Die Zukunft der Produktion - schlank und energieeffizientp153887.typo3server.info/fileadmin/v1/images/content/inhaltsbereich/02_artikelbilder/... · Poka-Yoke Autonomation Prozessunterbrechung

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- 1 -Prof. Dr.-Ing. H. Brüggemann, 29.09.09

Die Zukunft der Produktion - schlank und energieeffizient

Prof. Dr.-Ing. Holger Brüggemann

29. September 2009



Experte für Produktionsoptimierung

Vorstellung

Werdegang:Führungskraft bei der Robert Bosch GmbH in den Produktionsbereichen Benzin- und Dieseleinspritzungseit 2003 Professor für Produktionstechnikseit 2004 Leiter des Instituts für Produktionstechnikseit 2006 Vorstand des Netzwerks Digitale Fabrik

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Prof. . Dr..--IIng. g. Holger GerloffWerkzeugmaschinen, Spanende Fertigungstechnik

Prof. . Dr..--Ing. . Ina NielsenWerkstoffkunde, Urformen, Fügen

Dipl..--Ing. Lena Leck. Lena LeckUmformsimulation

Marianne HomeisterSekretariat

Dipl..--Ing. . Heinrich TurkAllgemeine Messtechnik, Umformtechnik

Prof. Dr.-Ing. Holger BrüggemannGeschäftsführender Leiter, Qualitätsmanagement,Handhabungs- und Montagetechnik, Simulation

Prof. . Dr..--Ing. . Joachim IhmeBetriebsorganisation und Logistik, Lean Production

Prof. Prof. Dr..--Ing. Martin Rambke. Martin RambkeFertigungstechnik, Umformtechnik

Herr Rainer BrozioWerkstoffkunde, Kunststofftechnik

Herr Manfred GrochholskiWerkstoffkunde, Fertigungsverfahren

Dipl..--Ing. . Gustav HerrmannFertigungsmesstechnik, Handhabungstechnik

Institut für Produktionstechnik

Dipl..--Ing. . Armin RehanWerkstoffkunde

Dipl..--Ing. . Patrick MüllerSimulation, Digitale Fabrik

Dipl..--Ing. . Egbert HomeisterRechneranwendungen, Lean Production

Dipl..--Ing. . Holger MüllerEnergieeffizienz, Lean Production, Montage


Aktuelle Forschungsprojekte am IPT

Integration des Wertstromdesign

in den Planungsablauf

der Digitalen Fabrik

Wertstromdesign Digitale Fabrik

Ziel:

Bionische Kunststoffrohre(Inneo)Prof. Dr.-Ing. I. Nielsen

Produktionsoptimierungin der digitalen Fabrik(BMBF)Prof. Dr.-Ing. H. Brüggemann

Virtuelle Prozessketten-optimierung(BMBF)Prof. Dr.-Ing. M. Rambke

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Digitale Fabrik

Netzwerk Digitale Fabrik e.V. - www.digifab-ev.de


Master Automotive Production (MAP)

Weiterbildender MasterstudiengangAbschluss Master of Engineering (M. Eng.)

Ziel: - Ausbildung exzellenter Führungskräfte sowie- Vermittlung aktueller Kenntnisse aus Forschung und Praxis

im Bereich der Produktion

4 Semester: 2 Theoriesemester und 2 Praxissemester für Projektarbeiten und Masterarbeit

Module im Bereich Produktionsmanagement, -technologie, Digitale Fabrik, Arbeitsrecht und Wirtschaft

Start nächstes Semester: 1. März 2010

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Die Zukunft der Produktion - schlank und energieeffizient


29. September 2009


MANUFUTURE – a Vision for 2020

Quelle: Manufacture- a vision for 2020, EU, November 2004

Eine Wirtschaft, die nur auf Dienstleistungen setzt, wird langfristig nichtüberleben. Auch eine Dienstleistungsgesellschaft braucht eine starkeProduktion.

Um im globalen Wettbewerb und vor Herausforderungen durch sozialenWandel und Klimaänderungen zu bestehen, muss sich die Produktionwandeln: von einer ressourcenintensiven zu einer wissensbasierten und innovativen Produktion.

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Reserven und Verbrauchderzeit nicht wirtschaftlich förderbar oder nur geologisch vermutet und noch nicht nachgewiesen

derzeit wirtschaftlich förderbar

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften, 2008


Rohstoffpreisindex

50

100

150

200

250

300

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Euro (2000=100)

Quelle: Hamburgisches Weltwirtschaftsinstitut, Rohstoffpreise 2009

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Reichweite von Rohstoffen

* Basisreservenreichweite

Quelle: Studie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien“, Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung, Mai 2009

Rohstoff Reserven RessourcenAntimon 16 32*Indium 19 k.A.Kupfer 31 190Platin 137 190Silber 13 28Tantal 90 125Zinn 20 36*


CO2-Problematik

2o – InitativeDie maximale weltweite Klimaerwärmung ist auf 2o zu beschränken.

