Leitfaden Agile Fertigung: Operationen in der Ära der Beschleunigung

Agile Fertigung Überblick

Die Produktion verändert sich. Rasch. Nennen Sie es Industrie 4.0, die vierte industrielle Revolution oder den neuen Status Quo, aber die Tatsache bleibt dieselbe: Die Fertigung erlebt eine Ära der Beschleunigung.

Um mithalten zu können, müssen die Hersteller einen Ansatz wählen, der den Wandel begrüßt.

Dieser Ansatz ist in zunehmendem Maße agil. In allen Branchen und Vertikalen wenden Hersteller agile Methoden an, um die Zeit bis zur Wertschöpfung zu verkürzen und die Widerstandsfähigkeit in einer Zeit der Unterbrechung zu erhöhen. Ursprünglich für die Softwareentwicklung entwickelt, ermöglicht Agile den Herstellern, eine schnelle Veränderungsrate als Wettbewerbsvorteil zu nutzen.

Durch die Betonung der schnellen Iteration, der Erweiterung des Personals, der betrieblichen Flexibilität und der Bottom-up-Innovation ermöglicht die Agile Fertigung eine schnelle Reaktion auf die Anforderungen der Kunden und gibt den Mitarbeitern die Möglichkeit, innovativ zu sein.

Dieser Leitfaden führt Sie in die Agile Fertigung ein. Wir geben einen Überblick über die Geschichte, tauchen tief in die einzelnen Prinzipien ein und geben konkrete Tipps, wie Sie diese Arbeitsmethode in Ihrem Betrieb einsetzen können.

Vier große Veränderungen in der Fertigungslandschaft haben agile Methoden notwendig gemacht.

1. Ein sich schnell entwickelndes Umfeld - Die Technologie treibt erhebliche Veränderungen in der Fertigung voran. Aber die Technologie ist nicht der einzige bewegliche Teil. Auch die Kunden entwickeln sich schnell weiter. Sie haben jetzt höhere Ansprüche. Sie erwarten eine stärkere Produktanpassung, eine schnellere Lieferung und eine billigere Produktion. Auch die Vorschriften ändern sich und werden immer zahlreicher und strenger. Wenn Sie dann noch die immer komplexeren Lieferketten und die fragwürdige Stabilität des Handels berücksichtigen, haben Sie ein Umfeld, das Flexibilität erfordert. Nehmen Sie nur die jüngste Unterbrechung im Jahr 2020 als Beispiel. Es gab keine andere Möglichkeit, sich auf ein solches Chaos vorzubereiten, als auf die sich ändernden Anforderungen zu reagieren.

2. Ständige technologische Entwicklung - Jeden Tag kommen neue Technologien auf den Markt, und die Fertigung findet sich im digitalen Zeitalter zurecht. In Zukunft werden die Hersteller die Auswirkungen der neuen Technologien auf unerwartete Weise zu spüren bekommen. Einem von McKinsey veröffentlichten Bericht zufolge wird die Fertigung in den nächsten fünf Jahren (2019 - 2024) mehr Umwälzungen erleben als in den letzten zwanzig Jahren zusammen.

3. Transformation der Belegschaft - Niedrige Arbeitslosenquoten und ein anhaltendes Qualifikationsdefizit machen es für die Hersteller schwierig, qualifizierte Arbeitskräfte zu finden. Untersuchungen von Deloitte zeigen, dass aufgrund dieser Qualifikationslücke zwischen 2018 und 2028 mehr als zwei Millionen Stellen im verarbeitenden Gewerbe unbesetzt bleiben könnten.

Durch die Integration von Agile können Hersteller diese Veränderungen überleben und wettbewerbsfähig bleiben. Aber allzu oft ist "agil" ein Schlagwort, das von seiner eigentlichen Bedeutung und seinen Prinzipien losgelöst ist. Gehen wir in der Zeit zurück und erinnern uns an die Entwicklung des heute berühmten Ansatzes.

