Das Scheitern verhindern mit MES und Lean Manufacturing

Deutschland steht angesichts der massiven Investitionen Chinas und anderer aufstrebender Nationen bei gleichzeitig eigenem Stillstand vor großen Herausforderungen.
Am Ende des Tages ist es nicht (nur) die Schuld der produzierenden Unternehmen, wenn in den Zeiten des enormen Wandels die eigene Zukunftsfähigkeit verloren geht.

Alle Welt jubelt den fernen Visionen einer Industrie 4.0 zu, dabei müssen viele Produktionsunternehmen oft erst einmal grundsätzliche Hausaufgaben im Sinne von Lean Manufacturing erledigen. Wer das aber nicht tut, wird spätestens bis 2030 auf eine von 6 Arten / Ebenen gescheitert sein. Hier muss aber auch Politik zum Erfolgspartner werden.
Dieser Beitrag zeigt Wege auf, das Scheitern in der Breite zu verhindern.

Chinas Megainvestitionen und Deutschlands Stillstand

Bevor wir uns im Detail mit der Zukunftsfähigkeit des produzierenden Mittelstands in Deutschland beschäftigen, sollen einige Fakten den enormen Handlungsdruck deutlich machen. China plante 2014 für die Modernisierung der chinesischen Industrie mit Investitionen von 1,2 Billionen Euro (für drei Jahre).

Zugleich hat eine Studie von KfW Economic Research für Deutschland darauf hingewiesen, dass die Alterung der Entscheider die Investitionen bremst und wir zum Teil unter Berücksichtigung von Abschreibungen sogar auf negative Investitionen hinauslaufen. Parallel wird in Deutschland auch die Politik oft zum Erfolgsverhinderer, z.B. durch ein zu enges Steuer-, Erbschafts- oder Arbeitsrecht.

Wer also über unsere Zukunftsfähigkeit philosophiert, tut dies vor dem Hintergrund eines zunehmenden komparativen Wettbewerb-Nachteils Deutschlands.

Abb. 1: Chinas Investitionen und Deutschlands Stillstand

Industrie 4.0 – eine Vision nur für Hightech-Unternehmen?

Und angesichts dieser Fakten tut sich in Deutschland eine absurde Kluft auf. Auf YouTube und anderen Kanälen werden faszinierende technische Visionen zu Cyber Physical Systems (CPS) aufgezeigt mit autonomen Robotern und Produkten, die ihren Weg durch die Welt selbstbestimmen.

Zugleich hat diese Welt oft mit der Realität wenig zu tun, in der heute noch viele Unternehmen verharren. Für diese Unternehmen ist eine solche Hightech-Industrie 4.0 eine so unrealistische Perspektive, dass sie sich erst gar nicht auf den Weg machen. Das ist tragisch, denn auch diese Unternehmen müssen sich auf den Weg machen, damit sie bis 2030 nicht verschwunden sind.

4.0 reloaded – Vernetzung/Kollaboration für mehr Flexibilität/Effizienz!

Lassen Sie uns aber zunächst einmal einen praktischen Blick auf das werfen, was Industrie 4.0 für produzierende Unternehmen eigentlich bedeutet. Dazu sehen wir uns an, was die Plattform Industrie 4.0 über das Zukunftsprojekt der Bundesregierung sagt. Dort ist die Rede von „einer neuen Stufe der Organisation und Steuerung der gesamten Wertschöpfungskette“. Und etwas später heißt es: „Basis ist die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in Echtzeit durch Vernetzung aller an der Wertschöpfung beteiligten Instanzen sowie die Fähigkeit, aus den Daten den zu jedem Zeitpunkt optimalen Wertschöpfungsfluss abzuleiten“ (Blogeintrag der Plattform Industrie 4.0).

Weder in diesen Auszügen noch im Rest der vom Lenkungskreis abgestimmten Darstellung ist die Rede von futuristischen CPS oder anderen hypertechnologischen Innovationen – es geht um Organisation und Vernetzung. Einfacher gesagt, müssen wir uns einmal mehr bewusst werden, welches Ziel wir mit den aktuell gelebten Fertigungsprozessen verfolgen, und wie wir diese durch mehr Transparenz und ggf. Umorganisation noch effizienter und flexibler machen können.

