Einführung von Digital Shopfloor Management – Ihr Weg zur vernetzten Fabrik

Immer mehr Unternehmen setzen auf Shopfloor Management, um die Leistung ihrer Produktion zu verbessern und Beschäftigte in Verbesserungsaktivitäten einzubinden.

Dieser Artikel beschreibt, was es zur Digitalisierung des Shopfloors braucht und auf was es bei der Einführung von Digital Shopfloor Management ankommt.

Dabei wird die Einführung in drei Phasen unterteilt:

1. Voraussetzungen und Analyse der Produktion
2. Gestaltung von Digital Shopfloor Management Systemen
3. Einführung und Training

Einleitung

Im Zuge der Digitalisierung der Produktion werden Digital Shopfloor Management Systeme als Wegbereiter der vernetzten Fabrik beschrieben (1). Dabei verknüpft das Digital Shopfloor Management vorhandene digitale Prozessinformationen, wie z.B. Auftrags-, Zustands- und Produktdaten, auf intelligente Art und Weise und stellt sie den Beschäftigten sowie Führungskräften in der Produktion zur Verfügung.

Geht es um die Erkennung/ Identifizierung von Abweichungen während der Produktion, erleichtert das Digital Shopfloor Management als Shopfloor Software den Beschäftigten durch die vernetzten Datenströme die Arbeit sehr. Verstanden werden kann es daher als eine Art „Brücke“ zwischen der digitalen Welt cyberphysischer Systeme (CPS) und dem klassischen, von Mitarbeitern getriebenen Verbesserungsprozess.

Im Folgenden erfährst du, wie sich Digital Shopfloor Management Systeme gestalten lassen und worauf bei der Einführung zu achten ist.

Voraussetzungen und Analyse der Produktion

Damit das ganze Potenzial des Digital Shopfloor Management ausgeschöpft werden kann, müssen drei Voraussetzungen erfüllt sein:

• Basisstabilität: Stabile, wiederholbare Abläufe, die sich standardisieren lassen – zu niedrige Prozessfähigkeit sorgt für schwankenden Qualität von Abweichungen und Wirksamkeit der Sofortmaßnahmen
• Standardisierung: Standards sind wichtig, um zu wissen, wann ein Prozess gut läuft und wann nicht. Standards bilden die Basis für Ziel- und Grenzwerte im Digital Shopfloor Management und sind damit ein wichtiger Baustein für Transparenz
• IT-Infrastruktur: Die Shopfloor Software bedarf großen Bildschirmen auf dem Shopfloor mit Zugang zu einem Browser (z.B. über Mini-PC), sowie einer stabilen Netzwerk- und Internetverbindung

Um das System individuell an den Shopfloor eines Unternehmens anpassen zu können, bedarf es einer Analyse. Hierfür werden die Organisations- und Meeting-Struktur, Problemlöseprozesse, verwendete Kennzahlen, sowie die bereits bestehende IT-Infrastruktur genauer betrachtet.

Analyse der Organisations- und Meeting-Struktur und Problemlöseprozesse

Um das Shopfloor Management digital an die individuellen Gegebenheiten anzupassen, werden bei der Analyse der Organisations- und Meeting-Struktur folgende Themen genauer betrachtet:

• Wie sieht die Organisationsstruktur (Organigramm) aus?
• Welche Regelkommunikation gibt es? Z.B. Shopfloor Level 1 (Teamleitung – Werker), Shopfloor Level 2(Abteilungsleitung – Teamleitung)
• Welche Inhalte werden dort besprochen? Z.B. Kennzahlen, Abweichungen, Fehler, Maßnahmen, etc.
• Wie wird die Regelkommunikation zeitlich kaskadiert? Wie baut die Regelkommunikation aufeinander auf?

Daneben werden auch die Problemlöseprozesse analysiert. Dabei ist wichtig zu klären, ob eine nachvollziehbare Problemlösung seitens Dritter eingefordert wird (Z.B. von Kunden), welche Anforderungen es an die Problemlösung gibt und wie diese bisher im Unternehmen durchgeführt wurde.

Zusammen mit der TU Darmstadt wurde dazu ein Analysebogen entwickelt, der eine strukturierte Aufnahme dieser Informationen unterstützt.

Analyse der IT-Infrastruktur

Neben der bereits beschriebenen Voraussetzung für IT-Infrastruktur gilt es in der Analyse ein Verständnis zu schaffen, auf welchen Daten die verwendeten Kennzahlen basieren, ob und wie die Abläufe bereits automatisiert sind und in welchem Format sie vorliegen.

