Welche primären Potenziale entstehen im Produktionsumfeld von Unternehmen durch die Anwendung der SMED-Methode? Welche Faktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der betrieblichen Implementierung? Welche Gründe führen zu einer fehlenden unternehmerischen Priorisierung der SMED-Methode?
Zur Bewältigung der instabilen Einflüsse, wie zum Beispiel von veränderten Markt- und Wettbewerbsbedingungen, neuen rechtlichen Rahmenbedingungen und variierenden Kundenstrukturen sind Effektivitäts- und Effizienzsteigerungen bei Unternehmen unerlässlich. Organisationen sehen sich darüber hinaus immer kürzeren Produktlebenszyklen, einer größeren Produktvarianz und einer höheren Produktkomplexität ausgesetzt. Diese Gegebenheiten erfordern eine proaktive Vorgehensweise.
Zur zielgerichteten Einführung von SMED ist im Vorfeld eine entsprechende Grundlage zu schaffen. In diesem Kontext müssen vor allem die primären Faktoren für eine erfolgreiche Umsetzung und die Gründe einer fehlenden Anwendung herausgearbeitet werden, um anschließend gezielte Maßnahmen abzuleiten. In der fachspezifischen Literatur sind eine Vielzahl an unterschiedlichen Publikationen vorhanden, welche sich explizit mit der möglichen Rüstzeiteinsparung beschäftigen. Zusätzliche Potenziale der Methode und die zwei aufgeführten Bereiche werden jedoch nur unzureichend betrachtet.
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Lean Production
2.1.1 Begriffsdefinition
2.1.2 Zielsetzungen
2.1.3 Methoden
2.2 Single Minute Exchange of Die (SMED)
2.2.1 Begriffsdefinition
2.2.2 Rüstvorgangsarten
2.2.3 Implementierung
3 Methodisches Vorgehen
3.1 Stichprobe
3.2 Fragebogenerhebung
3.2.1 Aufbau
3.2.2 Pretest
3.2.3 Durchführung
3.3 Ergebnisdarstellung
3.3.1 Verfolgte Zielstellungen
3.3.2 Umsetzungsfaktoren & Hemmnisse
4 Fazit
5 Literaturverzeichnis
Anhangsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Grundgedanke des Lean Production
Abbildung 2: Konzept der Rüstzeitminimierung
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Soziodemografische Daten
Tabelle 2: Primäre Potenziale
Tabelle 3: Umsetzungsfaktoren
Tabelle 4: Gründe fehlender Priorisierung
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
In Unternehmen geht es aktuell maßgeblich um Innovationen, Agilität und eine voranschreitende Digitalisierung. Das Thema Industrie 4.0 und vernetzte Industrietechnologien dominieren ebenfalls die aktuellen Diskussionen der Produktionsforschung. Entwicklungen auf diesem Gebiet, wie z. B. Cyberphysische Systeme (CPS), Robotik oder Big Data stellen zentrale Schlüsseltechnologien für zukünftige und agilere Produktionssysteme dar (Wagner, Herrmann & Thiede, 2017). Die nahezu unendlichen Möglichkeiten der Konnektivität aufgrund des Internet of Things (IoT) bilden mit der Vision einer intelligenten und vernetzten Fabrik einen elementaren Bestandteil der vierten industriellen Revolution. Dabei bieten bereits erste generische Implementierungsansätze eine Vielzahl an technischen Lösungen, wobei jedoch eine integrierte Berücksichtigung des Lean Production Konzepts (LP) fehlt (Wagner et al., 2017).
Dabei spielt dieser Bereich für die Umsetzung der geplanten Digitalisierungsvorhaben eine entscheidende Rolle. Bevor die Produktionsprozesse in digitale Systeme überführt werden können, müssen diese optimiert und standardisiert werden. Die Lean Production Philosophie repräsentiert die Basisarbeit, um Abläufe, Verfahren sowie Prozesse ideal und verschwendungsfrei zu gestalten (Bertagnolli, 2020). Einen wichtigen Beitrag hierzu liefert die Methode Single Minute Exchange of die (SMED). Der Termini umfasst eine wissenschaftliche Herangehensweise zur Rüstzeitminimierung und trägt somit zur Reduzierung der Maschinenstillstandszeiten bei. Aufgrund der disruptiven Veränderungen wird die Anwendung dieser Vorgehensweise zunehmend wichtiger. Zunächst soll kurz die Problemstellung der anzufertigenden Arbeit aufgezeigt werden.