Konsequenz für CO2-EmissionenDie CO2-Emissionen in Deutschland müssen bis 2020 um 40% (gegenüber 1990) reduziert werden; bis 2050 um 80%.

Weitere Konsequenzen• Limitierung der Zertifikate für CO2-Emissionen.• Deutliche Kostensteigerung für CO2-intensive Industrien.• Preissteigerungen für Strom und Rohstoffe.

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Begriff der Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeitbezeichnet die Bewirtschaftungsweise eines Waldes, bei welcher immer nur so viel Holz entnommenwird, wie nachwachsen kann, so dass der Wald nie zur Gänze abgeholzt wird, sondern sich immerwieder regenerieren kann.

Georg Ludwig Hartig, 1795

Sustainable Development„Entwicklung zukunftsfähig zu machen, heißt, dass die gegenwärtige Generation ihre Bedürfnissebefriedigt, ohne die Fähigkeit der zukünftigen Generation zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnissebefriedigen zu können."

Brundtland-Bericht, 1987

Die Gemeinsamkeit aller Nachhaltigkeitsdefinitionen“ist der Erhalt eines Systems bzw. bestimmter Charakteristika eines Systems, sei es die Produktions-kapazität des sozialen Systems oder des lebenserhaltenden ökologischen Systems. Es soll also immeretwas bewahrt werden zum Wohl der zukünftigen Generationen.“

Bernd Klauer, 1999


Nachhaltiges Produktionssystem

aber auch die Erfüllung von Produktionszielen wie Produktivität,Ausbringung, geringe Nacharbeit, etc.

Ein Produktionssystem welches die heutigen Produktionsziele erfüllt, ohne die Bedürfnisse zukünftiger Generationen einzuschränken.

Ohne die Kopplung von Produktionssystem und Umweltschutz-anforderungen lässt sich der Produktionsbereich nur schwer für Energie- und Materialeffizienzziele gewinnen.

Dies erfordert eine Produktion mithoher Energieeffizienzhoher Materialeffizienzgeringen Emissionen/ Abfällen

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Toyota Produktionssystem

Vermeidung von Verschwendung

Just-in-Time

Bedarfsorientierte Materialbereitstellung

Kanban, One-Piece-Flow

Total Quality Control

Vollständige Fehlervermeidung

Kaizen, 0-Fehler-Produktion,

Poka-Yoke

Autonomation

Prozessunterbrechung bei Fehlern

Jidoka, Andon, TPM

Flexible Produktion

ToyotaProduktionssystem


Philosophie des Toyota Produktionssystems

Verschwendungsarten im Toyota Produktionssystem:

1. Verschwendung durch Überproduktion2. Verschwendung durch Wartezeit3. Verschwendung durch Transport4. Verschwendung durch den Arbeitsprozess5. Verschwendung durch hohe Bestände6. Verschwendung durch Bewegung7. Verschwendung durch Produktionsfehler

Zusätzlich bei einem nachhaltigen Produktionssystem:8. Verschwendung von Energie9. Verschwendung von Material

Kern: Vermeidung von Verschwendung

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Wertstromdesign


KlassischesWertstromdesign

● Visualisierung und Optimierung eines Produktionsprozesses

– Standardmethode aus dem Toyota Produktionssystem

– Prozessaufnahme (IST-Zustand) vor Ort mit Bleistift und Papier

– Verwendung von standardisierten Objekten

– Entwicklung eines Soll-Konzeptes

● Zielgrößen:– Durchlaufzeit und Bestände– Hohe Wertschöpfung

Nachhaltiges Wertstromdesign

● Erweiterung des Wertstroms um die Visualisierung und Optimierung von Energie- und Materialströmen

– Ganzheitliche Betrachtung – Aufnahme zusätzlicher Indikatoren

/ Kriterien (elektr. Energie, Druckluft, Abfälle etc.)

– Prozessbewertung hinsichtlich Energie- und Material-/ Ressourceneffizienz

– Implementierung neuer Prozess –und Anlagenkennzahlen (z.B. Energieeintrag pro Werkstück)

● Zielgrößen:– Durchlaufzeit und Bestände– Hohe Wertschöpfung– Energie- und Materialeffizienz

Erweiterung

1 sec. 85 sec. 102 sec.1 sec. 85 sec. 102 sec.5 Tage 7,6 Tage 6,5 Tage4,5 Tage5 Tage 7,6 Tage 6,5 Tage4,5 Tage 23,6 Tage

188 sec.23,6 Tage188 sec.

