Digital Lean: Die Zukunft der Effizienz in der Fertigung

Seit Jahrzehnten setzen Hersteller auf Lean-Management-Prinzipien und richten sich strategisch nach dem Ethos des „Digital Lean“ aus, um Prozesse zu gestalten, die Verschwendung reduzieren und mehr Wert für Kunden und Unternehmen schaffen.

Das Aufkommen von Industrie 4.0 hat die Möglichkeiten im Bereich der operationalen Exzellenz neu definiert und zu einer neuen Qualitätsmethodik geführt, die bewährte Lean-Prinzipien mit aufkommenden digitalen Werkzeugen kombiniert.

Unter der Bezeichnung Digital Lean kann dies einen Multiplikatoreffekt bei den Ergebnissen erzielen und die Wirkung von Lean durch mehr Daten, Erkenntnisse und Agilität bei der Transformation verstärken.

Hier untersuchen wir, was die noch junge Praxis von Digital Lean für Hersteller bedeutet, einschließlich:

Grundlegende Elemente für die Implementierung von Digital-Lean-Initiativen
Anwendungen und Vorteile von Digital Lean
Implementierungsstrategien und zu berücksichtigende Herausforderungen

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Was ist Digital Lean?

Digital Lean bezeichnet die Integration von Lean-Prinzipien mit aufkommenden digitalen Technologien wie Automatisierung und fortschrittlichen Analysen zur Reduzierung von Verschwendung und Verbesserung der Effizienz. In der Fertigung geht Digital Lean über traditionelle Lean-Praktiken hinaus und integriert Werkzeuge wie das Internet der Dinge (IoT) und maschinelles Lernen, um einen datengestützten Ansatz zur Prozessoptimierung zu bieten.

Das Fundament von Digital Lean

Laut Experten von Deloitte wird Digital Lean durch drei entscheidende Faktoren angetrieben:

IT- und OT-Konvergenz: Digital Lean beinhaltet die Integration von IT-Systemen mit Betriebstechnologie (OT) wie Steuerungssystemen und industriellen Netzwerken, um kritische Daten für Anwender verfügbar zu machen.
Prozessstandardisierung und Datenmanagement zur Steigerung der OEE (Overall Equipment Effectiveness) in Fertigungsprozessen: Digital Lean stützt sich auf präzise Prozessdateneingaben, was jedoch ohne Prozessstandardisierung nicht möglich ist.
Digitale Technologieplattformen: Flexible Technologieplattformen, die sich in andere Systeme integrieren lassen und das Datenmanagement optimieren, sind notwendig, um das volle Potenzial von Digital Lean auszuschöpfen.

Digital Lean mit Smart Manufacturing: Anwendungen und Anwendungsfälle

Lean Management verdankt seinen Namen dem Fokus auf die Beseitigung verschiedener Arten von Verschwendung, was zu schlankeren Prozessen führt, bei denen jeder Schritt Wert schöpft. Lean hat seine Ursprünge im Toyota-Produktionssystem und umfasst heute eine Vielzahl von Lean-Fertigungswerkzeugen, die in Werken weltweit eingesetzt werden.

Das Hinzufügen digitaler Werkzeuge beschleunigt den Informationszugriff, die Entscheidungsfindung und letztlich das Handeln. Es eliminiert die Zeit, die mit dem Warten auf Informationen verschwendet wird – sowie die Zeit, die für die Umsetzung von Verbesserungen erforderlich ist. Im Folgenden finden Sie einige Anwendungen von Digital Lean und Smart Manufacturing sowie Erläuterungen dazu, wie der Einsatz genauer, zeitnaher Daten dazu beitragen kann, Ergebnisse zu beschleunigen.

Produktionsfluss, Linienausgleich und Terminplanung

Echtzeitdaten zu Abrufsignalen und Produktionsprozessen können dabei helfen, die Produktionskapazität zu synchronisieren, um eine Just-in-time-Produktion zu ermöglichen und die Herstellung nicht benötigter Güter zu vermeiden.

