8 Arten der Verschwendung im Lean in der Industrie-4.0-Fabrik. Was Daten zeigen und was Sie im System nicht sehen

Die 8 Arten der Verschwendung im Lean lassen sich sowohl in der Produktionshalle als auch in Produktionsdaten erkennen. MES, SCADA, OEE oder WMS können – je nach Umfang der Implementierung – Stillstände, wachsenden WIP, Abweichungen und den Materialfluss sichtbar machen. Sie erklären jedoch nicht automatisch, warum ein Bediener eine unnötige Bewegung ausführt, warum eine bestimmte Freigabe existiert oder warum Wissen über ein wiederkehrendes Problem nicht die richtige Person erreicht. Daten verkürzen daher den Weg zur Ursache, die Diagnose erfordert aber weiterhin die Beobachtung des Prozesses.

Für einen Produktionsleiter ist eine Muda-Liste dann nützlich, wenn sie zu einer Entscheidung führt: Wo entsteht der Verlust, welche Spur hinterlässt er und was muss geändert werden?

Taiichi Ohno beschrieb die sieben klassischen Verschwendungsarten des Toyota Production System: Überproduktion, Warten, Transport, Überbearbeitung, Bestände, unnötige Bewegung sowie Fehler und Nacharbeit. Das Lean Enterprise Institute weist darauf hin, dass die achte Verschwendungsart – ungenutztes Potenzial der Menschen – später mit der Weiterentwicklung von Lean ergänzt wurde.

Die 7 Arten von Muda und die 8 Arten der Verschwendung im Lean sind daher keine widersprüchlichen Klassifizierungen. Die zweite erweitert die erste um das Wissen und die Fähigkeiten der Mitarbeitenden. Muda bezeichnet eine Tätigkeit, die Ressourcen verbraucht, ohne einen Wert für den Kunden zu schaffen.

Toyota beschreibt TPS anhand von zwei Säulen: Jidoka und Just-in-Time. Bei Jidoka soll eine Abweichung erkannt werden, und der Prozess kann gestoppt werden, damit ein Fehler nicht weitergegeben wird und sein erneutes Auftreten verhindert werden kann. Für die Digitalisierung folgt daraus, dass Automatisierung einen verstandenen Prozess unterstützen sollte, anstatt eine unnötige Tätigkeit zu verfestigen.

Eine 2022 in Procedia CIRP veröffentlichte Übersicht stellte acht Lean-Verschwendungskategorien Technologien der Industrie 4.0 gegenüber, darunter IIoT, Big Data, Cloud, autonome Roboter und Systemintegration. Für die 8 Arten der Verschwendung im Lean beschreiben die Autoren Zusammenhänge zwischen Technologien und der Reduzierung konkreter Verschwendungsarten – nicht ein einzelnes System, das das gesamte Problem löst. Die Tabelle funktioniert ähnlich: Sie hilft dabei, Daten für die Analyse auszuwählen, ersetzt aber keine Diagnose.

Unter den 8 Arten der Verschwendung im Lean ist Überproduktion tückisch, weil ein lokaler KPI gut aussehen kann. Eine Maschine erfüllt den Plan, während der Puffer vor der nächsten Operation wächst. Toyota beschreibt Just-in-Time als Herstellung dessen, was benötigt wird, genau dann, wenn es benötigt wird, und in der benötigten Menge. Vergleichen Sie daher den Output des Arbeitsplatzes mit dem Bedarf des nächsten Prozesses und dem WIP. MES oder APS kann bei der Synchronisierung helfen, falsch konfigurierte Regeln können Überproduktion jedoch ebenso effizient verfestigen.

Eine weitere der 8 Arten der Verschwendung im Lean betrifft die Zeit, in der eine Maschine, ein Mensch, Material oder eine Information nicht zum nächsten Schritt weitergeht. Ein System kann einen Stillstand präzise erfassen, doch das PLC-Signal allein erklärt nicht, ob Materialmangel, eine Störung, ein Rüstvorgang oder eine Qualitätsentscheidung die Ursache war.

ISA-95 beschreibt Modelle und den Informationsaustausch zwischen Steuerung, Produktionsoperationsmanagement und Geschäftssystemen. Bei der Muda-Analyse muss ein technisches Signal deshalb häufig mit Auftrag, Produkt, Charge oder Ereignisursache verknüpft werden.

