Handlungsorientiertes Lernen

Logistik in der Lernfabrik

Handlungsorientiertes Lernen durch zustandsbasierte Techniksysteme. Künftig sollen bestehende Prozesse der Fertigung und Montage um Elemente der Intralogistik ergänzt werden. Zu deren Integration hat das Team um die Prozesslernfabrik CiP der TU Darmstadt ein Konzept entwickelt, das den Betrieb der Lernfabrik in verschiedenen Zuständen ermöglicht.

Layout der bestehenden Prozesslernfabrik und Konzept zur Integration der Intralogistik.

Bei der Prozesslernfabrik "Center für industrielle Produktivität" (CiP) handelt es sich um eine Bildungs- und Forschungsinitiative des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) im Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt. Im Rahmen der Prozesslernfabrik CiP werden reale Produktionsabläufe entsprechend der Prinzipien der schlanken Produktion gestaltet. Ziel ist es, Studenten und Mitarbeiter aus der Industrie in Methoden und Denkweisen der schlanken Produktion zu schulen. Um in einer Produktionsumgebung die Veränderungen von Prozessoptimierungen risikofrei und ohne Zeitdruck gestalten, realisieren und reflektieren zu können, werden in der Prozesslernfabrik Trainingscurricula angeboten, die neben der theoretischen Unterrichtung auch vielfältige praktische Übungen zur inhaltlichen Vertiefung umfassen.

Der Ablauf einer Schulung startet stets mit einem ungünstigen Produktionszustand, den die Teilnehmer zunächst analysieren müssen. In der sich anschließenden Theorie werden Methoden aufgezeigt, die eine Verbesserung der Ausgangssituation ermöglichen. Die Schulungsteilnehmer nutzen im nächsten Schritt die vermittelten Methoden, um das Produktionsumfeld hin zu einem besseren Zustand weiterzuentwickeln. Der Prozess der Verbesserung durchzieht jede Schulung des gesamten Curriculums. Bis heute sind in der Lernfabrik vier unterschiedliche Verbesserungsstufen implementiert. Hierbei stellt der vierte und beste Zustand ein "Lean Good Practice" dar, welcher die Umsetzung der Methoden der Schlanken Produktion mustergültig aufzeigen soll.

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Erweiterung um Elemente der Intralogistik

Die Materialbereitstellung bildet das verknüpfende Element zwischen den Fertigungs- und Montageprozessen und umfasst Elemente wie Lagerung, Kommissionierung und innerbetrieblichen Transport. Verbesserungen in Produktionsprozessen lassen sich häufig nur durch eine angepasste Materialbereitstellung realisieren. Damit sie ihre volle Wirkung auf Durchlaufzeiten und schließlich den Kundennutzen entfalten, ist die gesamte Intralogistik zu betrachten. Im Zuge von derzeitigen Plänen zur Fabrikhallenentwicklung soll die Lernfabrik daher um intralogistische Prozesse erweitert werden. Die Integration der Intralogistik in die Prozesslernfabrik CiP soll sich dabei ebenfalls an dem Konzept zustandsbasierter Techniksysteme orientieren und anfänglich zwei Zustände der Materialbereitstellung abbildbar machen. Analog zum Produktionsbereich starten die Workshops für die Lehre und Weiterbildung ebenfalls in einem ineffizienten Ausgangszustand, der im Rahmen von Trainingsmodulen in einen verbesserten "Lean Good-Practice" Zustand für die Intralogistik transformiert werden soll. Die Teilnehmer der Workshops sollen dabei durch kompakte Theorievorträge zu Methoden und Prinzipien der "Lean Logistics" dazu befähigt werden, den Ausgangszustand zu analysieren und mit Hilfe der geschulten Methoden in einen verbesserten Zustand zu überführen.

