One Piece Flow. Erfahren Sie, wie Sie One-Piece-Flow anwenden.

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Heutzutage erschweren die kürzeren Lebenszyklen auf dem Produktmarkt und der Wunsch der Kunden nach Individualisierung die Produktion auf traditionellen Produktionslinien.

Oft ist es am besten, sie in Batch-Flow-Systemen herzustellen, die durch die Integration von Line-Flow-Prinzipien verbessert wurden. Dabei handelt es sich um die One-Piece-Flow-Fertigung, die auf herkömmliche Zellen mit hoher Variabilität des Produkts angewendet wird.

Wenn eine größere Flexibilität gewünscht wird, werden Linien, die an den One-Piece-Flow angepasst sind, durch U-förmige Produktionslinien ersetzt, bei denen der Fluss konstant ist und durch eine Zykluszeit reguliert wird. Die Planung für die Produktion des einen oder anderen Modells wird in der Zelle mittels Produktextraktionssignalen, zum Beispiel mittels systematischem Kanban, geregelt und gesteuert.

Produktionssysteme können nach der Art der hergestellten Produkte, den verwendeten Materialien (Stahl, Kunststoff), der Anordnung der Anlage (z. B. funktional, Zellen, Linien), dem kritischen Aspekt, der die Wettbewerbsfähigkeit definiert (d. h. Kosten, Qualität, Lieferung, Leistung, Flexibilität, Innovation), dem Zeitpunkt der Produktion (d. h. Fertigung auf Bestellung, Fertigung auf Lager) usw. klassifiziert werden.

Was ist One Piece Flow?

Die Implementierung des One-Piece-Flow-Systems impliziert, dass ein einzelnes Teil von Vorgang zu Vorgang wechselt, anstatt dass die Charge der Teile diejenige ist, die sich bewegt.

Das One-Piece-Flow-Produktionssystem bietet ein hohes Maß an Flexibilität und Innovation und gewährleistet wettbewerbsfähige Produkte. Das Line-Flow-Produktionssystem produziert große Mengen mehrerer verschiedener Produkte in Anlagen, die auf einer traditionellen Linie angeordnet sind.

Im Gegensatz dazu produziert es im Batch-Fluss mittlere Mengen vieler verschiedener Produkte auf Geräten, die in traditionellen Zellen organisiert sind. Der Materialfluss in Zellen variiert oft, und der Fluss zwischen den Zellen folgt oft Mustern.

Mit dem One-Piece-Flow werden die Vorgänge in einer regelmäßigen Geschwindigkeit abgeschlossen, die als Zykluszeit bezeichnet wird. Das Produktionssystem bietet ein hohes Kostenniveau und wettbewerbsfähige Qualitätsprodukte.

In der Realität kommen je nach den verschiedenen Phasen im Lebenszyklus eines Produkts unterschiedliche Produktionssysteme zum Einsatz:

• Die Produkte der Geburtsphase werden in einer Werkstatt hergestellt.
• Während der Wachstumsphase steigt die Nachfrage nach dem Produkt rapide an, und die Produktion wechselt zu einem Chargenfluss und dann zu einem Linienfluss oder „One Piece Flow“, wenn sich das Produktdesign stabilisiert hat und das Volumen ausreicht, um eine eigene Produktionslinie zu nutzen.

In der Vergangenheit war das Batch-Flow-Produktionssystem eine temporäre Produktionslösung, ein Stopp auf dem Weg von der Werkstatt zum Line Flow.

Derzeit sind die Produktlebenszyklen kürzer und die Anpassungsanforderungen einiger Produkte machen es schwierig, die Produktion auf einen Linienfluss umzustellen, und ein Chargenfluss wird zu einem dauerhaften Produktionssystem.

In diesem Fall können Kunden mit den Kosten und dem Qualitätsniveau der Produkte unzufrieden sein. Der Versuch, die Ergebnisse durch die Integration von Ein-Stück-Flow-Leitungsströmungsprinzipien in das Batch-Flow-Produktionssystem zu verbessern, führt zu einem One-Piece-Flow. Auf der anderen Seite führt die Schwierigkeit, Stabilität im Produkt zu finden, zu weniger automatisierten Mitteln mit U-förmigen oder ähnlichen Anordnungen.