Bei den 8 Arten der Verschwendung im Lean reicht die reine Messung von Transport oder Bestand häufig nicht aus. WMS, RFID oder RTLS zeigen den Standort des Materials und seine Route, erklären aber nicht, warum dieser Weg existiert.

Bei den 8 Arten der Verschwendung im Lean kann ein Puffer vor einem Arbeitsplatz aufgrund einer zu großen Losgröße, eines geringeren Durchsatzes der nächsten Operation, von Störungen oder eines Qualitätsproblems wachsen. Vergleichen Sie WIP mit Zykluszeiten, Stillständen, Rüstvorgängen und dem Tempo benachbarter Prozesse.

Die 8 Arten der Verschwendung im Lean betreffen auch den Informationsfluss. Wenn ein Bediener eine Chargennummer in ein Formular eingibt, der Teamleiter sie in eine Tabelle überträgt und dieselbe Information später manuell in das ERP eingegeben wird, hat die Integration ein klar definiertes Ziel.

Wenn das System dagegen drei Freigaben automatisiert, obwohl keine davon noch eine Entscheidung beeinflusst, wird der Prozess zwar schneller, der unnötige Schritt bleibt jedoch bestehen. Vor der Automatisierung muss geprüft werden, ob die Tätigkeit überhaupt notwendig ist.

Nicht alle 8 Arten der Verschwendung im Lean lassen sich in einem Dashboard finden. Eine PLC zeigt nicht, dass ein Bediener mehrmals pro Stunde ein Etikett holen muss oder nach einem Werkzeug sucht. Hier sind die Beobachtung des Arbeitsplatzes, ein Gemba Walk oder ein Spaghetti-Diagramm erforderlich.

Ähnlich verhält es sich mit dem ungenutzten Potenzial der Menschen. Ein Bediener kennt möglicherweise die Ursache einer wiederkehrenden Störung, doch diese Information erreicht den Technologen oder die Instandhaltung nicht. Digitaler Andon und ein Kaizen-Workflow können Meldungen effizienter machen, ersetzen aber nicht das Gespräch mit den Menschen, die dem Prozess am nächsten sind.

Bei den 8 Arten der Verschwendung im Lean zeigt die Anzahl der NOK-Teile lediglich das Ausmaß eines Problems, nicht seine Quelle. Mehr Erkenntnis bringt die Verknüpfung des Qualitätsergebnisses mit Chargen- oder Teilenummer, Maschine, Rezeptur, Fertigungszeit und Prozessparametern.

SPC, Traceability, Prozesssensoren oder Machine Vision helfen dabei, die Analyse einzugrenzen, wenn das Qualitätsergebnis mit der richtigen Stelle und dem richtigen Zeitpunkt im Prozess verknüpft werden kann. Traceability-Systeme können auf diese Weise die Produkthistorie mit Prozess- und Qualitätskontrolldaten verbinden.

Ein hypothetisches Beispiel für die 8 Arten der Verschwendung im Lean: Vor einer Prüfstation wächst kontinuierlich die Warteschlange aus Halbfertigprodukten. Die vorherige Operation erfüllt ihren Plan, daher sieht ihr Ergebnis korrekt aus.

Die Prüfung wartet jedoch auf eine Qualitätsentscheidung. Ein Teil der Produkte geht zur Nacharbeit zurück, wodurch zusätzlicher Transport entsteht, während der vorherige Arbeitsplatz trotz fehlender Abnahme weiterproduziert. An einer Stelle treten Bestände, Warten, Fehler und Überproduktion gleichzeitig auf.

Genau deshalb müssen die 8 Arten der Verschwendung im Lean im gesamten Fluss bewertet werden und nicht als acht voneinander unabhängige Punkte auf einer Checkliste.

Eine 2023 im Quality Management Journal veröffentlichte Studie basierte auf drei Fallstudien schwedischer Produktionsunternehmen, die Lean-Praktiken automatisierten. Die Autoren identifizierten Digital Waste in den untersuchten Praktiken im Zusammenhang mit JIT, der Automatisierung von Rüstvorgängen und der digitalen Beteiligung von Kunden.