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Nachhaltiges Wertstromdesign


Ansätze zur Verbesserung der Energie- und Materialeffizienz

VDruckluftDer Energieverbrauch von Druckluftanlagen kann mit einfachen Mitteln um ein Drittel reduziert werden.

Energieeffiziente Anlagen:- Der elektrische Stand-by-Verbrauch in einem Automobilwerk beträgt zwischen 15% und 30%!- Automatisches Abschalten von nicht benötigten Aggregaten- Start-Stopp-Automatik

AntriebstechnikBei energieeffizienten Elektromotoren kann bis zu 80% der Energie eingespart werdenBei dem Projekt Energieeffizienz+ lag die durchschnittliche Energieeinsparung bei Pumpen bei 30%.

Heizung, Klima, LüftungIn der Wärmerückgewinnung, Kraft-Wärme-Kopplung, effizienten Lüftungstechnik liegen enorme Einsparpotenziale.

Beleuchtung:- Natürliche Beleuchtung- Energiesparende Lampen- Abschalten in Pausenzeiten

-> Einsparungen bis zu 65%

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Druckluftverluste

[Quelle: Jutta Geldermann: Mehrzielentscheidungen in der industriellen Produktion ]


Stand-by-Verluste

[Quelle: Tu Chemnitz]

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Ergebnisse aus der Praxis

VÖKOPROFIT, Projekt in Nordrhein-Westfalen

- 622 beteiligte Betriebe mit im Durchschnitt 273 Mitarbeiter- Durchschnittliche Einsparung/ Betrieb: 31.512 €- Durchschnittliche Amortisationszeit/ Betrieb: 2,2 Jahre- Durchschnittliche Stromeinsparung/ Betrieb: 322.000 kWh- Durchschnittliche CO2-Reduktion/ Betrieb: 130 to

Mercedes Benz Untertürkheim- Einsparung von 11% des gesamten jährlichen Energieverbrauchs- Durch die verbesserte Energieeffizienz werden jährlich Kosten in Höhe in 9,6 Mio. €

eingespart- Kapitalrendite lag bei 210%

Deutsche Mechatronics- Durch das dynamische Verschachteln werden 12% des Materials bei Blechteilen

eingespart.

Maßnahmen zur Ressourceneffizienz erzielen auch kurzfristig eine hohe RenditeViele Einzelprojekte erzielen Kosteneinsparungen von 10-30%


Hemmnisse zur Nutzung von Energieeinsparpotenzialen

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Verantwortung für Energiefragen ist nicht eindeutig

fehlende Motivation der Mitarbeiter

Stellenwert der Energiekosten ist nachrangig

fehlendes Kapital

fehlende Kenntnisse über Anbieter

Zeitmangel/ hohe Arbeitsbelastung

zu lange Armortisationszeiten

mangelndes Wissen über Energiesparmöglichkeiten

sehr wichtigweniger wichtigunwichtig

[Quelle: IHK Koblenz 2007]

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Einbeziehung von Mitarbeitern

Möglichkeiten zur Einbeziehung der Mitarbeiter:

Schulungen/ Qualifizierungen für Führungskräfte und Mitarbeiter

Einbindung in Verbesserungsworkshops (mit nachhaltigen Wertstromdesign)

Einführung von „Umwelt-Zirkeln“

Sonderaktionen im Ideenmanagement

Prämienlohnsystem mit Prämien für Energie-/ Materialeinsparung

konsequente Einführung und Anwendung eines nachhaltigen Produktionssystems


Rahmenbedingungen

Der ressourcenschonende Umgang mit Energie und Materialien hängt wie die Einstellung zur Qualität vom Bewußtsein der Mitarbeiter und dieses von der Unternehmenskultur ab!

Rahmenbedingungen:

Konsequente Unterstützung durch das obere Management

Umweltmanagementsystem

Nachhaltigkeitsberichte

Zertifizierung nach DIN EN ISO 14000

Ökobilanzierung

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Fazit

Nur mit einer Kombination von klassischen Produktionszielen mit Energie- und Materialeffizienzzielen in einem nachhaltigen Produktionssystem kann langfristig die Wettbewerbsfähigkeit aufrechterhalten werden.

Die Zukunft der Produktion ist schlank und energieeffizient!


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !

Kein Mensch würde auf die Idee kommen,seine Abwässer in das eigene Schwimmbad laufen zu lassenoder seine Autoabgase in die eigene Wohnung zu leiten.Nichts anderes tun wir mit der Natur.

Maximilian Gege

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