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20.04.2017

Karakuri Kaizen in der Praxis

„Man ist niemals ‚lean genug‘.“ Der Lean-Experte Stefan Armbruster im Interview.

Wenn sich in der Produktion Kisten und Werkstücke wie von Geisterhand bewegen, steckt oft Low Cost Automation dahinter – auch bekannt unter der japanischen Bezeichnung Karakuri. Wir haben unseren Lean-Production-Experten Stefan Armbruster gefragt, wie Unternehmen mechanische Automation am besten für sich nutzen können und wo die Fallstricke liegen. Sein Know-how präsentiert er auch regelmäßig im Seminar „LCIA und Karakuri Kaizen®“ am CETPM der Hochschule Ansbach.

Warum sollten sich Unternehmen mit Low Cost Automation beschäftigen?
Als integraler Bestandteil der Lean-Philosophie dienen Karakuri-Lösungen dazu, viele Arten von Verschwendung in Unternehmen zu vermeiden. Wenn man kontinuierliche Verbesserung und den Kampf gegen alle Arten der Verschwendung ernst nimmt, kommt man fast automatisch an den Punkt, an dem man sich fragt, wie man die Wertschöpfung eines Werkers weiter steigern kann. Man darf sich nicht mit dem Status Quo zufriedengeben. Man ist niemals „lean genug“. Kontinuierliche Verbesserung bedeutet, sich kontinuierlich verbessern zu wollen. Karakuri ist ein Weg, sich weiter zu verbessern.

Warum soll Verbesserung gerade mit mechanischer Automation gelingen?
Viele Prozesse kann man irgendwann ohne zusätzliche Hilfsmittel nicht weiter optimieren. Um mehr Zeit der Mitarbeiter für wertschöpfende Arbeit zu nutzen, muss man sich dann überlegen, wiederkehrende Tätigkeiten zu automatisieren. Heben und Verschieben von Kisten durch Menschen ist fast immer Verschwendung.

Rechnet sich Automation für so einfache Aufgaben?
Wenn die Produktivität steigt, lohnt es sich innerhalb kürzester Zeit, wenn die Mechanik nicht teuer ist. Bei Verbesserungen im Automobilbau präsentiert man durchaus eine Zeiteinsparung von 0,05 Minuten. Karakuri bedeutet, dass man die Methoden der Lean Production auf die Automation anwendet. Da kann man schon mit einfachen Mitteln Erstaunliches erreichen.

Wie unterscheiden sich mechanische Automation und elektrische Automation?
Zum einen durch die Umsetzungsgeschwindigkeit. Ein traditionelles Automationsprojekt dauert Monate und benötigt ein großes Budget. Eine Karakuri-Lösung entsteht in wenigen Tagen und kostet nur Bruchteile der traditionellen Automation. Zum anderen braucht man weniger Bauteile und keinen Strom, keine Sensorik, keine Steuerung und keine Programmierung, also auch kein teures Expertenwissen. Das bedeutet geringe Wartungskosten, weil die Mitarbeiter einen Fehler selbst beheben können. Die Anlage steht nicht still, während man auf die Experten mit dem Laptop wartet.

Das klingt, als würden sich mechanische und traditionelle Automation ausschließen.
Im Gegenteil. Je nach Aufgabe können sie sich sehr gut ergänzen. Low Cost Automation nutzt Muskelkraft, zusammen mit Hebelgesetzen und der Schwerkraft. Man kann die Physik aber nicht austricksen. Falls es anders nicht möglich ist, muss man auf traditionelle Antriebe zurückgreifen. Oft ist das erforderlich, um schwere Lasten anzuheben oder Lasten weit hoch zu bewegen. Ein typischer Fall ist, dass Bauteile über Fahrstrecken der Logistik gehoben werden müssen, um zum Arbeitsplatz zu gelangen.

Wichtig ist beim Bau von hybriden Karakuris, dass die Logik in die Mechanik verlagert wird und somit auf möglichst viel Sensorik und Steuerung verzichtet werden kann. Man kann sich das vorstellen wie eine mechanische Standuhr, bei der ein Antrieb lediglich die Gewichte wieder hochzieht. Der Antrieb startet, wenn das Gewicht unten ist und zieht es dann hoch. Alle komplexen Funktionen, wie Zeitanzeige und Schlagwerk, werden durch die Mechanik der Uhr geregelt. Beide Systeme laufen komplett getrennt voneinander und können schnell wieder voneinander getrennt werden.

OK, mein erstes Mal Karakuri. Wie fängt man am besten an?
Durch Ausprobieren: In unseren Schulungen stellen wir anfangs eine spielerische Aufgabe, zum Beispiel eine Kraft in mindestens 10 Sekunden von A nach B zu leiten. Die Teilnehmer müssen sich überlegen, welche Bewegungsarten ihnen einfallen, um diese Zeitverzögerung zu gewährleisten. Die Was-passiert-dann-Maschine ist vordergründig nur ein Spaß. Man entwickelt aber fast alle Prinzipien, die man später benötigt, um eine reale Aufgabe schnell und effizient zu erledigen. Erst zum Ende des Kurses wird ein einfaches KLT Handling umgesetzt

Karakuri ergibt sich von selbst?
Der Vorteil ist ja, dass man mit einfachen Mitteln sehr viel erreichen kann. Das kann man sich auch selbst erarbeiten, sofern man genügend Zeit hat. In einer Schulung vermitteln wir natürlich auch Erfahrungswerte, zum Beispiel wie man mit ansteigenden und abfallenden Gegenkräften umgeht. Das bekommt man eventuell mit der Zeit auch selbst raus. Wenn man es gezeigt bekommt, ist die Lernkurve steiler.