Sind die Informationen komplexer, kann die an der TU Darmstadt entwickelte Wertstromanalyse 4.0 verwendet werden (siehe Bild).

Mit dieser können neben Materialflüssen auch „erweiterte informationslogistische Prozesse“ einer Produktion erfasst, visualisiert und analysiert werden“ (1)

Daraus lässt sich ableiten,

• welche Daten
• an welcher Stelle
• wie oft erfasst werden
• und wofür diese verwendet werden.

Gestaltung von Digital Shopfloor Management Systemen

Hierbei gilt es, zwei Szenarien zu unterscheiden:

1. Die Gestaltung von Digital Shopfloor Management auf der Basis eines bereits etablierten analogen Shopfloor Managements (Pen & Paper)
2. Die Gestaltung von Digital Shopfloor Management ohne ein bereits etabliertes SFM

Die Gestaltung von Digital Shopfloor Management auf der Basis eines bereits etablierten analogen Shopfloor Managements

Der erste Schritt ist die Überführung der bisher verwendeten Kennzahlen ins Digital Shopfloor Management. Dabei ist es wichtig die Kennzahlen genau zu spezifizieren, u.a.

• Bezeichnung der Kennzahl, z.B. „Ausbringung Linie 1“
• Verwendung der Kennzahl in der Organisation (in welchen Bereichen und auf welchen Ebenen wird diese Kennzahl betrachtet?)
• In welcher Einheit wird die Kennzahl gemessen?
• Was sind Ziel- und Grenzwerte der Kennzahl?
• Was ist die Datenquelle für die Kennzahl? (Hier kann man grundsätzlich zwischen manueller Eingabe im System, Aggregation der Kennzahl und Datenquelle Drittsystem unterscheiden)
• Was ist das Erfassungsintervall? (Schichtweise, Täglich, Monatlich, …)

Dabei sollte immer von der Shopfloor Besprechung über die benötigten Kennzahlen zu den Datenquellen gearbeitet werden – nicht andersherum! Nur weil man aus einer Datenquelle diverse Kennzahlen ausleiten kann, helfen diese nicht unbedingt im Shopfloor Management.

Sind die Kennzahlen spezifiziert, so werden sie in der Shopfloor Software konfiguriert. Gerade das Anbinden von Datenquellen – früher eine aufwendige Tätigkeit – geht mit der richtigen Shopfloor Software schnell und aufwandsarm.

In einem nächsten Schritt werden die Voraussetzungen für die Analyse geschaffen. Dreh- und Angelpunkt sind die zu erfassenden Abweichungen im Digital Shopfloor Management. Jede erfasste Abweichung bietet die Möglichkeit weitere Daten für spätere Analysen mitzugeben, z.B.

• Abweichungskategorie (fehlendes Material, Montagefehler, Werkzeug defekt, etc.)
• Produkt und Variante
• Wertstrom, Linie, Maschine, Arbeitsplatz

Hierbei ist es wichtig so wenig wie möglich und so viel wie nötig zu erfassen. Denn je mehr man erfasst, desto aufwendiger wird die Eingabe jeder neuen Abweichung. Auf der anderen Seite lässt sich später mehr und tiefer analysieren.

Schlussendlich werden die Regelkommunikation und Eskalationsregeln in der Shopfloor Software abgebildet. Dabei werden für jeden Bereich und für jede Ebene die Meetings mit einer Agenda angelegt (hier bietet die Digitalisierung eine tolle Gelegenheit einer Standardisierung). Darüber hinaus wird spezifiziert, wann Abweichungen und Maßnahmen an die nächsthöhere Ebene eskaliert werden.

Die Abbildung zeigt, wie Kennzahlen von der Teamleitung zur Betriebsleitung hoch aggregiert werden, um jeder Ebene die richtigen Reports zur Verfügung zu stellen. Abweichungen und Maßnahmen werden nach definierten Regeln (oder bei Bedarf) eskaliert.

Die Regelkommunikation selbst folgt dem Shopfloor Management Regelkreis. Die Abbildung illustriert die wichtigsten Elemente des Regelkreises und wie diese in die Regelkommunikation eingebunden werden können.

Hier werden die verschiedenen Elemente dargestellt, die im digitalen Shopfloor Management zur Erweiterung des analogen Shopfloor Managements verwendet werden. Diese sollen eine optimale Datenverfügbarkeit gewährleisten.

