Webgestützte Produktivitätsanalyse - Ein datenbasierter Ansatz zur zielgerichteten Gestaltung von  Produktionssystemen

 

Constantin Grabner, Robert Glöckner, Hermann Lödding und Nils Barck

Industrie 4.0 ist gegenwärtig das Schlagwort für die fortschreitende digitale Transformation im Produktionsumfeld. Die zunehmende Vernetzung, die wachsende Verfügbarkeit mobiler Endgeräte und neue Technologien, wie z. B. Augmented Reality, ermöglichen es, bestehende Prozesse grundlegend neu zu gestalten [1]. Bislang bleibt dieses Potenzial für Produktivitätsanalysen jedoch weitgehend ungenutzt. Derzeit können meist nur Spezialisten Produktivitätsanalysen durchführen. Dadurch sind sie aufwändig und teuer und kommen nur selten zum Einsatz. In der Praxis sind Verbesserungsmaßnahmen, wie z. B. die Digitalisierung von Prozessen, daher häufig nicht das Ergebnis einer systematischen Analyse. Der Beitrag stellt eine Produktivitätsanalyse vor, die sich an den Gestaltungsfeldern von Produktionssystemen orientiert, von den Produktionsmitarbeitern selbst durchgeführt werden kann und durch eine web-basierte Applikation unterstützt wird.

 

Die Produktivität eines Arbeitssystems beschreibt das Verhältnis von Output zu Input. Entsprechend bezieht die Arbeitsproduktivität die Gutteile-Ausbringung (Output) auf die bezahlte Arbeitszeit (Input), z. B. [2, 3].

Die Arbeitsproduktivität ist die Stellgröße des Produktionsmanagements, um den Personalkostenanteil der Herstellkosten zu beeinflussen. Insbesondere Unternehmen mit einem hohen Anteil manueller Tätigkeiten haben daher ein großes Interesse daran, die Arbeitsproduktivität zu steigern. Um sicherzustellen, dass Produktivitätssteigerungen nicht zu Lasten der Mitarbeiter geschehen und um dabei möglichst zielgerichtet vorzugehen, ist der Einsatz eines systematischen Produktivitätsmanagement von Vorteil. Das Produktivitätsmanagement umfasst alle organisatorischen Maßnahmen, um die Produktivität zu steigern [4]. Produktivitätsanalysen bilden eine dabei eine zentrale Informationsquelle für folgende Aufgaben: •    Bestimmung realistischer Zielvorgaben,
•    Identifikation relevanter Handlungsfelder,
•    zielgerichtete Herleitung von Verbesserungsmaßnahmen,
•    Durchführung von Soll/Ist-Vergleichen zur Bewertung des Erfolgs von Verbesserungsmaßnahmen.
 

Produktivitätsanalysen

Die gängigsten Produktivitätsanalysen in der Industrie sind Zeitstudien nach der REFA-Systematik [5] und das Methods-Time Measurement (MTM) [2]. Beide Verfahren ermöglichen es, Planzeiten zu bestimmen und Abweichungen davon festzustellen. Insbesondere bei der Bestimmung relevanter Gestaltungsfelder zur Verbesserung der Produktivität weisen diese Verfahren jedoch Nachteile auf. Außerdem gestaltet sich die Anwendung häufig zeitaufwändig und erfordert besonders geschulte Mitarbeiter.
Eine weniger aufwändige Alternative ist das Multimomentverfahren als Bestandteil des REFA-Standardprogramms. Das Verfahren erlaubt es, mithilfe von Zufallsstichproben Informationen über ein Produktionssystem zu sammeln [6]. Für eine Verwendung zur Produktivitätsanalyse besteht die Herausforderung darin, sinnvolle Beobachtungskriterien zu definieren.
Am Institut für Produktionsmanagement und -technik sind mit den Arbeiten von Tietze und Czumanski zwei modellbasierte Produktivitätsanalysen entstanden, die darauf abzielen, die Einflussfaktoren auf die Arbeitsproduktivität zu erkennen und den erforderlichen Erhebungsaufwand dafür zu reduzieren [7, 8]. Beide Verfahren nutzen die Anteile von Mitarbeiterzuständen an der bezahlten Arbeitszeit (z. B. „10 % Teilehandling“) als Hinweis auf relevante Handlungsfelder für die Verbesserung der Produktivität (z. B. Materialbereitstellungsprozesse). Zeitanteile von Mitarbeiterzuständen bieten ein leicht erfassbares und nachvollziehbares Kriterium, um Schwerpunkte für die Optimierung der Produktivität zu erkennen, Verbesserungsmaßnahmen herzuleiten und ihren Erfolg zu beurteilen. Bisher leiten sich die Mitarbeiterzustände der entwickelten Analysen jedoch nicht von den Gestaltungsfeldern von Produktionssystemen ab, sondern orientieren sich an den Rahmenbedingungen der Serien- bzw. Unikatfertigung. Darüber hinaus bleibt der Erfassungsaufwand für eine kontinuierliche Anwendung weiterhin zu hoch.
Ziel war es daher, eine zustandsbasierte Produktivitätsanalyse zu entwickeln, die konkrete Bezüge zu den Gestaltungsfeldern von Produktionssystemen bietet, den Erhebungsaufwand weiter verringert und sowohl für die Unikat- als auch für die Serienfertigung geeignet ist.