6 Baustellen, an denen die Zukunftsfähigkeit Richtung 4.0 scheitert

Wenn wir Industrie 4.0 in diesem Sinne für den Moment mit einer perfekten Produktion im obigen Sinne gleichsetzen und das abgleichen mit der Realität, dann erkennen wir sechs Baustellen, die auf dem Weg zur Perfektion zu bewältigen bzw. nacheinander zu perfektionieren sind:

  1. Die Status-Quo-Analyse als notwendiger Ausgangspunkt
  2. Die Produktion als Erfolgsbasis
  3. Die Produktionssteuerung für Optimierungen im kurzen Zeithorizont
  4. Die Produktionsplanung für Optimierungen im mittleren Zeithorizont
  5. Das Produktionsmanagement / -controlling, u.a. für die Schwachstellen-Analyse
  6. Die Kontinuierliche Verbesserung des Produktionssystems mit Ziel-Ist-Abgleich

Auf jeder dieser Ebenen sind die Hausaufgaben vor den fernen Visionen zu erledigen.
Umgekehrt formuliert ist jede Ebene ein möglicher Grund für das Scheitern, wenn die Hausaufgaben nicht erledigt werden. Zugleich sind erledigte Hausaufgaben aber auch die Basis für realisierbare Visionen. Industrie 4.0 ist dann kein futuristischer Zuckerguss, sondern das Ergebnis einer organischen, sukzessiven Optimierung, die auch den Reifegrad des Unternehmens berücksichtigt.

Der Einstieg in die Optimierung ist auf allen Stufen möglich, man kann umgekehrt formulieren, dass auch ein Scheitern auf allen Stufen möglich ist, wenn die jeweils notwendige Optimierung nicht erfolgt. Insofern beleuchten wir im Folgenden Erfolg oder Scheitern für die Handlungsbereiche 1 – 6.

Abb. 2: Gipfelaufstieg über sechs Stufen

Erfolg oder Scheitern 1: Ausreichende Klarheit über den Ist-Zustand („Status-Quo“)

Vielen Unternehmen ist nicht ausreichend transparent, welche Verbesserungspotenziale und Verbesserungsnotwendigkeiten ihre Produktion aufweist. Die Status-Quo-Analyse ist daher der erste Schritt auf dem Weg zur perfekten Produktion. Die Analyse kann z.B. auf einer Wertstromanalyse basieren, bei der sowohl der Produktionsprozess als auch die steuernden Informations- und Planungsabläufe inklusive der vorhandenen IT-Systeme, Tools etc. betrachtet werden. Aktuelle Kennzahlen zeigen dann die Handlungsbedarfe auf.

Nur wer sich selbst und seine Umwelt ausreichend kennt, hat eine Aussicht auf Erfolg (in Anlehnung an Sunzi, Die Kunst des Krieges), das heißt aber, dass ein Blindflug als allererstes zu beenden ist, wenn man die eigene Zukunftsfähigkeit sicherstellen will.

Erfolg oder Scheitern 2: Eine verschwendungsarme Produktion („Lean Production“)

Sie mögen jetzt staunen, aber in Deutschland ist Verschwendung und Ineffizienz in der Produktion immer noch ein Thema. Trotz der vielen Lean & Co.-Wellen der Vergangenheit sind noch viele Unternehmen von einem schlanken und vor allem verschwendungsarmen Produktionsprozess weit entfernt. Wer es aber nicht schafft, den eigentlichen Kern seiner Wertschöpfung in Ordnung zu bringen, sollte erst gar nicht an Hightech-Lösungen 4.0 denken. Umgekehrt formuliert:

Wer nicht zeitnah scheitern möchte, sollte vor allem seine Produktion bzw. die eigentliche Wertschöpfung kritisch auf Schwachstellen prüfen. Hier werden ansonsten der Markt bzw. die Kunden am schnellsten für eine Bereinigung sorgen.

Erfolg oder Scheitern 3: Optimierung prozessnaher Steuerung („MES“)

Wer seine Produktion bereits optimiert hat, muss dann auch dafür sorgen, dass er auch durch die prozessnahe Steuerung die Zielerreichung bei Auslastung, Durchlaufzeiten etc. verbessert und nicht dem Zufall überlässt. Manufacturing Execution Systeme (MES) unterstützen dieses Vorhaben durch eine konsequente Datenerfassung und deren Aufbereitung.

Je mehr Informationen über den Prozess im System erfasst werden, desto genauer kann die Planung und Steuerung des Fertigungsablaufs erfolgen. Die Erweiterung der Fertigungsanlagen um intelligente Komponenten mit Sensoren und Kommunikationseinheiten wie sie auch die Industrie 4.0 propagiert, kann somit als ein Mittel zum Zweck der Steigerung der Transparenz- und Steuerungsfähigkeit verstanden werden.