Erweiterte Analysen in Kombination mit Live-Produktionsdaten können zudem dazu beitragen, Abläufe auszugleichen, unnötige Engpässe zu identifizieren und Wartezeiten in Ihren Prozessen zu verkürzen, wodurch kontinuierliche Verbesserungsbemühungen gefördert werden. Beispielsweise bietet die Anwendung von Big Data auf Heijunka- oder Produktionsglättungstechniken einen datengestützten Ansatz zur Beseitigung von Unregelmäßigkeiten in den Abläufen.

Arbeitsstandardisierung und Mitarbeiteranleitung

Prozessstandardisierung ist ein Grundstein des Lean Managements und ein Bereich, in dem digitale Lösungen dabei helfen können, sicherzustellen, dass Sie präzise Daten aus Ihren Prozessen erhalten. Connected Worker-Plattformen fördern die Prozessstandardisierung und minimieren Verlangsamungen, indem sie Mitarbeitern direkten Zugriff auf wichtige Informationen vor Ort ermöglichen, darunter:

Digitale Arbeitsanweisungen und Anleitungen zur Fehlerbehebung
Geführte Checklisten für Arbeitsabläufe basierend auf dem Erfahrungsstand des Bedieners
Remote-Engineering hilft in Echtzeit, wenn Bediener in der Fertigung auf unerwartete Probleme stoßen.

Reduzierung von Fehlern und Prozessstreuung

Digitale Lean-Tools können dabei helfen, genau zu identifizieren, wo Prozesse von Standards abweichen, um Fehler und Prozessstreuung zu reduzieren und gleichzeitig die Problemlösung zu beschleunigen.

Eine digitale Audit- und Inspektionsplattform kann beispielsweise zeitaufwändige Audit- und Inspektionsprozesse ersetzen, sodass Teams Folgendes tun können:

Erhalten Sie Echtzeiteinblick in Probleme in der Fertigung, die Aufmerksamkeit erfordern, um die Produktivität durch effektive Managementpraktiken zu steigern.
Maßnahmen zuweisen und nachverfolgen, um Nichtkonformitäten schneller zu beheben
Trends analysieren bei Prozessfehlern ohne manuelle Dateneingabe

Ressourcenoptimierung

Ressourcenoptimierung ist ein weiterer Bereich, in dem digitale Lean-Tools dabei helfen können, Ineffizienz und Verschwendung zu identifizieren. Ein Beispiel hierfür wäre die Implementierung von IoT-Sensoren und intelligenten Messgeräten an Geräten, um den Energieverbrauch in Echtzeit zu überwachen, und die Nutzung erweiterter Analysen zur Erkennung von Mustern und Anomalien. Dies würde es dem Werk dann ermöglichen, den Energieverbrauch basierend auf dem Produktionsbedarf zu optimieren, beispielsweise durch Anpassung der Maschinenpläne in Zeiten hoher Energienachfrage.

Bestandsmanagement

Die digitale Bestandsüberwachung in Kombination mit kleineren Bestandspuffern hilft, den Aufbau überschüssiger Bestände zu vermeiden, deren Produktion und Lagerung Ressourcen erfordert.

Digitale Kanban-Systeme können beispielsweise physische Kanban-Karten durch automatisierte oder vom Bediener ausgelöste Signale zur Anforderung zusätzlicher Materialien ersetzen. RFID-Technologie kann zudem dabei helfen, Teile automatisch zu überwachen und nachzubestellen, unterstützt durch erweiterte Analysen zur Anpassung der Nachbestellmengen gemäß Verbrauchsraten und ausstehenden Bestellungen.