Wie läuft eine Schulung ab?
Wir nutzen oft eine externe Lehrfabrik, weil es dort alles gibt und man den laufenden Betrieb nicht stört. Wir machen das für größere Kunden auch vor Ort. Gerade, wenn man ein spezielles Problem lösen möchte, ist es unerlässlich, mit den Original-Kisten und -Bauteilen zu arbeiten.

Welche Fehler beobachten Sie, wenn Unternehmen Karakuri zum ersten Mal ausprobieren?
Viele versuchen, die Mechanik zuerst auf dem Papier zu entwickeln. Das geht fast immer schief. Es ist viel besser, sich das Werkstück zu nehmen, einen Prototypen zu bauen und immer weiter zu verfeinern. Das ist die Power der kontinuierlichen Verbesserung. Wenn Sie erst ein CAD-Model entwerfen, alles bauen und dann feststellen, dass eine Klappe wegen der Reibung nicht auslöst, haben sie viel Zeit verschwendet. Wer mit der Klappe anfängt und es sofort ausprobiert, muss hinterher weniger umbauen.

Ein CAD Modell wird erst im Nachgang erstellt, also dann, wenn das Karakuri brauchbar funktioniert. Diese Aktion ist dann das „A“ für „Act“ im PDCA-Zyklus, was hier Dokumentation bzw. Standardisierung bedeutet.

Warum kauft man Karakuri-Lösungen nicht genauso von außen zu, wie es mit Automationslösungen oft passiert? Spart man dann nicht noch mehr Zeit?
Das klingt aus Sicht des Managements verführerisch, ist aber schlecht für die Motivation und das Know-how der Mitarbeiter. Wir sprechen über kontinuierliche Verbesserung. Wenn ein Team etwas selbst entwickelt hat, kann es die Anwendung auch selbst reparieren und ständig weiter verfeinern. Probieren Sie das mit einer externen Lösung oder mit einer programmierten Linearachse.

Das Know-how ist auf Dauer Gold wert. Erstens, weil der Kampf gegen die Verschwendung weitergeht. Zweitens, weil die Mitarbeiter die Fähigkeiten entwickeln, Karakuri-Prinzipien auch auf andere Fragestellungen anzuwenden. Wer Chancen sieht und sofort nutzt, ohne lange auf eine Investitionsentscheidung warten zu müssen, profitiert am meisten von der schlanken Fertigung.

Die Toyota-Formel für den Wert einer Firma ist übrigens ein guter Indikator. Die Formel lautet:

Firmenwert = Anzahl der Mitarbeiter x Fähigkeiten x Motivation 

Man braucht für das Bestellen einer Lösung weniger Mitarbeiter als für das Erstellen. Die Fähigkeiten der Mitarbeiter müssen nicht verbessert werden und motiviert wird auch niemand. Das heißt letzten Endes, dass der Firmenwert reduziert wird.

Woher kommen die Ideen für Karakuri-Projekte im Unternehmen?
Gegenfrage: Wer ist in einem Unternehmen für Qualität verantwortlich? Wer für den Erfolg? In der schlanken Fertigung gibt es da nur eine Antwort: Jeder! Jeder Mitarbeiter ist verantwortlich und jeder Mitarbeiter kann die entscheidende Idee haben, wie man etwas verbessern kann. Das müssen nicht nur die Ingenieure oder die Mitarbeiter sein, die Betriebsmittel bauen.

Woran erkennt man einen geeigneten Karakuri-Baukasten für Unternehmen?
Karakuri ist keine eigene Disziplin, sondern Bestandteil der Lean Production. Ein guter Lean Production Systembaukasten bietet die entsprechenden Komponenten. Dieser sollte unbedingt wartungsarm und selbsterklärend sein. Es sollten weder besondere Bearbeitungen der Bauteile noch besondere Werkzeuge erforderlich sein. Idealerweise reichen eine Säge und ein Inbusschlüssel. Schnelle Verstell- und Austauschmöglichkeiten sind auch unerlässlich.

Der Baukasten sollte außerdem alle Bauteile zur Verfügung stellen, die zum prozesssicheren Aufbau von beweglichen Baugruppen erforderlich sind. Das wären zum Beispiel Drehlager, Buchsen, Rollen, Rollenbahnen etc. Wichtig ist es auch, Bauteile zur Verfügung zu haben, die reibungsarme Bewegungen zulassen. Das ist vor allem dann unerlässlich, wenn mechanische Baugruppen durch leichte Bauteile (wie z.B. leere KLTs) betätigt werden müssen.

Karakuri ist übrigens nicht unbedingt an einen Baukasten geknüpft. Bei der Handhabung kleinster Bauteile kann es sogar notwendig sein, eigene Komponenten herzustellen, die für diesen Zweck optimiert sind.

Welche Grenzen hat Karakuri?
Da wir von einfacher Mechanik sprechen, ist theoretisch alles möglich. Nur ist nicht alles sinnvoll realisierbar. Natürlich könnte man ein Karakuri zum Wenden von Betonplatten bauen. Nur: Wie teuer soll das werden? So massive Anlagen sind auch nicht mehr leicht veränderbar, also auch nicht ohne weiteres KVP-fähig.

Trotzdem gibt es auch hier Ausnahmen: Es gibt z.B. pfiffige Karakuri-Lösungen zum Austausch schwerster Werkzeuge, die sich trotz aufwendiger Bauart in kurzer Zeit amortisieren.

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