Lean Layout Do's and Don'ts

Die Optimierung des Arbeitsflusses und die Minimierung von Verschwendung sind zwei der Grundelemente der Lean Manufacturing. Diese Konzepte spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung von Montagelinien.

Die Art und Weise, wie Arbeitsplätze und Werkzeuge angeordnet sind, kann sich auf Ergonomie, Produktivität und Durchsatz auswirken. Lean-Linien sollten der zunehmenden Produktvielfalt Rechnung tragen, ohne dass die Qualität darunter leidet oder Verschwendung in den Prozess gelangt. Unabhängig davon, ob es sich um eine Umgebung mit hohem Volumen und geringem Mix oder um eine Linie mit geringem Volumen und hohem Mix handelt, ist Flexibilität von entscheidender Bedeutung.

Leider haben viele Hersteller mit Problemen im Zusammenhang mit der Linienführung zu kämpfen. Ein Grund dafür ist, dass sich Produkte heute häufiger ändern. Viele Ingenieure zögern, ihre Montagelinien zu modifizieren, da eine Änderung des Linienlayouts oft ziemlich störend ist.

„Die gleichzeitige Produktion von mehr als einem Modell an einer Montagelinie stellt eine Reihe von Herausforderungen dar“, sagt Jeffrey Miller, PE, geschäftsführender Direktor bei Productivity Engineering Services LLC. „Da der Arbeitsinhalt für jedes der Modelle unterschiedlich sein wird, kann dies zu einem ungleichmäßigen Fluss entlang der Linie führen. Wenn die Linie nicht richtig ausbalanciert ist, kommt es am Ende zu einer Überbesetzung oder zur regelmäßigen Planung von Überstunden, um der Kundennachfrage gerecht zu werden.

„Mit zunehmendem Modellmix nimmt auch die Verbreitung von Teilen und Unterbaugruppen zu, die am Produktionsband präsentiert werden müssen“, bemerkt Miller. „Folglich sehe ich, dass viele Hersteller mit dem Problem kämpfen, wie sie am besten fünf Pfund Material in einen Drei-Pfund-Beutel unterbringen.

„Es ist kein einfacher Prozess, aber dieses Problem kann mit dem richtigen Materialmanagementsystem gelöst werden, etwa durch die Implementierung von Just-in-Time-Kitting, Sequenzierung und einer Strategie für kleine Chargen“, behauptet Miller. „Aber [das] erfordert erhebliche Vorabplanung und Know-how, um es richtig zu machen.“

Alt oder neu, groß oder klein; Es spielt keine Rolle. Hersteller in einer Vielzahl von Branchen stehen vor ähnlichen Problemen und Herausforderungen beim Linienlayout.

„Ich sehe ein paar Probleme“, sagt Art Smalley, Präsident von Art of Lean Inc. und ehemaliger Ingenieur bei Toyota Motor Corp. „Eines ist, wenn neue Prozesse oder Produktlinien in eine alte Anlage integriert werden.“ .

„Der Produktfluss wird in einen Raum eingezwängt, der nicht von Anfang an optimal ist“, erklärt Smalley. „Dies geschieht, um Geld auf dem Papier zu sparen. In der Realität entstehen jedoch tendenziell auch Kosten, die im Vorfeld nicht vollständig verstanden werden. Es erschwert nicht nur den Produktfluss, sondern auch den Informationsfluss, die Kommunikation und die tägliche Überwachung.

„Ein weiteres Problem, selbst in neueren Einrichtungen, besteht darin, dass die Grundrisse im Voraus nicht vollständig und detailliert geplant werden“, fügt Smalley hinzu. „Aus einer Höhe von 10.000 Fuß sieht alles gut aus. Aber wenn die tatsächliche Bewegung von Personen, Material, Transportmitteln und Produkten umgesetzt wird, treten die Probleme deutlicher zu Tage.“

Fertigungsingenieure sollten die Montagelinien ständig optimieren, um den Fluss zu maximieren und den Abfall zu minimieren. Tatsächlich muss dies Teil der täglichen oder wöchentlichen Gemba-Spaziergänge sein.

„Sie sollten nach Möglichkeiten suchen, wie Verschwendung wieder in Ihre Linie eingeschlichen werden kann“, sagt Drew Locher, Geschäftsführer von Change Management Associates. „Die Probleme hängen oft nicht mit dem Layout zusammen. Oftmals befolgen Bediener nicht die Standardarbeitskombination, auf deren Grundlage das Layout entworfen wurde, oder die Standardregeln für die Arbeit in Arbeit (WIP).

„Als Faustregel gilt: Wenn sich die Nachfrage erheblich verändert hat – nach oben oder nach unten –, sollten Sie Ihr Linienlayout sorgfältig prüfen“, fügt Locher hinzu. „Dies ist auch wichtig, wenn Sie Änderungen am Produktdesign vorgenommen haben.