Identifizierung von Ineffizienzen in Ihren Abläufen

Digitale Lean- und Smart-Manufacturing-Tools können dabei helfen, Ineffizienzen in Ihren Abläufen zu identifizieren, einschließlich Lean-Verschwendungen wie:

Überbearbeitung: Mithilfe der Digital-Twin-Technologie können Werke Schritte im Prozess, die keinen Mehrwert für den Kunden darstellen, lokalisieren und eliminieren und so Verschwendung reduzieren.
Mitarbeiterbewegung: Die Analyse von Layouts und Prozessen von Arbeitszellen sowie erweiterte Simulationen können dabei helfen, Bedienerbewegungen zu identifizieren, die den Produktionsprozess verlangsamen können.
Transport: Mit Echtzeitdaten zur Produktion können Werke Bereiche identifizieren, in denen verteilte Materialien und Prozesse besser organisiert werden können, um die Transportzeit zu verkürzen.

Erste Schritte mit EASE

Warum eine digitale Lean-Manufacturing-Strategie einführen

Digital Lean bildet das Fundament für eine digitale Transformation, die auf bewährten Lean-Prinzipien beruht. Noch wichtiger ist, dass Digital Lean-Initiativen dazu beitragen können, bessere Ergebnisse zu erzielen, als es durch reine Digital- oder Lean-Projekte allein möglich wäre.

Ohne digitale Werkzeuge sind Unternehmen in ihren Möglichkeiten eingeschränkt. Dieser Mangel an digitalen Tools erzeugt einen Engpass, der die Verzögerungszeit bei der Problemlösung vergrößert und den Ausschuss insgesamt in die Höhe treibt.

Laut Bain kann Digital Lean beispielsweise zu Kostensenkungen von bis zu 30 % führen, verglichen mit 15 % bei herkömmlichen Lean-Projekten. Nachfolgend erörtern wir einige der Vorteile von Digital Lean und wie es zu effizienteren und profitableren Abläufen führt.

Die Verschmelzung digitaler Technologien und Lean-Prinzipien hat zu dem geführt, was wir heute als „Digital Lean“ bezeichnen – eine Kombination, die das Beste aus beiden Welt vereint, um Verschwendung zu reduzieren und Prozesse konsistenter zu gestalten.

Verbesserte Qualität

Digital Lean bietet die Möglichkeit, die Qualität schneller als mit traditionellen Lean-Ansätzen zu verbessern, indem Teams das erhalten, was sie benötigen, um:

Probleme der verdeckten Fabrik (Hidden Factory) zu identifizieren, die sich negativ auf die Qualität auswirken
Echtzeiteinblicke in Fertigungsprobleme zu erhalten
Probleme schneller durch detailliertere, präzisere Daten zu lösen, was einen grundlegenden Aspekt traditioneller Lean-Verbesserungsprojekte darstellt
Prozessfehler und Defekte zu minimieren, die mit manuellen Ansätzen schwer zu erkennen sind

Laut Deloitte hat Digital Lean das Potenzial, die Qualität um bis zu 35 % zu verbessern, indem Nacharbeit und Durchlaufzeiten reduziert und gleichzeitig Liefertreue sowie Ausbringung erhöht werden.

Reduzierte Anlagenstillstandszeiten

Vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) mithilfe von IoT-fähigen Sensoren kann die Effizienz von Instandhaltungsaktivitäten verbessern und kostspielige Anlagenstillstände sowie Produktionsverzögerungen reduzieren. Maschinen können beispielsweise autonom gewartet werden oder Wartungsarbeiten auf Basis von Echtzeit-Maschinendaten wie Vibration und Temperatur auslösen, anstatt Wartungen nach starren Zeitplänen durchzuführen.

Verbesserte Entscheidungsfindung und Problemlösung

Die automatisierte Anomalieerkennung und Echtzeitanalyse von Prozessdaten können dazu beitragen, die Ursachenanalyse zu beschleunigen und Probleme schneller zu lösen. Beispielsweise können Bediener Beobachtungen oder Audit- und Inspektionsdaten über mobile Endgeräte erfassen, was für eine bessere Transparenz hinsichtlich Prozessabweichungen und sogar Fotos von Bedingungen in der Fertigung sorgt, die Aufmerksamkeit erfordern.

Digitale Andon-Systeme sind ein weiteres Beispiel: Sie ersetzen herkömmliche Leuchten durch digitale Anzeigen des Status der Fertigungslinie, um Probleme und Linienstopps sofort sichtbar zu machen.