1.1 Problemstellung
Zur Bewältigung der instabilen Einflüsse, wie z. B. von veränderten Markt- und Wettbewerbsbedingungen, neuen rechtlichen Rahmenbedingungen und variierenden Kundenstrukturen sind Effektivitäts- und Effizienzsteigerungen bei Unternehmen unerlässlich. Organisationen sehen sich darüber hinaus immer kürzeren Produktlebenszyklen, einer größeren Produktvarianz und einer höheren Produktkomplexität ausgesetzt. Diese Gegebenheiten erfordern eine proaktive Vorgehensweise (Dombrowski, 2015).
Zur zielgerichteten Einführung von SMED ist im Vorfeld eine entsprechende Grundlage zu schaffen. In diesem Kontext müssen vor allem die primären Faktoren für eine erfolgreiche Umsetzung und die Gründe einer fehlenden Anwendung herausgearbeitet werden, um anschließend gezielte Maßnahmen abzuleiten. In der fachspezifischen Literatur sind eine Vielzahl an unterschiedlichen Publikationen vorhanden, welche sich explizit mit der möglichen Rüstzeiteinsparung beschäftigen. Zusätzliche Potenziale der Methode und die zwei aufgeführten Bereiche werden jedoch nur unzureichend betrachtet.
1.2 Zielsetzung der Arbeit
Auf Basis der im Kapitel 2 dargestellten theoretischen Grundlagen und der bereits genannten Problemstellung besteht das übergeordnete Ziel der Ausarbeitung darin, die spezifischen Zielsetzungen und die elementaren Faktoren der Umsetzung zu betrachten. Für die Implementierung der Methode Single Minute Exchange of Die (SMED) ist die Sichtweise der Beschäftigten von essenzieller Bedeutung, weswegen diese in die Betrachtung miteinbezogen werden muss. Im Kontext der Hausarbeit erfolgt durch eine Online-Umfrage die Beantwortung der folgenden drei Fragestellungen:
- Welche primären Potenziale entstehen im Produktionsumfeld von Unternehmen durch die Anwendung der SMED-Methode?
- Welche Faktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der betrieblichen Implementierung?
- Welche Gründe führen zu einer fehlenden unternehmerischen Priorisierung der SMED-Methode?
2 Theoretische Grundlagen
Dieser Abschnitt umfasst eine prägnante Darstellung der grundlegenden Begrifflichkei- ten. Aktuell ist es aufgrund der vorherrschenden Veränderungsdynamiken kaum möglich, Fachbücher sowie Wirtschaftszeitungen aufzuschlagen, ohne mit diesen Themen in Berührung zu kommen. Zunächst wird in dem Zusammenhang auf den Bereich des Lean Production eingegangen. Die inkrementelle Betrachtung der Methode Single Minute Exchange of Die (SMED) schafft eine differenzierte Grundlage für die darauf aufbauende Realisierung der Online-Umfrage.
2.1 Lean Production
Aufgrund der Vielzahl an Publikationen liegt in der fachspezifischen Literatur keine einheitliche Definition vor. Originär lässt sich das Verfahren auf das Toyota-Produktions- system (TPS) zurückführen (Dahlgaard & Dahlgaard-Park, 2006). Dieses Konzept impliziert in erster Linie sämtliche Tätigkeiten der Philosophie von Toyota, welche durch den Produktionsingenieur Taiichi Ohno entwickelt wurde (Ohno, 1988; Womack, Jones & Roos, 1991). In einem ersten Schritt wird die prägnante Beschreibung des Terminus vorgenommen, bevor in einer weiteren Phase die Darstellung der damit verbundenen Zielsetzungen und der möglichen Methoden erfolgt.