 


Bild 3: Verwendung der Ergebnisse (Beispieldaten).

Modell der Arbeitsproduktivität

Wirk- und Erklärungsmodelle sind ein geeignetes Werkzeug, um die Einflussgrößen und ihre Wirkung auf definierte Zielgrößen zu beschreiben [9]. Am Institut für Produktionsmanagement und -technik (IPMT) der TU Hamburg ist ein Wirkmodell entstanden, das die Einflüsse auf die Arbeitsproduktivität vollständig abbildet und damit die Zusammenhänge zwischen den produktivitätsrelevanten Handlungsfeldern bei der Gestaltung von Produktionssystemen und der Zielgröße herstellen kann [10].
Das Modell definiert fünf Regel- und zwölf Stellgrößen. Sie dienen als Hilfsmittel, um über mehrere Stufen hinweg nachvollziehbare Bezüge zwischen den Handlungsfeldern des Produktivitätsmanagements und der Zielgröße Arbeitsproduktivität herzustellen. Dazu sind jeder Stellgröße Aufgaben zugeordnet (Bild 1). Sie bilden die produktivitätsrelevanten Gestaltungsfelder von Produktionssystemen. Gleichung 2 beschreibt die quantitativen Zusammenhänge der Regelgrößen. Wesentliche Lösungsidee ist daher die Unterteilung der bezahlten Arbeitszeit in die Durchführungszeit ZD, die Zeit für Auslastungsverluste ZA sowie die geplante und ungeplante Abwesenheitszeit ZPA und ZUA.

 

mit:
ZD Zeit für die Durchführung der Arbeitsaufgabe
ZA Zeit für Auslastungsverluste
ZPA Zeit für geplante Abwesenheit
ZUA Zeit für ungeplante Abwesenheit

Damit quantitative Aussagen zu den Gestaltungsfeldern möglich sind, gilt es, mithilfe einer zustandsbasierten Produktivitätsanalyse Informationen über die Anteile der Stellgrößen an der bezahlten Arbeitszeit zu ermitteln.
 

Mitarbeiterzustände der Produktivitätsanalyse und ihre Erfassung

Die Mitarbeiterzustände leiten sich von den Stellgrößen des Modells ab. Um sie erfassen zu können, werden Anwesenheitsdaten erfasst und Multimomentaufnahmen durchgeführt.
Anwesenheitsdaten: Mitarbeiterzustände, die sich von den Stellgrößen der geplanten und ungeplanten Abwesenheit ableiten, sind das Fehlen aufgrund von Krankheit oder sonstigen Gründen, Urlaub bzw. Pausieren und die Teilnahme an Weiterbildungen. Mit Ausnahme der Pausen befindet sich der Mitarbeiter dabei nicht an seiner Tätigkeitsstätte. Um Aussagen über die Zeitanteile dieser Zustände treffen zu können, erfasst der Teamleiter des Arbeitsbereichs täglich, wie viele Mitarbeiter dem betrachteten Produktionssystem zugeordnet sind und wie viele Mitarbeiter aus welchen Gründen von der Tätigkeitsstätte fernbleiben (im Urlaub, krank, auf Weiterbildung oder fehlend aus sonstigen Gründen).

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