Braucht man bei zunehmender Digitalisierung noch Wertstromdesign zur Produktionsoptimierung?

Die Wertstrommethode als ganzheitliches Kernelement des Lean Production ist eine zutiefst analoge Methode und wirkt daher zuweilen etwas aus der Zeit gefallen. Ist es sinnvoll, in Zeiten von Industrie 4.0 und autonom produzierender Humanoider in „Lights-Out“-Factories noch mit Papier und Bleistift (und Taschenlampe) durch die Produktion zu laufen? Der Beitrag gibt drei Antworten: die zwei Wege der Digitalisierung der Wertstrommethode sowie einen meta-methodischen Grund, weshalb Wertstromdesign unersetzlich bleibt.

Das Lean Production hat sich immer als Antipode zur Digitalisierung verstanden, auch weil frühere zentralistische CIM-Ansätze und träge PPS-Systeme mit fehlerhaften und veralteten Daten durchaus zweifelhafte Ergebnisse bezüglich der Produktionssteuerung abgeliefert haben. Dass sie trotzdem zur Auftragsabwicklung erforderlich sind, macht diese Schwächen nur umso ärgerlicher. Auch deshalb sind (für das System ‚unsichtbare‘) Kanban-Regelkreise häufig erfolgreich eingesetzt worden. Je stärker sich die Produktionspraxis an Industrie 4.0 annähert, desto besser und aktueller werden jedoch die Daten. Der Vorteil, mit der Stoppuhr selbst zu messen, weil die Vorgabezeiten mit den Istzeiten nur in Ausnahmefällen übereinstimmen, und die Bestände selbst zu zählen, weil ‚kluge‘ Mitarbeiter am System vorbei Sicherheitsbestände bunkern und KPI-gerecht buchen, schwindet dahin, wenn der Weg auf den Shop Floor keine neuen Erkenntnisse bringt.
 

Weg 1: WertstromDigital (WSDi)

Nun ist am Wertstromdesign die Digitalisierung nicht ganz spurlos vorübergegangen. Auf Seiten kommerzieller Produkte sind zahlreiche Visualisierungstools entstanden, mit denen sich die manuell erfassten Daten in unterschiedlichen Softwarewerkzeugen in eine der Wertstromsymbolik entsprechende Darstellungsform bringen lassen – gerne auch mit dem Tablet in der Produktion. Dies ist jedoch nur der erste, kleine Schritt auf dem Weg zur Digitalisierung der Wertstrommethode.

Mit WertstromDigital (WSDi) sei hier die „digitalisierte Wertstrommethode“ bezeichnet. Zielsetzung ist es, die gesamte Wertstrommethode – und nicht nur die Visualisierung – zu digitalisieren. Das Ergebnis soll nicht nur in Ablösung von Papier und Bleistift moderner aussehen, sondern Leistungen einer teilautomatisierten Datenverarbeitung erbringen. Das beginnt mit der automatisierten Datenerfassung über eigens installierte Sensoren oder Anbindung an MDE-Systeme. Bei der ebenfalls denkbaren Nutzung von MES-Daten steigt bereits das Risiko, sich durch die Datenvorverarbeitung von den realen Verhältnissen zu entfernen. Dieser erste Schritt schließt mit der teilautomatischen Wertstromkartierung, bei der über Data-Mining-Methoden die Wertströme nach automatisch vor-geclusterten Produktfamilien in Wertstromsymbolik modelliert werden.

Die (bei der manuellen Aufnahme lästige) Berechnung der Wertstrom-Kennzahlen ist dann trivial, dem Nutzer bleibt die Auswahl und das Feintuning der Produktfamilien vorbehalten. Zur automatisierten Wertstromanalyse auf regelmäßig aktualisierter Datenbasis im zweiten Schritt gehört dann auch die automatisierte Warnung bei Abweichungen.

Die Identifikation von Verbesserungspotenzialen und das Setzen von angepassten Produktionszielen bleibt bis auf weiteres der Natürlichen Intelligenz (NI) des Menschen überlassen, während ein darauf aufbauendes automatisiertes Wertstromdesign nach Gestaltungsrichtlinien und mit Dimensionierungsregeln im dritten Schritt eine schöne Aufgabe für ein noch zu entwickelndes KI-System darstellt. Deren Ergebnisse lassen sich mit den schon lange eingesetzten ereignisbasierten Wertstromsimulationen bewerten. 

Der Zyklus des WertstromDigital schließt dann im vierten Schritt mit der Umsetzung der abgeleiteten Maßnahmen sowie dem kontinuierlichen Wertstrommanagement zur Produktionssteuerung, die dann wiederum neue Daten mit einer geänderten Wertstromkarte generiert.
 