2.1.1 Begriffsdefinition
Das englische Wort „lean“ als Adjektiv bedeutet übersetzt schlank, mager, geringhaltig, arm (Liebig, 2016). In der deutschsprachigen Fachliteratur wird aus dem Grund oft von einer schlanken Produktion gesprochen (Erlach, 2010; Kletti & Schumacher, 2014). Die Bezeichnung Lean Production umschreibt nach der Studie von Womack und Jones die Organisation von Fertigungsstätten nach dem Prinzip des Toyota-Produktionssystems (TPS) in Kombination mit der konsequenten Ausrichtung auf die betriebliche Kostensenkung durch eine zielgerichtete Eliminierung der möglichen Verschwendung (Krafcik & MacDuffie, 1989; Womack et al., 1991). Das TPS ist dabei nicht systematisch zu einem vorher definierten Zeitpunkt eingeführt worden, sondern hat sich über mehrere Jahre hinweg weiterentwickelt (Dombrowski, 2015). In diesem Kontext steht der sparsame sowie zeiteffiziente Einsatz der Produktionsfaktoren (Betriebsmittel, Werkstoffe, Personal) im Mittelpunkt sämtlicher Unternehmensaktivitäten (Voigt, 2018). Durch die vollumfängliche Implementierung von einfachen Prozessen, Werkzeugen und Methoden kann eine marktsynchrone Fertigung mit einem hohen Maß an Produktivität, Qualität und Komplexitätsreduzierung realisiert werden (Krafcik, 1988).
Der Grundgedanke enthält dabei nicht die Einsparung von Personal, sondern vielmehr die Steigerung der Produktionskapazität bzw. eine Bereitstellung von freien Kapazitäten, wodurch Mitarbeitende dazu befähigt werden, Prozesse zu verbessern oder gänzlich neue Produkte zu entwickeln (Liker, 2004). Mittlerweile lassen sich unter der Disziplin weitere inkrementelle Aspekte, wie z. B. das Kunden-Lieferanten-Verhältnis oder die Führung im Projektteam subsumieren (Aull, 2012). Lean Production bildet somit ein holistisches System, mit dem übergeordneten Ziel, eine adäquate Unternehmenskultur zu etablieren, welche die kontinuierliche Verbesserung und prozessorientierte Gestaltung und Durchführung der Arbeit beinhaltet (Liker, 1997). In dem Zusammenhang sind primär alle Verschwendungsformen zu eliminieren, welche aus Perspektive des Kunden nicht unmittelbar zur Wertschöpfung beitragen (Monden, 2012; Thun et al., 2010). Die primären Bestandteile in Form des TPS-Tempels sind im Folgenden abgebildet.
Abbildung 1: Grundgedanke des Lean Production
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Quelle: eigene Darstellung in Anlehnung an Dennis, 2016
2.1.2 Zielsetzungen
Wie bereits im vorherigen Kapitel 2.1.1 erwähnt, soll durch die Einführung und Nutzung von Lean Production eine Eliminierung jeglicher Verschwendung vorangetrieben werden. Diese Form der konsequenten sowie zielgerichteten Vermeidung ermöglicht eine Steigerung der Effizienz des gesamten Produktionssystems und impliziert eine vollumfängliche Ausrichtung auf den Kunden- bzw. Marktfokus (Liebig, 2016). Im Kontext der ganzheitlichen Umsetzung der Lean-Philosophie wird die Harmonie von divergierenden Zielen angestrebt (Ohno, 2013). Das TPS unterscheidet grundsätzlich drei verschiedene Formen der Verschwendung, die wiederum für den Zielkonflikt eines Unternehmens stehen (Aull, 2012; Liebig, 2016). Die Teilbereiche Muda (Verschwendung), Mura (Unausgeglichenheit) und Muri (Überlastung) bilden in Zusammenspiel mit dem kontinuierlichen Streben nach jeglicher Verbesserung (Kaizen) die elementaren Bestandteile des jeweiligen Konstrukts (Ohno, 2013). Darüber hinaus erfolgt dadurch eine Fokussierung auf die optimierte Abwicklung der Wertschöpfung in zeitlicher, qualitativer und kostenorientierter Dimension (Womack & Jones, 1996).
