten konnte zudem die optische Palettenerkennung um mehr als 70% verbessert werden.

Die Anwendbarkeit der Methodik beschränkt sich längst nicht mehr auf traditionelle Werkhallen. Die Beseitigung von Verschwendung zur reinen Wertschöpfung wird mittlerweile auch in Dienstleistungsbereichen, der Logistik sowie in der akademischen Ausbildung von Qualitätsmanagement-Fachkräften herangezogen, um Arbeitsflüsse transparent, kundenorientiert und fehlersicher auszugestalten.