Dieses One-Piece-Flow-Produktionssystem produziert eine große Anzahl von Referenzprodukten in mittleren Mengen, in Geräten, die in Zellen angeordnet sind, in denen der Materialfluss stabil ist und durch einen Zeitzyklus reguliert wird, was ein hohes Maß an Flexibilität und Innovation sowie ein hohes Kosten- und Qualitätsniveau der Produkte bietet.

One Piece Flow. Wann ist es angebracht?

Die Wahl zwischen dem Lohnfertigungs-, Batch-Flow- und One-Piece-Flow-Line-Produktionssystem hängt von zwei Faktoren ab:

• Die Anzahl der verschiedenen Produkte innerhalb der Produktfamilie.
• Das Gesamtvolumen, das in den Fertigungsmitteln hergestellt werden soll, aus denen diese Produktfamilie hergestellt wird.

Darüber hinaus wäre angesichts der Möglichkeit, zwischen drei Produktionssystemen zu wählen, der Chargenfluss vorzuziehen, wenn es nicht möglich ist, in einem kontinuierlichen Fluss eines einzelnen Teils in der Linie zu arbeiten, der besser geeignet ist als die Werkstatt.

Wenn n die Anzahl der verschiedenen Produkte und P die Anzahl der pro Stunde produzierten Einheiten ist, dann lautet die von verschiedenen Autoren vorgeschlagene Entscheidungsregel:

• Ja 1< n < 5 und 1 < P < 1000 die a6> Lösung angemessen ist das System der Produktion von Fluss in Linie.
• Ja 5 < n < 100 und 1 < P < 50 verwenden das System der Produktion von Fluss in Chargen.
• Ja 100 < n < mehrere Tausende und P < 1 dann die Lösung müsste sein das System der Produktion der Werkstatt.

Andere Autoren empfehlen, ein Pareto-Diagramm mit den Produktionsmengen jedes Produkts zu erstellen und die Form des Diagramms zu analysieren, um zu bestimmen, ob das Einstückfluss-Produktionssystem („one piece flow“) verwendet werden sollte.

Wenn die ersten 30 % der Produkte 70 % oder mehr des Gesamtvolumens ausmachen, verwenden Sie das One-Piece-Flow-Line-Produktionssystem.

Andernfalls, wenn die ersten 40 % der Produkte ca. 60 % des Gesamtvolumens ausmachen, muss das One-Piece-Flow-Produktionssystem verwendet werden.

Für Zwischenfälle ist eine weitere Analyse erforderlich, bevor eine Wahl des Fertigungssystems getroffen werden kann.

Logischerweise sollten diese Kriterien nicht als feste Regeln angesehen werden, da die Wahl des einen oder anderen Produktionssystems in Wirklichkeit von vielen anderen Faktoren abhängen kann.

So wenden Sie One Piece Flow an.

Es gibt fünf Lean-Konzepte, die, umgesetzt und gut kombiniert, den One Piece Flow zu einem effizienten und produktiven Produktionssystem machen. Diese Konzepte sind Taktzeit, U-förmige Produktionslinien, Arbeitsstandardisierung, Produktionssteuerung durch Pull und Jidoka.

Taktzeit

Die Kundennachfrage ist der Ausgangspunkt für die Konzeption und den Betrieb des One-Piece-Flow-Produktionssystems . Die Taktzeit Cj für jedes Produkt i = 1,2,… Er wird aus einer Analyse der Kundennachfrage berechnet.

Die Taktzeit ist das maximale Intervall zwischen der Fertigstellung aufeinanderfolgender Einheiten eines Produkts und wird berechnet, indem die gesamte verfügbare Zeit durch die Anzahl der vom Kunden benötigten Einheiten dividiert wird.

Traditionelle Ziele wie eine hohe Maschinenauslastung oder ein hohes Produktionsvolumen spielen bei der Umsetzung von One Piece Flow nach Lean-Richtlinien keine Rolle.