Ausgehend von der Definition des Lean Production und aus den drei elementaren Verschwendungsarten, lassen sich wesentliche Zielsetzungen definieren, die im Rahmen der Durchführung zu berücksichtigen sind (Liker & Braun, 2011):
- Konzentration auf zentrale Wertschöpfungsaktivitäten
- Sicherstellung einer bedarfssynchronen Fertigung
- Schaffung einer vollständigen Prozessstabilität
Grundsätzlich ist festzustellen, dass alle Formen, nämlich Muda, Mura und Muri, sowie die Lean-Gestaltungsansätze eng miteinander verknüpft sein müssen, um die verfolgten Zielsetzungen erreichen zu können (Liebig, 2016). Das vollständige Potenzial kann nur dann ausgeschöpft werden, wenn eine kontinuierliche Weiterentwicklung im Sinne von Kaizen stattfindet. Zu diesem Zweck sind in den vergangenen Jahren eine Vielzahl an Methoden und Werkzeuge entstanden, die bei der Umsetzung herangezogen werden können. Im darauffolgenden Abschnitt der Hausarbeit wird eine prägnante Darstellung vorgenommen.
2.1.3 Methoden
Die in den Organisationen implementierten Produktionssysteme basieren prinzipiell auf dem TPS und werden darauf aufbauend um weitere unternehmensspezifische Methoden angereichert. Obwohl in Institutionen der Fokus auf einer individuellen Entwicklung von Ansätzen liegt, gibt es bei der Darstellung der unterschiedlichen Gestaltungsprinzipien viele Analogien (Aull, 2012). Einen zentralen Bestandteil bildet dabei die strukturierte und auf die vorhandenen Unternehmensziele ausgerichtete Auswahl und Anwen- dung (Merl, 2016). Die jeweiligen Elemente bzw. Module werden in diesem Kontext in Methoden, Prinzipien und Werkzeuge aufgegliedert und müssen bezüglich ihrer Interdependenzen und den jeweiligen Auswirkungen auf die Zielsetzungen eingesetzt werden (Dombrowski, Palluck & Schmidt, 2006). Dabei lässt sich prinzipiell zwischen logistikorientierten, mitarbeiterorientierten sowie qualitätsorientierten Methoden differenzieren (Aull, 2012). Im Folgenden wird eine prägnante Darstellung der einzelnen Bereiche vorgenommen:
- Bei logistikorientierten Methoden hat die kontinuierliche Fließfertigung innerhalb des Produktionssystems absolute Priorität (Shingo, 1992). Prozessanomalitäten sind unmittelbar durch ansteigende Bestände identifizierbar. Zu den wichtigsten Verfahren zählt die Einzelstückfertigung (One-Piece-Flow), das flexible Produktionslayout (U-Layout), die Synchronisation, Produktionsnivellierung (Heijunka), das Prinzip Just in Time (JiT) und Kanban (Aull, 2012).
- Die mitarbeiterorientierten Methoden stellen einen interdisziplinären Bereich innerhalb des Methodenrepertoires dar. In dem Zusammenhang steht die Befähigung der Beschäftigten im Mittelpunkt. Zu den primären Vorgehensweisen zählt beispielsweise die Mehrmaschinenbedienung, eine multidisziplinäre Ausbildung von Mitarbeitenden und Shojinka (Aull, 2012).
- Den größten Anteil an möglichen Verfahren bilden die qualitätsorientierten Methoden. Diese Disziplin umfasst sämtlich Vorgehensweisen zur Prozessoptimierung und Steigerung der Qualität. Hierzu zählen u. a. die Prinzipien der Autonomation (Jidoka), Standardisierung, Total Productive Maintenance (TPM), Po- ka Yoke, Kaizen und Single Minute Exchange of Die (Aull, 2012).