4. Mehr Zugang zu Informationen - Vernetzte Fabriken produzieren Daten in einem noch nie dagewesenen Umfang. Die Daten ermöglichen Fortschritte wie vorausschauende Wartung und Lieferkette Optimierung. Unternehmen werden in der Lage sein, auf jeder Ebene auf Echtzeitdaten zu reagieren. Das obere Management wird in der Lage sein, die Leistung auf Werksebene in Echtzeit zu bewerten. Produktionsleiter werden Qualitätsprobleme diagnostizieren, bevor sie die nachgelagerten Bereiche erreichen. Und Führungskräfte, die an der Leistung von Auftragsfertigern interessiert sind, erhalten einen neuen Einblick.

Durch die Integration von Agile können Hersteller diese Veränderungen überleben und wettbewerbsfähig bleiben. Aber allzu oft ist "agil" ein Schlagwort, das von seiner eigentlichen Bedeutung und seinen Prinzipien losgelöst ist. Gehen wir in der Zeit zurück und erinnern uns an die Entwicklung des heute berühmten Ansatzes.

Die agile Bewegung wurde 2001 geboren, als sich siebzehn Softwareentwickler in einer Skihütte in Utah trafen. Sie alle hatten zumindest eines gemeinsam: eine tiefe Unzufriedenheit mit dem Wasserfallmodell.

Das Wasserfallmodell ist eine Entwicklungsmethode, die linear und sequentiell ist. Die Praktiker müssen jeden Produktionsschritt abschließen, bevor sie den nächsten beginnen. Obwohl das Wasserfallmodell strukturiert und einfach zu befolgen ist, hat es viele Fallstricke.

In erster Linie rät das Wasserfallmodell davon ab, den Kurs bis zum Ende des Entwicklungszyklus zu ändern. Da das Wasserfallmodell den Fortschritt privilegiert, verzögert es die Einbeziehung von Feedback, erschwert die Anpassung an sich ändernde Anforderungen und verlangsamt die Produktion, da die Ingenieure alles daran setzen, Fehler zu vermeiden.

Eingebettet in die Rocky Mountains begannen die Softwareentwickler, über ein alternatives, flexibles Modell nachzudenken. Sie brachten zu Papier, was später als das Agiles Manifest. Das Manifest, das vier Werte und zwölf Prinzipien enthält, sollte die Softwareentwicklungsbranche und die Wirtschaft insgesamt revolutionieren.

Einige wichtige Erkenntnisse aus dem Agilen Manifest bildeten die Grundlage für die Agile Methodik.

• Unternehmen sollten Interaktionen zwischen Einzelpersonen sehr schätzen.

• Sie sollten sich bemühen, ein ständiges Gespräch mit den Kunden zu führen.

• Sie sollten ihr Produkt oder ihre Dienstleistung auf der Grundlage des Kundenfeedbacks anpassen.

• Die Teams sollten selbstorganisiert sein.

Die Agile Methodik wurde schnell von Entwicklungsteams auf der ganzen Welt übernommen, da sie die Zeitspanne zwischen den geschäftlichen Anforderungen und den technologischen Entwicklungen verkürzen kann.

Der agile Ansatz hat sich bewährt. Er senkt die Kosten und die Zeit bis zur Markteinführung. Außerdem erhöht er die funktionsübergreifende Zusammenarbeit, das Umsatzwachstum und die Kundenzufriedenheit. Agiles Vorgehen mindert auch das Risiko, da die Teams mehrere Entscheidungen mit geringem Risiko treffen, anstatt eine große Entscheidung mit hohem Risiko zu treffen. Die regelmäßige Lieferung kleiner Teile des Wertes verringert das Risiko, dass das Endprodukt nicht den Kundenanforderungen entspricht.

Die Ansätze von Lean und Agile sind beide sehr beliebt. Sie sollten jedoch nicht miteinander verwechselt werden. Einerseits, Lean Manufacturing auf der einen Seite auf die Steigerung der Effizienz durch die Reduzierung von Verschwendung. Auf der anderen Seite zielt die Agile Fertigung darauf ab, die Effizienz durch flexible, parallele Problemlösungen zu steigern.

Obwohl sich einige der Ideen von Lean Manufacturing und Agile Manufacturing überschneiden, sind die Grundprinzipien unterschiedlich.

Schlüsselprinzipien der Agilen Fertigung:

1. Schneller iterieren

Die Idee, kleinere Teile des Wertes häufiger zu liefern, steht im Mittelpunkt der Agilen Produktion. Anstatt zu versuchen, ein einziges, perfektes Produkt in einem Durchgang zu entwickeln, besteht das Ziel darin, schnell mehrere Versionen zu produzieren. Jede Iteration, mit ihren Fehlern und Stärken, bringt neue Erkenntnisse, die es ermöglichen, den Prozess zu verbessern. In dem Maße, wie der Prozess verbessert wird, übertrifft jede neue Version des Produkts die vorherige.