Drei Fälle aus einem einzigen Land zeigen nicht das Ausmaß des Phänomens in der polnischen Industrie. Sie sind jedoch eine nützliche Warnung bei der Arbeit an den 8 Arten der Verschwendung im Lean. Ähnliche Risiken sollten bei Daten gesucht werden, die ohne definierten Verwendungszweck gesammelt werden, bei doppelten Dashboards, Alarmen ohne Verantwortlichen für die Reaktion oder Berichten, die keine Entscheidung beeinflussen.

Diese Beispiele übertragen das Konzept des Digital Waste auf typische Informationsprozesse in einem Werk und sind keine direkt aus der Studie übernommene Liste. Bevor Sie eine Datenquelle hinzufügen, legen Sie fest, welche Entscheidung der Nutzer nach Erhalt dieser Information anders treffen wird.

Beginnen Sie mit einem Problem, zum Beispiel wachsendem WIP, Rework, häufigen Stillständen oder einer langen Durchlaufzeit eines Auftrags. Bestimmen Sie, wo der Verlust entsteht und welche Daten ihn bestätigen können.

Prüfen Sie, ob die Informationen bereits in PLC, SCADA, MES, ERP, WMS oder im Qualitätssystem vorhanden sind. Verbinden Sie technische Signale mit dem Produktionskontext und dem Wissen der Bediener. Nachdem die Ursache bestätigt wurde, können Sie über eine Änderung der Arbeitsorganisation, eine Integration oder Automatisierung entscheiden.

Verantwortlich für das Problem sollte weiterhin der Bereich sein, der für das Prozessergebnis zuständig ist. IT und Automatisierung liefern Daten und Integrationen, doch die Priorität ergibt sich aus den Anforderungen der Produktion.

Bei der Arbeit an den 8 Arten der Verschwendung im Lean ist MES dann hilfreich, wenn der Ablauf der Maschinenarbeit mit Auftrag, Produkt, Charge, Bediener oder Qualitätsergebnis verknüpft werden muss. OEE unterstützt die Analyse von Verfügbarkeit, Leistung und Qualität, WMS den Materialfluss und SCADA den Prozesszustand.

Das explitia Produktionsportal ermöglicht unter anderem die Erfassung von Aufträgen, OEE-Monitoring, Reporting, Traceability, die Erfassung von Prozessdaten und die Integration mit ERP. Der Umfang der Lösung kann schrittweise erweitert werden, beginnend mit einem ausgewählten Produktionsbereich.

Die 8 Arten der Verschwendung im Lean beschreiben weiterhin Probleme, die aus der klassischen Produktion bekannt sind. Digitale Systeme haben vor allem die Möglichkeiten verändert, diese zu messen, Daten miteinander zu verknüpfen und Ursachen schneller einzugrenzen.

Bei den 8 Arten der Verschwendung im Lean sollte ein Projekt daher mit einer konkreten Verschwendung, einem Prozessverantwortlichen, verfügbaren Daten und einer Kennzahl für den Effekt beginnen. Erst danach lässt sich beurteilen, ob MES, OEE, SCADA, WMS, eine Integration oder eine Änderung der Arbeitsorganisation benötigt wird.

Die 8 Arten der Verschwendung im Lean sind Überproduktion, Warten, Transport, Überbearbeitung, Bestände, unnötige Bewegung, Fehler und Nacharbeit sowie ungenutztes Potenzial der Mitarbeitenden. Die ersten sieben gehen auf die klassische Liste von Taiichi Ohno zurück, die achte wurde später ergänzt.

Die ursprüngliche Klassifizierung im Zusammenhang mit dem Toyota Production System umfasste sieben Verschwendungsarten. Die 8 Arten der Verschwendung im Lean erweitern diese ursprüngliche Klassifizierung: Das ungenutzte Potenzial der Mitarbeitenden wurde später mit der Weiterentwicklung von Lean ergänzt.

Nein. OEE konzentriert sich auf Verfügbarkeit, Leistung und Qualität. Unnötiger Transport, Bewegungen von Mitarbeitenden, übermäßige Bestände oder ungenutztes Wissen des Teams werden unter anderem nicht direkt erfasst.

Nein. Studien beschreiben Digital Waste, also digitale Tätigkeiten, die keinen Wert schaffen. Automatisierung kann daher auch einen Prozess beschleunigen, der unnötige Schritte enthält.