In einem Unternehmen kann sich die Taktzeit häufig ändern. Manchmal werden Schwankungen in der Kundennachfrage von ±20 % durch Anpassung der Produktivität mittels Überstunden, Urlaub usw. ausgeglichen, ohne dass sich dadurch die Taktzeit und damit die verfügbare Kapazität ändert.

Wenn die Änderungen größer sind, werden die neuen Taktzeiten neu berechnet. Nachdem die Taktzeit berechnet wurde, wird die neue Zykluszeit eingestellt.

Fertigungsfluss auf U-förmigen Linien

In einer U-förmigen Produktionslinie werden die Maschinen um den Rand einer U-Form in der Reihenfolge angeordnet, in der die Vorgänge am Produkt ausgeführt werden. Im Idealfall befindet sich die schmale Seite jeder Maschine an der Kante und die sperrigere Seite der Maschine an der Außenseite des U.

Die Bediener arbeiten innerhalb der U-Linie. Ein Bediener überwacht sowohl den Ein- als auch den Ausgang der Linie. Die Bewegung des Bedieners (oder des Produkts) kann undeutlich im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.

Die Gerätekonstruktionen müssen für die U-förmige Fertigung geeignet sein. Im One-Piece-Flow, einschließlich der Produktion auf U-förmigen Linien, ist diese Produktion durch eine Zykluszeit gekennzeichnet, und das Pull-System wird als Produktionsanbahnungs- und Steuerungssystem verwendet.

In einem Stückfluss mit systematischem Pull Blissing, bei dem jedes fertige Produkt von der Linie genommen wird, wird ein Materialsatz in die Linie eingegeben. Keine Komponente gelangt zu Beginn in die Linie, es sei denn, ein Produkt ist fertig und wird am Ende der Linie evakuiert.

Auf der anderen Seite gibt es bei One-Piece-Flow-Systemen auf jeder Maschine in der Linie maximal eine Einheit Work in Process.

Abbildung (a) zeigt die Produktionslinien von drei A-Produkten und C-Band, die in einer einzigen U-Linie organisiert sind, die mit zwei Bedienern besetzt ist. Diese U-Linie ist so flexibel, dass ein Bediener alle drei Linien fahren kann, wenn reduzierte Mengen benötigt werden, und zusätzliche Bediener hinzugefügt werden können, wenn die erforderliche Produktion steigt.

Abbildung (b) zeigt zwei U-Linien, die mit drei Bedienern bemannt sind. Es ist so flexibel, dass beliebig viele Bediener an den Linien arbeiten und sich an die erforderlichen Änderungen in der Produktion anpassen können.

Die in Abb. (c ) eingebettete U-Leitungsanordnung weist eine große U-Leitung auf, die eine kleine U-Leitung umgibt, die beide mit zwei Bedienern besetzt sind. Dies ist eine weniger verbreitete komplexe U-Linie, da sie viel Platz und mehr Bedienerbewegungen erfordern kann.

Ein großer Nachteil ist, dass derselbe Bediener in der Regel nicht den Ein- und Ausgang einer Linie steuern kann. Die komplexe U-Leitung in Abb. d hat auch diesen Nachteil, ist aber weniger gravierend. Hier sind drei U-Linien von zwei Betreibern betreut. Operator 1 führt Zeile A und die erste Hälfte von Zeile B aus. Operator 2 führt die andere Hälfte von Zeile B und die gesamte Zeile C aus.

Diese Anordnung wird als 8-Form bezeichnet, da die von jedem Bediener zurückgelegten Wege die Form einer 8 haben. Einige japanische Autoren bezeichnen dies als „den großen Raum-Effekt”. Wenn die Arbeitsgänge auf der Grundlage der Taktzeit auf die Bediener verteilt werden, kommt es häufig vor, dass einige Bediener benötigt werden, um die übrig gebliebenen Arbeitsgänge zu erledigen.

Diese Teiloperationen müssen für alle Linien addiert und den besten Bedienern in der Anlage zugewiesen werden. Letztendlich sollte das Ziel darin bestehen, alle Leitungen in einem großen Raum miteinander zu verbinden und so eine große U-Linie daraus zu bilden.

U-förmiger Linien-Arbeitsmodus

U-Linien verkehren in einem von drei Modi; Verfolgerstationen, feste Stationen und überlappende Stationen.