Warum führt diese schrittweise, iterative Methode zu einem besseren Ergebnis? Weil Verfahrenstechniker mit vielen Variablen zu tun haben. Iterationen ermöglichen es ihnen, verschiedene Lösungen zu testen und Daten über einzelne Variablen zu sammeln. Ohne diese Daten ist es schwierig festzustellen, welche Änderungen in einer bestimmten Phase erforderlich sind, um die Produktion zu optimieren.

2. Flexibilität

Laut McKinsey"nimmt die Volatilität zu und fordert ihren Tribut. Ob durch zunehmende Schwankungen bei der Nachfrage, den Arbeitslöhnen und den Inputpreisen oder durch störende Ereignisse wie Naturkatastrophen und Finanzkrisen - die Volatilität hat die Lieferketten beschädigt, die Kosten erhöht und die Gewinne geschmälert. [...] Die Unternehmen erkennen zunehmend, dass sie ihre Produktionsstrategien angesichts der zunehmenden Volatilität ändern müssen."

Um nicht unter externen Kräften zu zerbrechen, müssen Fertigungsunternehmen über flexible Systeme verfügen. Ihre interne Struktur muss dynamisch genug sein, um sich schnell von externen Störungen zu erholen. Agile Hersteller sind sich bewusst, dass Umweltfaktoren - wirtschaftliche, politische, ökologische, soziale und technologische - von ihnen verlangen, ständig auf der Hut zu sein. Sie sorgen dafür, dass jede Komponente ihres Systems organisch wachsen und sich an Veränderungen anpassen kann.

3. Von unten nach oben

Seit Jahrzehnten werden Ziele und Richtlinien von der Spitze des Unternehmens nach unten weitergegeben. Der Top-Down-Ansatz hat seine Vorteile, z.B. die schnelle Umsetzung von Entscheidungen, die von den oberen Ebenen eines Unternehmens getroffen werden. Dies hat jedoch seinen Preis. Die Mitarbeiter an der Basis können sich abgekoppelt und unengagiert fühlen. Geringes Engagement kann Verantwortungsbewusstsein und Innovation hemmen.

Agile Hersteller bevorzugen einen Bottom-up-Ansatz, bei dem Ideen und Richtlinien nahtlos zwischen allen Ebenen des Unternehmens fließen. Mit diesem Ansatz geben Direktoren und Manager den Bedienern und Arbeitern in der Fertigung eine Stimme. Agile Manufacturing unterstützt die Idee, dass diejenigen, die am nächsten an den Herausforderungen der Produktion dran sind, diese am besten verstehen. Je mehr Bediener, Ingenieure, Manager und Führungskräfte zusammenarbeiten, desto effektiver wird der Betrieb als Ganzes. Eine funktions- und hierarchieübergreifende Zusammenarbeit führt zu höherwertigen Produkten und Prozessen.

4. Vergrößerung

Augmentation lässt sich am besten im Gegensatz zur Automatisierung verstehen. Die Automatisierung besteht darin, die Aufgaben von Arbeitnehmern zu automatisieren - mit anderen Worten, Arbeitnehmer durch Maschinen zu ersetzen. Augmentation hingegen erweitert die Fähigkeiten der Arbeitnehmer durch Technologie.

Jahrelang galt die Automatisierung als die Lösung für hohe Arbeitskosten und menschliche Fehler in der Fabrik. Doch die Automatisierung ist auch teuer, schwer zu warten und unflexibel.

In der agilen Fertigung wird argumentiert, dass Menschen am besten arbeiten, wenn sie über Werkzeuge verfügen, die es ihnen ermöglichen, ihre Arbeit weiterzuentwickeln. Von computergestützten Qualitätskontrollen bis hin zu fehlersicheren Arbeitsanweisungen setzen agile Hersteller Technologien ein, um ihren Mitarbeitern zu helfen, mehr und besser zu arbeiten.