Wie man eine erfolgreiche Strategie für die digitale Transformation aufbaut

Das Hinzufügen digitaler Werkzeuge zu Lean-Methodologien kann neue Effizienzpotenziale erschließen, die mit herkömmlichen Ansätzen bisher nicht möglich waren. Allerdings erfordert die Realisierung dieser Vorteile eine sorgfältige Überlegung und Planung, um die Fallstricke zu vermeiden, die mit der digitalen Transformation einhergehen.

Zu diesem Zweck muss der Planungsprozess drei Fragen beantworten, die auf den Prinzipien der Schlanken Produktion (Lean Manufacturing) basieren:

Welches Problem versuchen Sie zu lösen?
Wo und wie fangen Sie an?
Wie sichern Sie sich die Unterstützung im Unternehmen?

Fokus auf Probleme, nicht auf Technologie

Anstatt sich auf ein neues Tool oder eine Technologie zu konzentrieren, die Sie implementieren möchten, ist es wichtig, zunächst ein wirkungsstarkes Problem zu identifizieren, das es zu lösen gilt. Auf diese Weise erzielen Sie eine höhere Investitionsrendite, anstatt dem Phänomen des reinen „Technologie-Hypes“ zum Opfer zu fallen, der so oft Bestrebungen zur digitalen Transformation entgleisen lässt.

Beispiele für wirkungsstarke Probleme sind:

Reduzierung der Kosten für mangelhafte Qualität
Maschinenausfallzeiten reduzieren
Transparenz der Lieferkette verbessern
Nacharbeit und Ausschuss reduzieren

Implementierungsstrategie

Viele Unternehmen nutzen einen Kaizen-Ansatz, um Ideen darüber zu sammeln, wo angesetzt werden soll und wie digitale Lean-Initiativen umzusetzen sind. Pilotprojekte sind gängig und ermöglichen es Ihnen, Ihre Strategie zu testen und anzupassen, um einen reibungsloseren werksweiten Rollout zu erleichtern.

Eine Strategie, die Sie hier in Betracht ziehen sollten, ist Hoshin Kanri, ein Lean-Werkzeug basierend auf dem Plan-Do-Check-Act-Prozess, um Projekte an den organisatorischen Zielen auszurichten. Hoshin Kanri, was übersetzt Ziel- und Richtlinienbereitstellung bedeutet, verbindet Strategie mit Taktik und Ausführung, um eine unternehmensweite Konsistenz bei der Einführung neuer Initiativen sicherzustellen.

Berücksichtigung des menschlichen Faktors bei der digitalen Transformation

Schließlich ist es von entscheidender Bedeutung, den menschlichen Faktor jeder digitalen Lean-Initiative zu berücksichtigen. Die Überwindung organisatorischer Widerstände ist unerlässlich und erfordert einen strategischen Plan zum Change Management, der die Bedürfnisse aller Beteiligten berücksichtigt.

Hierbei sollten Sie sich auf Strategien konzentrieren wie:

Einholen von Feedback der Anwendenden
Kommunikation darüber, wie Ihr digitales Lean-Projekt die Arbeit verschiedener Anwendenden erleichtern wird
Einbindung von Meinungsführern in der Fertigung, deren Unterstützung den Weg für eine breitere Akzeptanz bei den Anwendenden ebnen wird

Während digitales Lean die Zukunft ist, handelt es sich weder um ein Allheilmittel noch ersetzt es traditionelle Lean-Praktiken. Stattdessen erfordert es einen Paradigmenwechsel hin zu einer datengestützten Entscheidungsfindung sowie eine solide Change-Management-Strategie, um die Akzeptanz im Unternehmen sicherzustellen.

Mit dem richtigen Ansatz für Mensch, Prozesse und Technologie hat digitales Lean das Potenzial, die Art und Weise, wie produzierende Unternehmen Geschäfte machen – und den Wert, den sie ihren Kundinnen und Kunden liefern –, zu revolutionieren.