Die U-Linie in der Abbildung arbeitet im Chase-Modus, da ein Bediener das Produkt durch die gesamte Linie führt.

Der Chase-Modus kann auch mit mehr als einem Bediener verwendet werden.

Als Beispiel sind die U-Linien in den Abbildungen a, b, c, d und e im stationären Bahnhofsmodus zu sehen. Vorgänge werden in Stationen gruppiert und jeder Station wird ein Bediener zugewiesen.

Im Modus „Überlappende Stationen“ werden einige Vorgänge benachbarten Stationen zugewiesen, und die Bediener an diesen Stationen arbeiten zusammen, um diese Vorgänge abzuschließen.

Allerdings ist es in diesem Fall üblicher, feste oder überlappende Stationen zu verwenden. Zum Beispiel mit Geräten, die nahe beieinander liegen, so dass sie bei Bedarf bei erhöhten Kundenbedürfnissen mit zusätzlichen Bedienern im Chase-Modus betrieben werden können: Der neue Bediener würde den vorherigen während des gesamten Prozesses verfolgen.

Wenn das Volumen zwei oder drei Personen pro Zelle vorschreibt, ist es möglich, die Verfolgungsmethode fortzusetzen oder umgekehrt die Zelle so zu unterteilen, dass jede Person eine Stationszone bedient.

Standardisierung der Arbeit

Die Arbeitsstandardisierung beschreibt, wie Bediener und Maschine interagieren, um ein Produkt herzustellen. Das heißt, es dokumentiert die Abfolge von Bedienerarbeit, Maschinenarbeit und Bedienerbewegungen, die erforderlich sind, um eine Produkteinheit herzustellen. Standardisierung ist für den One-Piece-Flow unerlässlich und ist eine der ersten Aktivitäten vor der Implementierung von Lean-Methoden.

Daher definiert das Standardwerk die Zykluszeit. Der Arbeitsstandard wird ständig untersucht, um zu sehen, ob er verbessert werden kann, um die Produktivität zu steigern.

Die Arbeit des Bedieners ist wichtiger als die Arbeit der Maschine, was bedeutet, dass die volle Auslastung der Bediener wichtiger ist als die hohe Auslastung der Maschinen. Dieses Prinzip ist anwendbar, wenn wir mit einfachen Maschinen arbeiten, die für diese Art von U-förmigen Linien typisch sind, aber es ist kein allgemeines Prinzip, das in der Industrie angewendet werden kann.

Standard-Feature-Kombinationstabellen werden verwendet, um Standardarbeiten in Umgebungen mit einteiligem Fluss zu spezifizieren. Im gezeigten Beispiel bearbeitet ein Werker die U-Linie im Verfolgungsmodus. Es werden neun Operationen durchgeführt.

Sie können sehen, dass das neue Material zuerst in die Linie geladen wird. Die nächsten sieben Arbeitsgänge werden auf sieben verschiedenen Maschinen ausgeführt. Der letzte Arbeitsgang besteht darin, das fertige Produkt aus der Linie zu entfernen. Jeder Vorgang an einer Maschine umfasst eine manuelle Aufgabe, die vom Bediener ausgeführt wird, und eine automatische Aufgabe, die von der Maschine ausgeführt wird.

Die manuelle Aufgabe umfasst in der Regel das Entladen eines Produkts aus der Maschine, das Durchführen einer Qualitätsprüfung, das Laden eines neuen Produkts in die Maschine, das Aktivieren der Maschine und/oder das Beobachten der Maschine für eine kurze Zeit, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß startet. Die automatischen Aufgaben hängen von der Art des Produkts ab, das wir herstellen.

Die Zeit bis zum Abschluss eines Handels ist die Summe aus der manuellen Aufgabenzeit und der automatischen Aufgabenzeit für diesen Vorgang.

Produktionssteuerung durch PULL

Die Produktion in einer U-förmigen One-Piece-Flow-Linie des „Herstellers” beginnt, wenn ein „Kunde” angibt, dass er Produkte benötigt. Die Signale für den Beginn der Fertigung einer neuen Einheit bestehen aus Kanban-Karten, Kanban-Quadraten, wiederverwendbaren Behältern, elektronischen Kanbans usw.