Um die Agile Fertigung erfolgreich zu implementieren, müssen die Hersteller die Prinzipien der Agilen Fertigung anwenden und einige Veränderungen in ihrer Organisation fördern. Diese Veränderungen hängen von der Größe und Struktur des Unternehmens ab, aber einige grundlegende Merkmale sind den meisten erfolgreichen agilen Unternehmen gemeinsam.

Implementierung der agilen Fertigung durch organisatorische Änderungen

1. Kultur und Zweck

Die agile Kultur stellt den Menschen in den Mittelpunkt. Agile Organisationen sind so strukturiert, dass die Teammitglieder die Verantwortung für ihre Arbeit tragen. Die Führungskräfte in einer agilen Organisation herrschen nicht über ihre Mitarbeiter, sondern geben ihnen Werkzeuge an die Hand, mit denen sie selbständig Ergebnisse erzielen können.

Diese autonomen agilen Teams sind zielorientiert. Nachdem sie ihre Ziele festgelegt und entschieden haben, wie sie diese erreichen wollen, werden die Teams für ihre Fortschritte verantwortlich gemacht. Selbst wenn verschiedene Teams an unterschiedlichen Zielen arbeiten, gibt es einen organisationsweiten Zusammenhalt: alle Ziele fügen sich in einen größeren Zweck ein. Agile Organisationen wissen, dass ein Ziel wichtig ist, um den kurzfristigen Zielen, an deren Erreichung die Teams hart arbeiten, einen Sinn zu geben.

Zweckmäßigkeit erhöht auch die Produktivität: Wenn Mitarbeiter mit einem Sinn für Zweckmäßigkeit arbeiten, sind sie engagierter und motivierter.

Agile Unternehmen teilen ihren Zweck mit allen, so dass jeder Mitarbeiter weiß, warum er tut, was er tut. Eine zweckgerichtete Denkweise treibt die Menschen an und steigert die Motivation und das Engagement.

2. Netzwerk von Teams

Teams sind in agilen Organisationen von großer Bedeutung. Verantwortlichkeit, Transparenz und Zusammenarbeit sind innerhalb von Teams von entscheidender Bedeutung. Die Teammitglieder haben klare Rollen, aber sie haben nicht unbedingt eine einzige Rolle und die Rollen können auf mehrere Personen verteilt werden. Die Arbeitsumgebung sollte offen und sicher sein. Und schließlich sollten die Teams miteinander in Kontakt stehen, damit die Mitglieder Wissen und Erkenntnisse aus anderen Teams beziehen können.

3. Schnelle Zyklen

Das "Iterate Faster"-Prinzip der Agilen Produktion ermutigt die Teams, schnell mehrere Versionen eines Prozesses oder Produkts durchzugehen. Die Fähigkeit, dieses Prinzip umzusetzen, ist ein zentrales Merkmal erfolgreicher agiler Organisationen.

Um schneller zu iterieren, arbeiten agile Teams über kurze, vorher festgelegte Zeiträume an konkreten Zielen. Sowohl die Ziele als auch der Zeitrahmen sind für die Agilität entscheidend.

Ziele sollten realistisch und messbar sein. Die Teammitglieder werden für sie zur Verantwortung gezogen. Der Zeitrahmen sollte relativ kurz sein - in der Größenordnung von Wochen -, damit die Teams schnell iterieren können.

4. Technologie

Technologie ist für alle Eckpfeiler der agilen Fertigung unerlässlich. Ohne die richtigen Technologien ist es für Unternehmen unmöglich, schnell genug Werte zu schaffen, um mit den Kundenanforderungen und Marktschwankungen Schritt zu halten.

Beispiele für unterstützende Technologien sind Echtzeit-Kommunikation und Tools für das Arbeitsmanagement, um den Arbeitsfluss und die Organisation zu verbessern, Hackathons, um neue Lösungen und Produkte schnell auf den Markt zu bringen, und interaktive digitale Arbeitsanweisungen, um die Fähigkeiten der Mitarbeiter auf einfache Weise auf dem neuesten Stand zu halten.

Aber bei Agile geht es nicht um die Einführung von Technologien, die alles lösen. Vielmehr geht es darum, die richtigen Technologien zu finden, um ihre einzigartigen Prozesse, Mitarbeiter und Produkte zu verbessern.

Mit den richtigen Technologien können Hersteller ihre Unternehmen agiler machen.