Diese Vorgehensweise ist einmal mehr ein Beleg dafür, dass Industrie 4.0 keine Revolution im eigentlichen Sinne ist, sondern vielmehr eine Evolution, die auf vorhandene Technologien und Prozesse aufsetzt. Mit Blick auf die organisatorische Optimierung ist auch die Nutzung dezentral organisierter Prozesse wie beispielsweise eKanban überlegenswert. Allerdings sollte dabei eine zentrale Synchronisation nicht fehlen.

Die Unternehmensperformance leidet, wenn man zwar die eigentliche Produktion optimal aufgestellt hat, dann aber die Transparenz und die Steuerung vernachlässigt. Während sich Nachteile bei der Produktion in der Regel sehr schnell auswirken, kann eine Optimierung auf der Ebene der Produktionssteuerung länger vernachlässigt werden. Aber auch diese Ignoranz gegenüber der Optimierungsnotwendigkeit führt zu einem (wenn auch langsamen) Scheitern.

Erfolg oder Scheitern 4: Einfache und leistungsfähige Planung („Lean Planning“)

Die Komplexität der modernen Fertigung ist mit konventionellen Planungsansätzen kaum noch zu beherrschen. Aufgrund fehlender oder unzureichender Systemfunktionalitäten sind viele IT-Inseln, Excel-Lösungen unproduktive Besprechungen und Papierdokumente hinzugekommen.

Der zusätzlich notwendige administrative Aufwand durch eine fehlende, durchgehende Unterstützung lähmt die Reaktionsfähigkeit. Ähnlich wie bei der Wertstromanalyse in der Produktion („Baustelle / Scheitern 1″) sind auch hier die Wertströme bzw. Prozesse zu analysieren und zu optimieren.

Wer kurzfristig ideal steuert, aber mittelfristig suboptimal plant, wird dies u.U. im Produktionsprozess selbst nicht merken. Sehr wohl wird allerdings die Analyse der Gesamtperformance des Unternehmens früher oder später diesen Erfolgsengpass deutlich machen.

Erfolg oder Scheitern 5: Kennzahlen („Manufacturing Scorecard“)

Die Planung bildet die Brücke in Richtung Produktionsmanagement. Damit auch nachhaltig eine optimale Produktion und Produktionssteuerung sowie -planung sichergestellt werden, müssen Kennzahlensysteme (Manufacturing Scorecard) über verschiedene Zeithorizonte Schwachstellen aufzeigen und so eine Behandlung dieser Schwachstellen möglich machen. MES-Systeme unterstützen sowohl bei der Datenerfassung als auch bei der Berechnung notwendiger Kennzahlen.

Das Management kommt ins Spiel, wenn der nachhaltige Erfolg gesichert werden soll bzw. das Scheitern auf lange Frist zu verhindern ist. Hier versagen Unternehmen im Worst Case eher mit einem Zeithorizont von 3-10 Jahren. Kennzahlen zeigen demgegenüber frühzeitig auf, wo das Management agieren muss.

Erfolg oder Scheitern 6: Continuous Improvement

Regelmäßig, z.B. alle 6 Monate sollte schließlich der aktuelle Status geprüft und mit den gesteckten Zielen abgeglichen werden. Gemeinsam mit den Mitarbeitern entwickeln Unternehmen dann neue Maßnahmen zur Umsetzung bis zur nächsten Bestandsaufnahme.

Nur eine laufende Anstrengung zur Verbesserung verhindert den Stillstand. Durch motivierende Projektnamen wird die notwendige Mobilisierung der Teams unterstützt (Zukunft 2020).

Zeithorizonte des Scheiterns: vom unterjährigen Scheitern bis zum Scheitern nach Jahrzehnten

Auch erfolgreiche Unternehmen können nach Jahrzehnten scheitern. Das Innovators Dilemma beschreibt sogar dieses systematische Scheitern, wenn ein früherer Erfolg den notwendigen neuen Innovationen bzw. Veränderungen im Wege steht. Der Zeitstrahl in Tabelle 1 verdeutlicht noch einmal illustrativ die verschiedenen Zeithorizonte des Scheiterns. Das Innovators Dilemma bei fehlender Verbesserung / Innovation ist dabei das Scheitern mit dem längsten Überleben.

Tabelle 1: Illustrative Treppe des Scheiterns/Erfolgs mit Zeithorizonten

Auf, auf zur perfekten Produktion 4.0 …!

Nun soll es nicht das morbide Ziel dieses Beitrags sein, nur Alternativen des Scheiterns aufzuzeigen. Viel wichtiger ist es, Wege aufzuzeigen, das Scheitern zu vermeiden. Die Treppe des Scheiterns kann auch positiv interpretiert werden als Einstiegstreppe in verschiedene Zeithorizonte des Nicht-Scheitern bzw. des Erfolgs je nach eigenem Reifegrad.