Kanban-Quadrate sind begrenzte Lagerflächen für die Produktion, die zwischen einem Produzenten und einem Kunden platziert werden. Der Kunde entnimmt das fertige Produkt aus der Ausgabe der Kanban-Quadrate und der Produzent produziert die Ausgabe, solange leere Kanban-Quadrate zu vervollständigen sind.

Daher bestellen Benutzer (beginnend mit dem externen Kunden) Produkte über das Produktivsystem. Wenn die Zykluszeit ungefähr der Taktzeit entspricht, müssen die Extraktionssignale gleichmäßig über die Zeit erfolgen. Andernfalls übersteigen die Kundenanforderungen von Zeit zu Zeit das, was die Produzenten produzieren können, was zu Fehlbeständen und Unterbrechungen führt.

Dies wird erreicht, indem der Produktionsplan entsprechend der letzten Produktionslinie, d.h. der Montagelinie für das fertige Produkt, nivelliert wird.

Die Regeln für die Implementierung von Kanban in Kombination mit One Piece Flow lauten:

• Der Kunde geht zum Hersteller, um Produkte zu erhalten.
• Der Produzent produziert nur die vom Kunden entnommene Menge in einem Stückstrom.
• Defekte Produkte werden niemals an den Benutzer geliefert.
• Kanban begleitet Produkte immer, um Überproduktion zu vermeiden.
• Die Produktionspläne werden nivelliert, um Schwankungen bei den Extraktionssignalen zu vermeiden

Jidoka

Qualitätspraktiken sollten die U-Linien-Fließfertigung, die Einteiler-Fließfertigung und die Pull-Produktionssteuerungselemente unterstützen. Da die Produkte einzeln hergestellt werden und nur die Anzahl der Produkte produziert wird, die ein Benutzer benötigt, kann in einem Stückfluss selbst ein einziges fehlerhaftes Produkt die Produktion stören.

In dieser Ein-Stück-Flow-Umgebung ist die einzige effektive Qualitätskontrollmethode die vollständige und automatische Inspektion jedes Produkts, während es eine U-Linie durchläuft.

Jidoka ist der Name für diese Methode der Qualitätskontrolle. Es bedeutet, die Linie mit der Fähigkeit auszustatten, zu erkennen, dass etwas schief gelaufen ist, und sich selbst zu stoppen, damit das Problem behoben werden kann. Jidoka ist essentiell für eine korrekte Umsetzung der One-Piece-Flow-Methodik.

Jidoka-Mechanismen ermöglichen es Maschinen, zu stoppen, wenn:

1. Es tritt ein Problem mit der Produktqualität auf.
2. Auf der Maschine tritt ein Problem auf.
3. Die Stapelverarbeitung ist abgeschlossen.

Jidoka wird auch als Autonomisierung bezeichnet, was bedeutet „Automatisierung mit einem Hauch von Menschlichkeit” und bedeutet, dass die Maschinen über eine Fähigkeit verfügen, die der menschlichen Fähigkeit zu erkennen, wenn etwas schiefgeht.

Jidoka ist bei U-Linien, die in einem Stückfluss arbeiten, noch wichtiger, da sie mehr als ein Produkt produzieren, was dazu führt, dass die Bediener mehr Fehler machen, wenn sie mehrere Produkte in derselben Zelle produzieren.

Gerade die Anordnung der U-förmigen Linie hilft jedoch, wenn Probleme auftreten. Die Mitarbeiter sind sich physisch näher und arbeiten als Team zusammen, überprüfen die Arbeit der anderen und besprechen Probleme, sobald sie auftreten. Teile, die repariert werden müssen, werden sofort an die Station geschickt, die das Problem verursacht, was zu einer schnellen Diagnose und agilen Lösungen führt.

Sobre el autor:

Juan Anel

Juan Anel Gracia es Doctor ingeniero industrial y consultor en Lean Manufacturing e Industria 4.0. Ayuda a las pymes a mejorar su productividad y digitalización. Profesor universitario en la UVic-UCC y asesor acreditado por ACCIÓ.

https://www.linkedin.com/in/juan-anel/