Die SMED-Methode umfasst dabei einen zentralen Ansatz zur Verkürzung der Rüstzeiten in Unternehmen. Durch eine systematische Durchführung von Rüstvorgängen wird ein Werkzeugwechsel im unteren einstelligen Minutenbereich angestrebt. Aufgrund der elementaren Bedeutung erfolgt im darauffolgenden Kapitel eine ausführliche Beschreibung dieser Methode.
2.2 Single Minute Exchange of Die (SMED)
In automatisierten Fertigungsbereichen spielt im Zusammenhang mit der Industrie 4.0 die Gesamtanlageneffektivität (OEE) eine wichtige Rolle, um Verluste und Verschwendungen zu identifizieren bzw. zu eliminieren. Anhand der dadurch entwickelten Grundlage lassen sich anschließend Prozesse automatisieren und digitalisieren (Bertagnolli, 2018). SMED repräsentiert eine revolutionäre Technik zur Rüstoptimierung, welche in der fachspezifischen Literatur bereits ausführlich untersucht und in diversen Branchen implementiert wurde (Trovinger & Bohn, 2005; Benjamin et al., 2013). Zunächst erfolgt eine Definition des entsprechenden Terminus, bevor ferner die Beschreibung der einzelnen Rüstvorgangsarten und die Vorgehensweise zur Implementierung stattfindet.
2.2.1 Begriffsdefinition
Das Akronym SMED ( S ingle M inute E xchange of D ie) - auch Schnellrüsten bzw. Rüstzeitminimierung genannt, stellt in Verbindung mit Quick Change Over (QCO) eine wissenschaftliche Herangehensweise zur Minimierung der Stillstandszeiten aller Anlagen bei Werkzeugwechsel dar (Carrizo Moreira & Campos Silva Pais, 2011; REFA, 2015). Die Rüstzeit umfasst dabei die komplette Zeit vom letzten Teil eines Loses bis hin zum ersten Gutteil des darauffolgenden Loses zur festgelegten Produktionsgeschwindigkeit der Fertigungsmaschine (Bertagnolli, 2018). Begründer des fortschrittlichen Verfahrens ist Shigeo Shingo, welcher bereits bestehende Ansätze von Ford und Ohno übernahm und diese in einer definierten Vorgehensweise zur Rüstzeitreduzierung gebündelt zusammenfasste (Bicheno & Holweg, 2016). Das Prinzip impliziert eine Strukturierung, Systematisierung und Standardisierung der Abläufe und Bedingungen. Eine Rüstzeitminimierung erfolgt dabei entweder strategisch orientiert (Auftragsfolge, Produktgestaltung) oder mittels direkter Einflussnahme auf die Rüstvorgänge (Conrad, 2016).
Die vorrangige Intension enthält die Realisierung des vollständigen Umrüstvorgangs im unteren einstelligen Minutenbereich (Liker, 2004; Ohno, 2013; Shingö, 1985). In diesem Kontext können kosten- und zeitintensive Maschinenstillstände minimiert und Bestände reduziert werden. Dieses vielmehr theoretische Ziel ist erreicht, wenn die Produktionsanlage innerhalb von lediglich einem Fertigungstakt umgerüstet wird, wodurch ein One-Piece-Flow bei hoher Variantenvielfalt entsteht (Conrad, 2016). Eine Voraussetzung stellt die maximale Verkürzung der internen Rüstzeiten sowie die Verringerung der externen Rüstvorgänge dar (Shingo, 1992; Womack & Jones, 1997). Insbesondere die Reduzierung der internen Vorgänge bildet eine Kernfunktion des TPS (Aull, 2012). Im darauffolgendem Unterkapitel wird der Unterschied der beiden Bereiche dargestellt.
