Digitales Engpassmanagement auf Shopfloor-Ebene bei Montblanc

Elektronische Plantafel optimiert Steuerung in komplexer Goldfedermanufaktur

von Frank Derlien¹, Carsten Hense², Andreas Gillessen

Um bei der komplexen Fertigung von Edelmetall-Federaggregaten, die in mehr als 35 Fertigungsschritten und sehr hoher Variantenvielfalt produziert werden, nachfragebedingt wechselnde Engpässe täglich schnell und effizient zu meistern, setzt Montblanc auf elektronische Plantafeln. Das Funktionsmodell, das zuvor mit einem manuellen Plantafel-Systems getestet wurde, steigerte die Produktionseffizienz erheblich. Das elektronische Plantafel-System hilft nun, die neue Fertigungsauftragssteuerung sehr übersichtlich und effizient zu gestalten.

Stets termingerecht liefern, ist eine wahre Herausforderung für die Fertigungssteuerung der Federaggregate-Fertigung des Schreibgeräteherstellers Montblanc aus Hamburg. Aufgrund des enorm gestiegenen Produktspektrums der letzten Jahre muss der komplexe, mehrstufige Fertigungsprozess mit spitzer Feder verfolgt und gesteuert werden. Deshalb wurde für die ausschließlich in Handarbeit gefertigten Federaggregate ein elektronisches Fertigungssteuerungs- und Auftragsverfolgungssystem programmiert, das auf 42-Zoll große elektronische Plantafeln in der Federfertigung installiert wurde. Die Begeisterung der Mitarbeiter war vom ersten Tag an zu spüren. Die gewonnene Transparenz, die damit verbundene Möglichkeit zur Optimierung des Mitarbeitereinsatzes an den vielen verschiedenen Fertigungsstationen mit wechselnden Engpässen sowie die Verbesserung der Fließfertigung mit verkürzten Liegezeiten und geringerem WIP-Bestand (Work In Progress) trugen ihren Anteil jeweils dazu bei.

Stetig wechselnde Engpässe im Griff

Viele Daten verbergen sich hinter den elektronischen Plantafeln von Montblanc. Dank Aggregation der Fertigungsaufträge auf mehreren Ebenen können selbst komplexe Fertigungsbereiche ohne großen Organisationsaufwand stets engpassorientiert arbeiten.

Der Fertigungsprozess

Die 14 und 18 Karat-Goldfedern warten in Styropor-Trays auf Ihren Einsatz an der Spitze des Füllers in der Schreibgeräte-Endmontage. Bis sie jedoch dahin gelangen, haben sie einen komplexen, mehrstufigen, zeit- und handarbeitsintensiven Fertigungsprozess mit über 35 Arbeitsschritten durchlaufen. Führt man sich diese Komplexität vor Augen, so wird schnell deutlich, dass die Optimierung des Mitarbeitereinsatzes unter den Aspekten Einhaltung der Durchlaufzeit, geringer WIP-Bestand und Produktionseffizienz eine große Herausforderung für die Fertigungssteuerung der Goldfedermanufaktur darstellt. Dabei sind insbesondere nachfolgende Aspekte zu berücksichtigen:

• In der Fließproduktion durchläuft nicht jedes Federaggregat die gleichen Fertigungsstationen.
• Jeder Arbeitsgang hat z. T. sehr unterschiedliche Bearbeitungszeiten.
• Nicht alle Fertigungsstationen sind jederzeit besetzt.
• Trotz sehr hoher Mitarbeiterqualifikation kann nicht jeder alle Arbeitsgänge durchführen.
• Kapazitätsgrenzen sind zu beachten.

Goldfedermanufaktur

Diese Aspekte, sowie die unterschiedlich großen Fertigungsauftragsmengen und die schwankende Anzahl der verfügbaren Mitarbeiter in den Fertigungsgruppen, führen zu ständig wechselnden Engpässen in den Fertigungsbereichen. Jeder Engpasssektor limitiert jedoch den Gesamtdurchsatz und erzeugt zugleich bei allen anderen Teilen/Aufträgen Verschwendung von Ressourcen. Die gesamte operative Planung muss sich daher stets neu auf die sich teilweise sehr kurzfristig verändernden Engpässe ausrichten. Der jeweils wechselnd “schwächste” Teilbereich bestimmt damit immer die operative Planung, um das Gesamtsystem auf höchste Effizienz auszurichten.

Um dieser Herausforderung gerecht werden zu können, ist das erste Gebot: Schaffung vollständiger Transparenz! Zu jedem Zeitpunkt muss die reale Fertigungssituation ersichtlich sein, und zwar nicht nur für die Fertigungssteuerung sondern insbesondere auch für die in Gruppenarbeit organisierten Mitarbeiter der Fertigungsbereiche. Transparenz bedeutet in diesem Fall die Beantwortung folgender Fragen:

• Wie hoch ist der eingelastete Fertigungsauftragsbestand insgesamt?
• Wie hoch ist der Auftragsbestand an jeder einzelnen Fertigungsstation?
• Aus wie vielen unterschiedlichen Fertigungsaufträgen setzt sich dieser zusammen?
• Welche dieser Aufträge sind wann fällig?
• Welche dieser Aufträge stehen bereits auf “gelb” bzw. “rot” in der Ampelschaltung?
• Welche dieser Aufträge haben eine “zusätzliche” Priorität erhalten?

Diese Fragen werden nun von der elektronischen Plantafel in “Echtzeit” beantwortet.