„Beim Linienlayout geht es immer um den Fluss“, betont Locher. „Deshalb muss man zuerst die Arbeitskombination entwerfen, bevor man das Layout entwerfen kann.“

Fertigungsingenieure machen häufig mehrere Layoutfehler, die die Effizienz von Montagelinien beeinträchtigen. Zu wenig Flexibilität bei der Planung und die Nichteinbindung von Bedienern sind zwei Fehler, die vermieden werden sollten.

„Flexibilität ist immer wichtig“, sagt Locher. „Solange es sicher ist, versuchen Sie, alles auf Räder zu stellen und Schnellkupplungen zu verwenden. Wenn möglich, sollte eine Beleuchtung an den Arbeitsplätzen angebracht werden.

„Außerdem beziehen einige Ingenieure die Bediener nicht ausreichend in den Liniendesignprozess ein“, sagt Locher. „Wenn Toyota eine Layoutänderung vornimmt, holen sie sich immer Input von den Leuten, die an der Linie arbeiten.“

Es ist auch wichtig, Fragen der Materialhandhabung zu berücksichtigen, z. B. die Lagerung, Bewegung und Beförderung von Teilen.

„Der Standort der Ausrüstung ist statisch, aber der Material-, Personen- und Informationsfluss ist dynamisch und bei der Arbeit mit Layouts schwerer zu visualisieren“, sagt Smalley. „Ingenieure neigen dazu, das Layout aus der Sicht der Ausrüstung zu betrachten, während der tatsächliche tägliche Betrieb dynamische Ereignisse beinhaltet, die auf dem Papier schwerer zu erkennen sind. Es ist wie der Unterschied zwischen einem Foto und einem Film.“

„Viele Unternehmen versuchen, ihre Prozesse zu verbessern, übersehen dabei aber die Abläufe und umgekehrt“, fügt Swapnil Yeole, Lean Sales Engineer bei Lean Factory America, hinzu. „Einige Unternehmen arbeiten an ihren Abläufen und vernachlässigen den Prozess.

„Prozesse konzentrieren sich auf den Materialfluss“, erklärt Yeole. „Der Schwerpunkt des Betriebs liegt auf den von den Bedienern ausgeführten Aktionen. Zeitaufwand für nicht wertschöpfende Tätigkeiten wie Transportzeit, Materialhandhabungszeit, Entfernungen zwischen Arbeitsplätzen, Inspektion und Nacharbeit sind allesamt häufige Fehler.

„Ein Lean-basierter Ansatz (zellulare Fertigung) zielt darauf ab, die für das Material in der Anlage zurückgelegten Wege zu minimieren“, sagt Yeole. „Es stabilisiert die Durchlaufzeit während des gesamten Prozesses, beseitigt das Problem von Teileengpässen und konzentriert sich auf die Reduzierung des WIP-Bestands.

„Traditionelle Techniken wie die Flussanalyse konzentrieren sich auf Materialhandhabung und Raumnutzung, ignorieren jedoch die Chargengröße und den hohen Produktmix“, behauptet Yeole. „Ein Lean-Ansatz hilft Unternehmen, zwei wichtige Ziele zu erreichen: One-Piece-Flow und einen hohen Produktionsmix.“

Eine weitere Gefahr für eine effiziente Planung besteht darin, dass man nicht den Gesamtüberblick behält und dabei übersieht, wie sich die Montagelinie in das Gesamtlayout der Anlage einfügt. Wenn das Produkt beispielsweise von der Fertigung über die Lackierung und die Montage bis hin zur Prüfung und Lagerung der fertigen Waren fließt, ist es wichtig zu bestimmen, wo sich die Lade- und Entladestation der Baugruppe im Verhältnis zu diesem Fluss befindet.

„Die Festlegung des optimalen Standorts ist von entscheidender Bedeutung, um verschwendete Transporte und Überbestände zu vermeiden und eine synchrone Fertigung zu erreichen“, sagt Miller. „Ich bin ein großer Befürworter der Durchführung einer ordnungsgemäßen Materialfluss- und Produktflussanalyse, beispielsweise eines Spaghetti-Diagramms, um diese Entscheidung zu unterstützen.“

Laut Miller besteht ein weiterer häufiger Fehler, den Ingenieure beim Linienlayout machen, darin, „das CAD-System vor das Pferd zu setzen“. „Es ist verlockend, mit der Entwicklung eines CAD-Layouts zu beginnen, bevor man seine Hausaufgaben gemacht hat“, betont er.

„Allerdings rate ich [Ingenieuren] davon ab“, sagt Miller. „Wenn es darum geht, Ihr Haus zu streichen, liegen etwa 80 Prozent eines professionellen Malerauftrags in der Vorbereitung. Ebenso ist eine ausreichende Vorbereitungsarbeit der Schlüssel zum erfolgreichen Aufbau einer Montagelinie.