2.2.2 Rüstvorgangsarten
Bei den vorhandenen Setup-Aktivitäten ist grundsätzlich eine Kategorisierung in zwei Teilbereiche vorzunehmen. Die Einteilung differenziert dabei sowohl zwischen internen als auch externen Rüstvorgängen (Shingö, 1985). Das maßgebliche Kriterium zur Einordnung bezieht sich hierbei auf den Zeitpunkt der Aufgabenerfüllung.
- Interne Rüstvorgänge lassen sich erst ausüben, nachdem das jeweilige System vollständig angehalten wurde (da Silva & Godinho Filho, 2019). Dieser Bereich umfasst somit alle Operatoren die sich lediglich bei Stillstand der Maschine verrichten lassen. Hierzu zählt z. B. der direkte Wechsel von Werkzeugen (Bertag- nolli, 2018; REFA, o. J.).
- Externe Rüstvorgänge können während des laufenden Prozesses durchgeführt werden (da Silva & Godinho Filho, 2019). Die Aktivitäten sind generell im Vorfeld des tatsächlichen Maschinenstillstandes auszuführen. Zu diesen Tätigkeiten gehört z. B. die Bereitstellung der Werkzeuge oder Vorprodukte (Bin Che Ani & Bin Shafei, 2013).
2.2.3 Implementierung
Bei einer möglichen Implementierung sind die Mitarbeitenden der Produktion, Logistik, Lagerhaltung und dem Werkzeugbau miteinzubeziehen. Eine fundamentale Rolle spielt dabei die Humanzentrierung. Lösungen und Standardisierungen sind idealerweise unter stetiger Beteiligung der Beschäftigten zu entwickeln (Conrad, 2016). Die prinzipielle Vorgehensweise bei der Einführung und Umsetzung der SMED-Methode erfolgt strukturiert in mehreren iterativen Schritten. Der Detaillierungsgrad ist jedoch je nach Literaturquelle unterschiedlich (Bertagnolli, 2018; Conrad, 2016; Gorecki & Pautsch, 2018; REFA, 2015). Im Rahmen der anzufertigenden Hausarbeit wird der originäre vierstufige Prozess aufgezeigt (Shingö, 1985).
- Vorstufe - Internes und externes Einrichten ohne Unterschied: Bei herkömmlichen Durchführungen werden die beiden Rüstvorgangsarten vermischt. Im ersten Schritt sind die insofern bestehenden Vorgänge inkl. Zeiten durch eine IST- Analyse zu erfassen (REFA, 2015). Verschiedene Verfahren, wie z. B. eine Videoanalyse und eine detaillierte Dokumentation bilden die Grundlage des weiteren Vorgehens (Bertagnolli, 2020).
- Stufe 1 - Interne und externe Aktivitäten trennen: Hierbei handelt es sich um die wichtigste Phase im gesamten SMED-Prozess. Der zentrale Bestandteil dieses Abschnitts umfasst die Festlegung und Zuordnung der einzelnen Rüstvorgänge zu den beiden Kategorien (Shingö, 1985). Eine ablauforganisatorische Entkoppelung der Aktivitäten stellt die Basis der nachfolgenden Stufe dar (Aull, 2012).
- Stufe 2 - Konvertieren von internen in externe Vorgänge: In diesem Bereich erfolgt die systematische Verschiebung der Arbeitsinhalte (Bertagnolli, 2020). Eine rudimentäre Unterteilung in interne und externe Tätigkeiten ist zur Zielerreichung nicht ausreichend. Die Hauptaufgabe liegt in der wiederholten Überprüfung der Vorgänge sowie einer Identifikation von Möglichkeiten, um darauf aufbauend interne in externe Maßnahmen zu konvertieren (Shingö, 1985).
- Stufe 3 - Optimierung aller Aspekte des Setup-Vorgangs: Der letzte Schritt inkludiert die Synchronisation und kontinuierliche Verbesserung sämtlicher Einrichteoperationen (Aull, 2012). Die Stufen 2 und 3 müssen dabei nicht sequenziell ablaufen, sondern können auch parallelisiert werden (Shingö, 1985). Abschließend ist das entwickelte Ergebnis noch zu standardisieren (REFA, 2015).
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