Weg 2: Datenwertstrom (DWS)

Die zuvor beschriebene digitalisierte Wertstrommethode von der Datenerfassung bis zum Redesign der Produktionsabläufe lässt allerdings die Änderungen der Produktion selbst völlig außer Acht. Ein wesentlicher Aspekt von Industrie 4.0 ist ja die Digitalisierung in der Produktion, was insbesondere den Informationsfluss betrifft. Die klassische Wertstrommethode bietet nur ein sehr vereinfachtes Abbild des Informationsflusses, auch wenn das durch zusätzlich eingeführte Symbole wie das Tonnensymbol für ‚EDV-Systeme‘, die Raute für ‚Datensatz‘, der durchgekreuzte Kreis für ‚EDV-Schnittstelle‘ und der Datamatrix-Code für ‚Identifikation‘ im Buch Wertstromdesign. Der Weg zur schlanken Fabrik bereits früh ergänzt worden ist. Bei komplexen Informationsflüssen wäre jedoch eine eigene Methode hilfreich – eben die „Wertstrommethode für die digitalisierte

Produktion“, kurz als Datenwertstrom (DWS) bezeichnet. Hierbei ist die Digitalisierung der Gegenstand der Betrachtung und das Ergebnis eine Methode, nicht ein digitales (Software-)Produkt.

Inhalt dieser angepassten Vorgehensmethode, die selbst wiederum analog sein kann, ist die adäquate Erfassung, Darstellung und Optimierung von komplexen Informationsflüssen mit der dazu erforderlichen methodischen Strukturierung des Betrachtungsgegenstandes. Basis der von Silke Hartleif entwickelten Methodik ist eine einheitliche Modellierungssprache mit den Grundelementen Informationsquelle und -senke, Informationsverarbeitung und -speicherung sowie Übermittlung der Information und Steuerung der Informationsübermittlung. Diese Elemente in Verbindung mit den zugehörigen Gestaltungsrichtlinien erlauben die systematische und transparente Gestaltung eines verschwendungsarmen Informationsflusses. Herausforderung dabei ist, den tatsächlichen Informationsbedarf der Nutzer nicht nur hinsichtlich Inhalt, sondern auch bezüglich Zeitpunkt, Aktualität, Ort, Formatierung und vielen anderen Aspekten je nach Einsatzzweck zu ermitteln. Darauf aufbauend können erst die digitalen Elemente der Industrie 4.0 zielorientiert konzipiert und effizient eingeführt werden. Die derzeit beginnende Integration von KI-Tools in die Produktionsabläufe macht die Gestaltung der Informationsflüsse in der Produktion noch herausfordernder.

Zentrale Aufgabe des Datenwertstroms ist also die Sicherstellung einer bedarfsgerechten Informationsqualität für die Produktion. Die Annahme, dass einmal erzeugte Daten ja beim kopierenden Verteilen nichts zusätzlich kosten, führt in die Irre, weil eine schlechte Informationsqualität beim Nutzer zu Verschwendung führt. Und das geschieht nicht nur durch fehlerhafte Daten, sondern auch durch fehlende Daten, nicht aktuelle Daten, zu viele irrelevante Daten, schlecht aggregierte Daten, falsch interpretierte Daten, abweichende Datenformate und vieles andere mehr. Duch Digitalisierung erreichbare Produktivitätsgewinne können so sehr leicht wieder im Datendschungel verloren gehen.
 

Fazit: Gestaltungsrichtlinien für die ideale Produktion

Weshalb aber nun digitalisierte Informationsflüsse ausgerechnet mit dem Datenwertstrom gestalten, um den wertschöpfenden Einsatz von Daten sicherzustellen? Weshalb einen Digitalen Zwilling der Produktion mit WertstromDigital und der dazugehörigen, recht anspruchslosen Grafik von Rechtecken und Dreiecken schaffen, um hochautomatisierte, teil-autonome Produktionsabläufe zu optimieren?

Dies hängt mit einer Besonderheit der Wertstrommethode als solcher zusammen: Sie gibt (acht) Gestaltungsrichtlinien, die präskriptiv angeben, in welchen Schritten und nach welchem Lösungsmuster ein idealer Produktionsablauf zu gestalten ist. Für andere technische Disziplinen gibt es bisher nichts Vergleichbares. Ein solches Idealsystem ist zwar abstrakt und muss passend zur jeweiligen Produktion konkret ausgestaltet werden, aber es gibt dem Ingenieur*innen einen Leitstern, an dem er sich orientieren kann. Eine nicht zu unterschätzende Leistung, da sich technische Systemlösungen aus der funktionalen Anforderungsliste (z. B. Pflichtenheft) nicht einfach so wie in der Physik „ausrechnen“ (also logisch ableiten) lassen. Vielmehr ist immer ein gedanklicher Sprung von der Soll-Funktion zur System-Struktur erforderlich. Dabei ist es nun außerordentlich erfolgsfördernd, wenn man dank der Richtlinien vorher schon weiß, in welche Richtung man am besten springen sollte. Bei Einführung neuer Produktionsparadigmen wie Industrie 4.0 ist die Wertstrommethode daher umso nötiger.