„Dazu gehört die Bildung eines funktionsübergreifenden Teams, die Festlegung spezifischer Ziele und Vorgaben, das Sammeln von Daten zu Volumina, Modellmischungen, Arbeitsinhalten, Zykluszeiten, Ausfallzeiten, Teileverpackungen und die Entwicklung von Prozessflussdiagrammen“, erklärt Miller. „Wenn man sich in den CAD-Entwurf vertieft, ohne einer robusten Entwurfsmethodik zu folgen, kann dies zu einer unausgegorenen Lösung führen, die nach der Installation eine kostspielige Überarbeitung erfordert.“

Funktionsübergreifende Designteams sollten Schlüsselfiguren des Produktionsteams umfassen. „Diese Leute verfügen über eine Fülle von Stammeskenntnissen“, betont Miller. „Die Erfassung, wie die Produkte tatsächlich hergestellt werden, welche Arbeitsmethoden zur Erledigung verwendet werden und welche Probleme und Mängel das aktuelle Layout aufweist, sind unschätzbar wertvolle Informationen, die für die erfolgreiche Gestaltung des zukünftigen Staatslayouts erforderlich sind.

„Die Förderung der aktiven Beteiligung und Beteiligung wichtiger Mitarbeiter führt nicht nur zu einer besseren Linienbalance und Layoutlösung, sondern es wird auch viel weniger Widerstand geben, wenn es an der Zeit ist, den Plan umzusetzen“, bemerkt Miller. „[Betreiber] werden die Verantwortung für das Layout übernehmen, das sie mitentwickelt haben.“

„Wenn man den Kunden in den Mittelpunkt stellt und über ein gutes Verständnis des Marktes verfügt, etwa über die Entwicklung oder Änderung von Erwartungen, gepaart mit einem systematischen und ganzheitlichen Ansatz, werden die besten Gesamtergebnisse erzielt“, fügt Andreas Hassold, Connected Industry Consultant bei Bosch Rexroth Corp., hinzu.

„Elemente wie Lebenszyklusplanung, flussorientiertes Layout, Risikoanalyse und Wertstromdesign müssen zusammenwirken“, sagt Hassold. „Die frühzeitige Einbindung der Bediener ist für die Akzeptanz bei der Einführung neuer Prozesse und Technologien von größter Bedeutung und wird wichtige Erkenntnisse für die Linienentwicklung liefern.“

Ein Lean-basierter Ansatz für das Linienlayout unterscheidet sich von herkömmlichen Techniken. Lean-Layouts verwenden beispielsweise häufig eine Art Andon-System, um Probleme wie den Produktionsstatus, Qualitätsprüfungen und Anomalien zu beheben.

Lean-Layouts stützen sich auch stark auf Produkt- und Prozessplanungsmethoden (3P).

„Wir nennen es Produktionsvorbereitung“, sagt David Pate, Vizepräsident der TBM Consulting Group. „Dabei handelt es sich um einen Layoutentwurf, der entweder für eine einzelne Arbeitszelle oder eine ganze Anlage gelten kann.“

Laut Pate sollte jedes Layoutprojekt, das diese Methode verwendet, die folgenden Kriterien berücksichtigen:

„Eine weitere bewährte Methode zur Erstellung eines schlanken Layouts ist die Verwendung eines Lineside-Back-Ansatzes zur Gestaltung des Materialflussprozesses“, sagt Miller. „Dies erfordert einen detaillierten Plan für jedes Teil, angefangen beim Betreiber über die Pipeline bis hin zum Lieferanten mit dem Ziel, Verschwendung zu vermeiden und den Betreiber zu unterstützen.

„Durch die bedienerfreundliche Präsentation von Teilen und Geräten kann Verschwendung am Arbeitsplatz vermieden werden“, behauptet Miller. „Um das gesamte Material innerhalb der Stationshülle zu präsentieren, können verschiedene Techniken genutzt werden. Eine besteht darin, kleine modulare Behälter zu verwenden, die auf Fließregalen oder maßgeschneiderten Präsentationsgeräten für Rohre und Verbindungen ausgestellt sind.

„In Fällen, in denen zu viele Varianten vorhanden sind, um in die Station zu passen, oder die Teile zu groß sind, um in einen kleinen Behälter zu passen, können sie dem Bediener in einem sequenzierten Wagen präsentiert werden“, erklärt Miller. „Dadurch kann der Bediener alle Teile von einem einzigen Ort aus holen, anstatt zwischen mehreren verschiedenen großen Schüttgutbehältern herumlaufen und suchen zu müssen.“

Kitting-Teile werden auch häufig in Lean-Layouts verwendet. Diese Technik verbessert die Teilepräsentation für den Bediener, reduziert verschwendete Bewegungen und eliminiert die Lagerhaltung an der Produktionslinie. Es verringert auch die mentale Belastung und verbessert dadurch die Qualität, indem das Risiko des Einbaus eines falschen Teils minimiert wird.

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