Um schneller zu iterieren, setzen agile Hersteller auf Technologien, die ihnen helfen, Daten zu sammeln. Um flexibel zu sein, sind Tools und Software, die schnelle Umsetzungen ermöglichen, unerlässlich. Um einen Bottom-up-Ansatz zu verfolgen, gewähren agile Hersteller ihren Mitarbeitern mehr Vertrauen und Macht. Um ihre Mitarbeiter zu unterstützen, statten sie sie mit den richtigen Werkzeugen und Schulungen aus.

Schauen wir uns einige Beispiele für Enabling Technologies in Aktion an.

Digitale Arbeitsanweisungen zur Verbesserung von Trainingsprogrammen

Dentsply ist der weltweit größte Anbieter von Dentallösungen. Die Implantatabteilung des Unternehmens erhält täglich Tausende von kundenspezifischen Aufträgen, für die jeweils eine ganz bestimmte Konfektionskombination erforderlich ist. Aufgrund der hohen Variabilität des Konfektionierungsprozesses müssen die Mitarbeiter eine sechsmonatige Schulung und Hospitation absolvieren, bevor sie in die Produktion einsteigen können.

Um Fehler zu minimieren und mit größerer Genauigkeit zu schulen, verwandelte Dentsply papierbasierte Arbeitsanweisungen in interaktive digitale Apps. Dies half nicht nur bei der Ausführung der Arbeiten, sondern ermöglichte es den leitenden Prozessingenieuren auch, die Schulung neuer Bediener zu optimieren.

Anhand der detaillierten Anweisungen in den Tulip Apps können neue Bediener sich nun selbst schulen und neue Fähigkeiten viel schneller erlernen als zuvor. Dadurch konnte der leitende Prozessingenieur die Schulungszeiten für neue Bediener um 75 % reduzieren und gleichzeitig mehr als eine Milliarde verschiedener Ausrüstungskombinationen in seinem Betrieb unterstützen. Durch die Ausstattung der Mitarbeiter mit dem richtigen Tool für Arbeitsanweisungen konnte Dentsply die Schulungskosten senken und menschliche Fehler reduzieren, um die Fähigkeiten der Mitarbeiter zu verbessern.

Computervision als Ergänzung zu Operatoren verwenden

Computervision Systeme können den Bediener durch einen Produktionsprozess begleiten. Diese Systeme verfolgen die Bewegungen des Bedieners und inspizieren das Produkt während der Herstellung. Auf der Grundlage einer kontinuierlichen Kontextanalyse der Produktionsumgebung bietet der Computer Unterstützung und führt die entsprechenden Qualitätsprüfungen durch.

DMG MORI, der Weltmarktführer für spanabhebende Werkzeugmaschinen, hat seine Montage Station mit genau diesem Computervision System und handelsüblichen Intel Kameras erweitert.

DMG MORI integrierte Tulip's Light Kit mit Vision für geführte Pick-to-Light Operationen. Im Gegensatz zu Lichtschrankensensoren erkennt Vision Veränderungen an jedem Behälter mit einer einzigen Kamera, so dass die Bediener sofort eine Rückmeldung erhalten, wenn sie versuchen, eine Komponente aus dem falschen Behälter zu entnehmen.

Mit Computervision können Hersteller eine viel größere Produktpalette anbieten, ohne Abstriche bei der Produktivität oder Qualität zu machen. Wenn die Systeme vonComputervision zur Unterstützung der Bediener in der Fertigungslinie eingesetzt werden, können sie ermüdeten Arbeitern helfen, Defekte zu erkennen, und sie bieten Fehlersicherheit in komplexen Baugruppen, in denen die Arbeiter dazu neigen, Schritte zu übersehen oder falsch auszuführen. Durch die Unterstützung von Computervision bei kognitiv anstrengenden Aufgaben können sich die Mitarbeiter stärker auf Problemlösungen und Innovationen konzentrieren.

Digitales Tracking Produktionsdaten zur Qualitätssteigerung bei High-Mix-Baugruppen

Magic Tilt ist ein Hersteller von Aluminium- und verzinkten Stahlanhängern, die für Salzwasseranwendungen konzipiert sind. Da es sich um eine Werkstatt mit hohem Produktionsvolumen handelt, gibt es keine 'Standardprodukte'. Jeder Anhänger unterscheidet sich in Größe und Konfiguration und die benötigten Teile können je nach Bestellung variieren.