Zur Schaffung der notwendigen Transparenz wurde im ersten Schritt eine manuelle Plantafel in einem der drei Fertigungsbereiche getestet. Diese brachte zwar auch schnell die gewünschten Erfolge, war jedoch hinsichtlich Bestückung, Bedienung und Aktualisierung aufgrund der hohen Anzahl an Fertigungsaufträgen und Fertigungsstationen zu aufwendig in ihrer Verwaltung. Aufgrund der schon gemachten Erfahrungen konnte nun die elektronische Plantafel sehr schnell in wenigen Tagen programmiert und eingesetzt werden.

Hinter der grafischen Benutzeroberfläche steht ein einfaches SQL-Datenbankmodell, in dem die SAP-Fertigungsaufträge täglich aktualisiert werden. Die Benutzeroberfläche der Plantafel ist “Kanban”-einfach, benutzerfreundlich aufgebaut und konzentriert sich auf das Wesentliche: die Schaffung von Transparenz durch die Visualisierung der vor den Fertigungsstationen wartenden Fertigungsaufträge inklusive Informationen über Ampelstatus, Volumen, Fertigstellungstermin.

Die elektronische Plantafel ist im Fertigungsbereich so platziert, dass sie von fast allen Fertigungsstationen eingesehen werden kann – auch aus größerer Entfernung.

Jeder Mitarbeiter bedient die elektronische Plantafel selbst. Hat der Mitarbeiter seinen Arbeitsgang abgeschlossen, geht er zur elektronischen Plantafel und taktet seinen Fertigungsauftrag einen Arbeitsgang weiter. Damit wird sein Arbeitsgang mengenmäßig entlastet und der nachfolgende Arbeitsgang belastet.

Die Mitarbeitereinsatzplanung der Fertigungsgruppen erfolgt täglich, ggf. mehrmals täglich. Die vor einem Arbeitsgang liegenden Fertigungsaufträge und Fertigungsauftragsmengen sind dabei neben der Ampelschaltung und den zusätzlichen Prioritätskennzeichen entscheidend für die operative Planung.

Die gewonnene Transparenz und die damit verbundene Möglichkeit zum stets engpassorientierten Einsatz der Mitarbeiter zur Erhöhung der Produktionseffizienz konnte vom ersten Tag an genutzt werden. Die aufwendige Arbeit, sich hinsichtlich Mengen, Termine und Prioritäten über alle Fertigungsstationen einen Überblick zu verschaffen, ist durch den Einsatz der elektronischen Planungstafeln komplett entfallen. Die Verbesserung der Fließfertigung mit nun verkürzten Liegezeiten und geringerem WIP-Bestand sind darüber hinaus weitere wesentliche Verbesserungen, die gleichzeitig erzielt werden konnten.

Dieses Beispiel zeigt, dass selbst komplexeste Fertigungsprozesse mit entsprechenden Planungsmethoden und Tools engpassorientiert gesteuert werden können, ohne einen enormen Planungsaufwand und IT-Kosten zu erzeugen. Wichtig für die engpassorientierte Feinjustierung der Fertigung ist dabei vollständige Transparenz auf allen Ebenen, Daten in “Echtzeit” sowie Konzentration auf das Wesentliche bei der Visualisierung der Daten.

Der Fertigungsprozess der Federaggregate-Manufaktur im Detail

Die Fertigung der Federaggregate gleicht einer Manufaktur mit Fließfertigung. Die Technik, die Tinte zum gleichmäßigen Fließen zu bringen wird im Wesentlichen durch das Zusammenspiel eines Tintenleiters und der Feder vollbracht. Die Goldfeder kommt bei Montblanc vom 14- oder 18-karätigen Goldband. In den ersten Arbeitsschritten wird das Goldband gewalzt, gestanzt, gestempelt und formgepresst. Nach diesen Fertigungsschritten ist noch eine Variantenbildung in verschiedene Federbreiten (EF, F, M, B, BB, OM, OB, OBB, OBBB) und verschiedene Oberflächen (Gold, Vollrhodiniert, Teilrhodiniert, etc.) möglich. Deshalb befindet sich nach dem Formpressen auch ein Halbfabrikatelager. Mit dem nächsten Arbeitsschritt, dem Anschweißen einer Iridium-Kugel von nur weniger als 1 Millimeter Durchmesser, dem sogenannten Schreibkorn, wird jedoch der Fertigungsprozess bis zum fertigen Federaggregat eingeläutet. Dieser Fertigungsprozess besteht aus bis zu 35 verschiedenen Arbeitsschritten, die z. T. höchste manuelle Präzision verlangen. Jede einzelne Federspitze von Montblanc wird von Hand geschliffen. Nach dem Schleifen wird eine feine Kapillare mit einer Breite von 0,12mm von der Federspitze bis zum Herzloch der Goldfeder geschnitten. Die Kapillarkräfte transportieren die Tinte vom Tintentank über den Tintenleiter und von dort aus über die fein geschnittene Kapillare der Goldfeder nach vorne auf die Federspitze.

Es folgen die Arbeitsgänge Trommeln (automatische Entgratung durch Bewegung in einem mit Zuschlagstoffen versehenen Kunststoffgranulat und Politur für die erforderliche Oberflächenstruktur), Ausrunden, Polieren und immer wieder Kontrollarbeitsgänge, die die Einhaltung der hohen Qualitätsanforderungen sicherstellen. Nach dem Rhodinieren, dem elektrolytischen Aufbringen des Rhodiums und der Montage findet das sogenannte Setzen der Goldfeder statt. Hierbei wird die Goldfeder von Hand so präzise ausgerichtet, dass sie, getestet mit Tinte, mühelos über das Papier gleitet und den hohen Qualitätsansprüchen von Montblanc gerecht wird.

1 Frank Derlien ist Leiter Federfertigung der Montblanc Simplo GmbH, Hamburg

2 Carsten Hense ist Leiter Produktion der Montblanc Simplo GmbH, Hamburg