Kommt es beispielsweise während der Produktion zu Abweichungen, wird dies durch digitale Andon-Anzeigen, oder auch durch die Visualisierung von Kennzahlenabweichungen schnell erkannt. Ein weiterer großer Vorteil besteht in der Tatsache der Zeitgewinnung, die durch den Wegfall des manuellen Eintragens von Kennzahlen begründet liegt – denn dies übernimmt nun das System!

Kennzahlen aus Datenquellen werden auf die jeweilige Ebene aggregiert und können dort jederzeit (und von überall aus) aufgerufen werden. Das Digital Shopfloor Management System erkennt Abweichungen automatisch und stellt diese in der Regelkommunikation bereit.

Daneben verleiht die Digitalisierung der systematischen Problemlösung, sowie dem PDCA-Ablauf durch eine ständige Datenverfügbarkeit die Möglichkeit einer assistierenden Funktion. So können unterschiedliche Problemlösungsmethoden digital hinterlegt werden und durch Erklärungen beim Bearbeiten der Problemstellung und Finden der Lösungen unterstützen.

Die Gestaltung von Digital Shopfloor Management ohne ein bereits etabliertes SFM

Besteht im Unternehmen noch kein (analoges) Shopfloor Management, müssen zusätzlich zu den bereits beschriebenen Schritten bezüglich zur Einführung des Digital Shopfloor Management noch weitere Themen bedacht werden.

Hierzu zählen:

• die erwähnte Stabilisierung und
• die Standardisierung des betroffenen Prozesses

In den meisten Fällen ist an dieser Stelle ein Führungswandel notwendig. Dies bedeutet konkret, dass die Führungskraft mehr Zeit in der Produktion (dem Ort der Wertschöpfung) verbringt, damit eine „Go-&-See-Mentalität“ entsteht.

Dies bezweckt nicht nur, dass sich die Führungskraft selbst vor Ort ein Bild über die Situation verschafft, sondern sie die Mitarbeiter auch bei der Problemlösung unterstützt. Dabei soll eine konkrete Verbesserungsrichtung der leitenden Person vorgegeben werden – jedoch nicht den Lösungsweg im Detail, wodurch ihr eine Coach-ähnliche Funktion zukommen soll.

Darüber hinaus muss die Regelkommunikation als zentraler Informationsaustausch aktiv eingefordert werden. Dies kann durch eine Shopfloor Software unterstützt werden (durch Visualisierung welche Meetings stattgefunden haben und ob alle wichtigen Punkte besprochen wurden), nicht desto trotz Bedarf es der klaren Einforderung durch das Management.

Alle weiteren Schritte entsprechen dem ersten Szenario.

Einführung und Training

Für die Einführung des Digital Shopfloor Managements können klassische Change-Management-Instrumente eingesetzt werden. Es empfiehlt sich, zunächst einen Pilotbereich auszuwählen, von dem aus das System in weitere Bereiche des Unternehmens ausgerollt wird.

Dabei ist es wichtig, die Beschäftigten von Beginn an miteinzubeziehen, um auch die Akzeptanz, dem neuen System gegenüber, zu erhöhen und eine erfolgreiche Umsetzung zu ermöglichen. Dies ersetzt jetzt doch keine Schulungen der Mitarbeiter!

Es müssen methodische Kompetenzen geschult werden, sowie das fachliche Know-how zum richtigen Umgang mit den Informationen gestärkt werden. In dieser Phase ist es sinnvoll, sich ein Feedback der Nutzer zu holen, was dringendst beachtet werden sollte, um so eine Frustration der Nutzer zu verhindern.

Zusammenfassung

Um ein Unternehmen erfolgreich in ein Digital Shopfloor Management zu überführen, gibt es einige Punkte zu beachten. Das hier beschriebene Vorgehen zur Umsetzung zeigt die wichtigsten Schritte – jedoch muss immer individuell entschieden werden, wie dies am besten gelingt.

Dennoch ist eine erste Analyse der Prozesse und der technischen Daten grundsätzlich notwendig, um eine Grundlage für die Einführung zu schaffen. Daneben ist die Einbindung der Beschäftigten in diesen Prozess ein wichtiger Baustein.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie dies individuell für Ihr Unternehmen aussehen kann, dann sprechen Sie uns an.

(1) Meißner, Alyssa, Hertle, Christian and Metternich, Joachim. „Digitales Shopfloor Management – Ihr Weg zur vernetzten Fabrik“ Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, vol. 113, no. 5, 2018, pp. 281-284. https://doi.org/10.3139/104.111905