Jedes Unternehmen muss sich fragen, auf welcher gestalterischen Ebene es schon den Anforderungen weitgehend gerecht wird. Die nächste Ebene ist dann die Ebene der Handlungsnotwendigkeit. Gleichzeitig kann auch jede Ebene dann genutzt werden, um nach den existentiellen Hausaufgaben, der Pflicht, auch die 4.0-Kür zu realisieren.

Tabelle 2: Illustrative Darstellung von Pflicht und Kür 4.0 für alle Ebenen

So gelingt dann auch der sukzessive Aufstieg bis zum Industrie 4.0-Gipfel wie er in Abbildung 2 als lohnendes Ziel der eigenen Optimierungsanstrengungen dargestellt wird.

Deutschlands Zukunft: Handlungsbedarf, aber kein Grund zur Panik

Die hier aufgezeigten Baustellen können viele Produktionsunternehmen im Worst Case in den nächsten Jahren scheitern lassen. Zugleich ist aber jede Panik ebenso unangebracht wie auch eine Propagandierung von unrealistischen Quantensprünge 4.0 als Zielszenario.

Das hier angerissene Vorgehen hilft hingegen dabei, pragmatisch die Krisen bzw. das Scheitern zu vermeiden und die eigene Zukunftsfähigkeit sukzessiv sicherzustellen. Für das Projekt 4.0 der Bundesregierung bedeutet dies, dass wir sehr wohl an kühnen Zukunftsvisionen arbeiten sollten.

Zugleich aber sollten Forschungs- und Förderungsinitiativen auch diese Hausaufgaben als Basis von Industrie 4.0 unterstützen. Flankierende Maßnahmen in der Steuerpolitik oder beim Arbeitsrecht helfen beim gemeinsamen Erfolg 4.0. Sonst droht vor dem großen Erfolg ein breites Scheitern von Deutschlands produzierendem Mittelstand an der Zukunft.

Lean und MES – Industrie 4.0 braucht beides!

Das Credo der Lean Manufacturing Fraktion wird oftmals mit “keine IT in der Fertigung” zitiert. Es bedeutet aber eigentliche “keine unnötige Komplexität in der Fertigung”. MES unterstützten dabei, die durch immer höhere Anforderungen wachsende Komplexität zu beherrschen – insbesondere mit Blick auf Industrie 4.0. Ab einem gewissen Punkt fordern auch Lean-Methoden Transparenz, die nur ein Manufacturing Execution System bieten kann. Somit sind Lean und MES gleichermaßen „Enabler“ für Industrie 4.0. Eine sich selbstregelnde Fabrik wir weder ohne das Eine noch das Andere funktionieren. Man sollte sogar so weit gehen, zu behaupten, Industrie 4.0 bringt MES und „Lean“ noch weiter zusammen. Und so ist kaum verwunderlich, dass sowohl Lean-Berater als auch MES-Anbieter vom mittlerweile etablierten Hype „Industrie 4.0“ profitieren.

Zu behaupten, ein Manufacturing Execution System wäre nur ein weiteres Stück Software in der eh schon unübersichtlichen IT-Landschaft eines Unternehmens, würde den damit erreichbaren Nutzen keineswegs angemessen widerspiegeln! Vielmehr ist MES ein Konzept und für seine Anwender sogar eine (Über-)Lebensphilosophie – ganz ähnlich wie Lean Manufacturing.

Über Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti 1 Artikel
Dr. Jürgen Kletti, studierte an der Universität Karlsruhe Elektrotechnik das Spezialfach „Technische Datenverarbeitung“. Nach der Promotion gründete er die Firma MPDV Mikrolab GmbH, deren Gesellschafter und Geschäftsführer er noch heute ist. MPDV (www.mpdv.de) beschäftigt sich seit 1990 hauptsächlich mit Software-Produkten und Dienstleistungen für die Fertigungsindustrie. Das Hauptprodukt von MPDV ist das Software-System HYDRA, das neben den MES-Funktionen eine Reihe von Applikationen zur Effizienzsteigerung bietet. Neben der Geschäftsführung des in Deutschland wohl erfolgreichsten MES-Anbieters hält Dr. Kletti Vorlesungen zur Unternehmensführung und ist Mitglied beim Ausstellerbeirat der Digital Factory der Deutschen Messe AG in Hannover. 2003 hat der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) den Arbeitskreis MES ins Leben gerufen, mit dem Ziel, eine Definition und eine Richtlinie für MES im europäischen Markt zu erstellen. Dr. Jürgen Kletti ist Vorsitzender dieses Arbeitskreises und gestaltet damit diese Definition maßgeblich mit.
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