Nachfolgend wird die vorgesehene Prozesskette der Intralogistik sowie die beiden Zustände des zugrunde liegenden technischen Systems beschrieben:

Um über die Zerspanung und Montage des Pneumatikzylinders hinaus vollständige innerbetriebliche Wertschöpfungsketten abbilden zu können, wird durch die geplante Lernfabrikerweiterung eine Materialbereitstellung implementiert, die in den zwei oben genannten Zuständen betrieben werden kann. Ausgangspunkt der Wertschöpfungskette sind hierbei regelmäßige Materialanlieferungen per Lkw an den Wareneingang beziehungsweise das Hallentor der Prozesslernfabrik. Nach Entladung, Entpacken und Wareneingangsprüfung der Materialien erfolgt deren Einlagerung in Lagersysteme. Von dort aus werden diese im Bedarfsfall ausgelegt, kommissioniert und durch Fördermittel an den einzelnen Bedarfsorten in der Fabrik bereitgestellt. Darüber hinaus ist eine Materialversorgung zwischen den verschiedenen Fertigungs- und Montageprozessen sowie der Abtransport und Versand der Waren am Warenausgang vorgesehen.

Zwei Workshops ergänzen das didaktische Konzept

Im Ausgangszustand erfolgt die technische Realisierung der beschriebenen Prozesse durch konventionelle Lagerhaltungs-, Kommissionier- und innerbetriebliche Transportsysteme. Beispielsweise findet die Lagerung anhand von Fachbodenregalen mit chaotischem Lagerhaltungsprinzip statt. Die Kommissionierung benötigter Komponenten aus den Lägern erfolgt anhand einer Pickliste und mittels eines Handwagens durch den Produktionsmitarbeiter.

Im Anschluss lädt dieser die kommissionierten Materialien auf einen Bereitstellwagen um und transportiert diese zu seiner Arbeitsstation. Durch eine derartige Gestaltung der Prozesskette können klassische Verschwendungsarten, etwa unnötige Laufwege, Wartezeiten, Doppelhandling von Materialien sowie nicht aufeinander abgestimmte Prozesse eingebracht werden. Um ausgehend von diesem verschwendungsreichen Zustand Prozessverbesserung nach Gesichtspunkten der Lean Logistics erlernen zu können, sieht das didaktische Konzept der Prozesslernfabrik zwei Workshops vor.

Im ersten Workshop werden zunächst die Grundlagen der schlanken (Intra-)Logistik betrachtet. Hierbei werden Prinzipien wie Flussorientierung, Pull-Steuerung sowie Taktung und Standardisierung von Prozessen erläutert. Im Anschluss werden die Arten von Verschwendung, die klassischerweise in vielen technischen Systemen verborgen sind, exemplarisch aufgezeigt und gezielte Diagnosemethoden, etwa die Wertstromanalyse, an die Hand gegeben. Im anschließenden zweiten Workshop werden auf Basis des vorliegenden Zielzustands einzelne Methoden im Detail erläutert und in der Lernfabrik durch die Teilnehmer angewendet.

Das Ziel hierbei ist die Verbesserung der Prozesse der Materialbereitstellung nach Prinzipien der schlanken Logistik. So wird beispielsweise analog zur Produktion die Logistik taktgebunden gestaltet, Prozesse miteinander synchronisiert und am externen wie internen Kunden ausgerichtet.

Durch Anwendung der vermittelten Methoden und geeignete Auslegung der zusätzlich bereitgestellten Technik kann der verschwendungsreiche Ausgangszustand durch die Teilnehmer der Workshops in einen verbesserten "Lean Good-Practice" Zustand der Lernfabrik transformiert werden. Langfristiges Ziel der Erweiterung ist es, die ganzheitliche Forschung, handlungsorientierte Lehre und berufliche Weiterbildung im Bereich der Produktion und Intralogistik an der TU Darmstadt weiter zu stärken.

Dipl.-Ing. Felix Wiegel; M.Sc. Siri Adolph; Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich/bw

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