Industrie 4.0, Simulationsmodell, Lean SIX SIGMA Simulation – Wie passt das zusammen?

Bedeutende Veröffentlichungen, Kongresse und Veranstaltungen, wie der Europäische SIX SIGMA Club und der Deutsche Materialfluss Kongress präsentierten den Ansatz, Prozessoptimierungen nach SIX SIGMA und Lean mittels Simulationsmodellen durchzuführen. Im Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“ wird die Simulation im Handlungsfeld „Beherrschung komplexer Systeme“ als zentrales Element zur Verbesserung von Produktionsprozessen definiert. Die modellhafte Simulation wird also zukünftig eine wachsende Bedeutung bei der Prozessoptimierung der Unternehmensprozesse einnehmen. Und die Begriffe Simulationsmodell Lean SIX SIGMA Simulation und Industrie 4.0 stehen auch definitiv in einem Zusammenhang. Was die einzelnen Begriffe bedeuten und wie ihre Beziehung zueinander konkret aussieht, werden wir im Folgenden näher beleuchten.

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Was ist Industrie 4.0?

Laut BMWi bezeichnet die vierte industrielle Revolution die Schaffung einer Produktion, die sich durch Flexibilität und Intelligenz auszeichnet. Um diesen fortschrittlichen Gedanken zu realisieren, wird in die Produktionsprozesse neuste Technik aus den Bereichen Kommunikation und Information integriert – sprich digital miteinander gekoppelte und verknüpfte Systeme, die es ermöglichen, eine Produktion auf die Beine zu stellen, die sich in gewisser Weise selbst organisiert und managt. Der Hintergrundgedanke der Industrie 4.0 ist, dass Menschen, Maschinerien, Anlagen, die Logistik sowie die Produkte miteinander in Kontakt stehen, kommunizieren und prozessorientiert kooperieren. Dabei werden die Bereiche Produktion und Logistik intelligent miteinander verwoben, was zu einer Optimierung der Produktion im Sinne der Effizienz und Flexibilität führen kann. Soweit so gut. Aber was hat diese Vision mit Simulationsmodellen zu tun? Hierzu wird der Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 näher betrachtet. In diesem Bericht werden 8 wichtige Forschungs- und Handlungsbedarfe für die Umsetzung von Industrie 4.0 erläutert. Einer davon ist die „Beherrschung komplexer Systeme“. Der Markt fordert eine stetig steigende Individualisierung von Produkten, welche immer komplexere Strukturen von Produktionssystemen bedingen. Modellbildung ist eine Möglichkeit, um diese zunehmende Komplexität zu beherrschen. Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Realität. Dabei bilden Modelle ein existierendes System ab, um dadurch Wissen über das System zu erhalten. Dazu werden üblicherweise verschiedene Analyseverfahren, wie die Simulation, verwendet. Der Zusammenhang zwischen Simulationsmodell und Industrie 4.0 – ohne Lean SIX SIGMA Simulation – ist damit bereits erklärt.

Das Simulationsmodell – Beispiel einer Simulation

Die Potenziale von Modellen sind nicht nur für Industrie 4.0 enorm. Ein Beispiel: Durch das Modell bspw. einer Lean SIX SIGMA Simulation können in komplexen Workflows gezielt Schwachstellen wie z. B. lange Wartezeiten, nicht ausgelastete Ressourcen und Kostentreiber identifiziert werden. Markt, Innovation und Wettbewerb verursachen permanent Schwankungen im Auftragseingang, die sich auf den Materialfluss auswirken. Deshalb ist es unumgänglich, Materialflussparameter wie Maschinen- und Personalressourcen, Losgrößen und Schichtsysteme zu justieren. Werden Materialflussparameter angepasst, entstehen in vielen Fällen gegenseitige Wechselwirkungen, die sich positiv, aber auch negativ auf die Prozesskennzahlen auswirken. Diese Wechselwirkungen zu prognostizieren, gelingt bei komplexen Materialströmen nur ansatzweise. Oft lassen sich nur Teilprozesse sinnvoll anpassen – allerdings mit dem Risiko, dass andere Prozesse negativ beeinflusst werden. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, den Fertigungsprozess ganzheitlich zu betrachten. Um dies zu realisieren, wird der Real-Prozess durch ein Simulationsmodell abgebildet. Die Vorteile der Simulation liegen auf der Hand. Ohne den Prozess zu beeinflussen, ist es möglich die verschiedenen Optimierungsszenarien ,,am Schreibtisch“ zu testen. Im Folgenden finden Sie eine Darstellung einer einfachen Simulation bzw. eines Simulationsmodells.

Die Beherrschung komplexer Systeme und die Herausforderungen für Industrie 4.0

Der Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0 schreibt dazu folgendes: Die Simulation mittels einer Modellbildung wird in vielen Unternehmen heute noch nicht standardmäßig zur Auslegung und  Optimierung von Fertigungsprozessen eingesetzt. Eine große Herausforderung für Industrie 4.0 besteht daher darin, der breiten Masse der Ingenieure die Potenziale von Modellen zu vermitteln und ihnen Methoden und Werkzeuge an die Hand zu geben, wie sie Systeme aus der realen Welt mittels geeigneter Modelle in der virtuellen Welt als Simulation abbilden. Die Themen Modellierung und Systems Engineering sollten gezielt durch entsprechende Aus- und Weiterbildung aufgegriffen werden. Dies betrifft sowohl die Qualifikation junger Ingenieure durch geeignete Ausbildungsinhalte als auch die Qualifizierung erfahrener Ingenieure durch entsprechende Weiterbildungsmaßnahmen.

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Simulationsprojekt – Lean SIX SIGMA Simulation

Jetzt fehlen uns noch zwei Begriffe: SIX SIGMA und Lean. Eine Möglichkeit ein Simulationsprojekt durchzuführen, ist der Projektdurchlauf unter Führung der SIX SIGMA DMAIC Route.

Die Vorteile sind der standardisierte Projektablauf und die Verwendung einiger Tools und Methoden für das Simulationsprojekt wie z. B. Projektcharter, SIPOC und Process-Mapping. Die verschiedenen Meilensteine im Simulationsprojekt werden unter Führung der DMAIC Route durchlaufen. Bei der Durchführung von Verbesserungsmaßnahmen bieten sich die diversen Lean Methoden an.

Ich wünsche Ihnen viel Gelingen bei der Durchführung Ihrer Simulation.
Ihr Axel Jungheim

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