Das Ergebnis war, dass die Teammitglieder bei Ersatzteilbestellungen oder Reparaturen Schwierigkeiten hatten, Hunderte von Papierdokumenten zu durchsuchen, um die genauen Spezifikationen für den Anhänger zu finden. Sie mussten entweder 2-3 Teile erstellen, bis sie genau das Richtige hatten, oder ihre Kunden bitten, die genauen Maße selbst zu schicken.

Seit der Einführung der digitalen Produktionsüberwachung kann die Garantieabteilung von Magic Tilt die Dokumentation des Anhängers abrufen, einschließlich der zugehörigen Bilder, der genauen Maße der Halterungen, der Farbe des Teppichs und der Länge der Bretter. Anstatt zu raten oder die Kunden zu bitten, ihre Anhänger auszumessen, ist Magic Tilt nun in der Lage, Ersatzteile gleich beim ersten Mal korrekt zu liefern, was Ausschuss und Versandkosten spart.

Echtzeitdaten als Leitfaden für die Iteration verwenden

Ein führendes Unternehmen in der Herstellung hochwertiger Boote montiert täglich 13 Boote und 500-600 kundenspezifische gepolsterte Teile mit 90 Bedienern und 400 Arbeitern an 36 Linien Montage .

Trotz der Größe des Betriebs fehlte den Bedienern oft ein Echtzeitüberblick über die Teile auf ihrem Weg vom Rohmaterial zur fertigen Ware. Die Prozessingenieure versuchten, Zeitstudien und andere Analysen durchzuführen, aber ihre manuelle Datenerfassung konnte mit dem Tempo und den Anforderungen des Betriebs nicht mithalten. Dies hinderte die Produktionslinien daran, ihre Prozesse zu verbessern.

Durch die Erfassung von Echtzeitdaten über die App Tulip sind die leitenden Prozessingenieure nun in der Lage, die Transparenz der Produktion durch automatische Datenerfassung zu erhöhen. Innerhalb weniger Tage waren sie in der Lage, granulare Daten wie Echtzeit-Zykluszeiten zu erfassen. Anhand dieser Daten konnten sie Bediener identifizieren, die über oder unter den durchschnittlichen Zielzeiten liegen, sowie Montage Linien, die sofortige Aufmerksamkeit oder Korrekturen benötigen. Mit diesen Informationen kann Tulip nun in Echtzeit gezieltes Feedback an die Bediener geben und in Echtzeit datengestützte Entscheidungen zur Behebung von Produktionsengpässen treffen.

3D-Druck für schnellere Prototypen

3D-Drucker haben das Potenzial, Design und Prototyping erheblich zu beschleunigen. Iterative Zyklen werden kürzer, da neue Versionen von Produkten in einem Bruchteil der Zeit getestet werden. In der Tat müssen neue Prototypen nicht mehr in einem Prozess entworfen und hergestellt werden, der Monate dauern kann. Stattdessen werden sie einfach gedruckt und sofort ausprobiert. So werden die Produkte frühzeitig und häufig getestet und mit jeder Version verbessert. Das Ergebnis: optimale Endprodukte, die die Anforderungen der Kunden erfüllen.

Der 3D-Druck macht auch die Massenanpassung für Hersteller realistisch. Der 3D-Druck verändert zum Beispiel die Schmuckindustrie, indem er die schnelle Herstellung von hochdetaillierten, individuellen Teilen ermöglicht. Der 3D-Druck ermöglicht es Herstellern, viel flexibler auf sich ändernde Kundenwünsche zu reagieren.

Die Agile Methodik steht seit fast zwei Jahrzehnten im Mittelpunkt des Interesses. 41% der von McKinsey befragten Unternehmen geben an, dass ihre Unternehmen eine unternehmensweite agile Transformation vollständig umgesetzt haben oder dabei sind, dies zu tun. Doch erst in den letzten Jahren haben sich Technologien herausgebildet, die Agilität im Fertigungssektor ermöglichen. Jetzt gibt es ein vielversprechendes Potenzial für Fertigungsunternehmen, sich der digitalen Revolution anzuschließen und die Vergangenheit hinter sich zu lassen.