Das Toyota-Produktionssystem (TPS, jap. ) ist eine Konzeption, um jede Art der Verschwendung zu vermeiden, die sich im Laufe der Zeit bei der Firma Toyota herausgebildet hat und die ständig weiter entwickelt wird. Begründer ist Toyoda Sakichi, der im Jahr 1902 den automatisch stoppenden Webstuhl erfunden und damit die Grundlage für das Jidōka-Prinzip gelegt hat. Sein Sohn Toyoda Kiichirō wurde 1937 der erste Vorsitzende der Toyota Motor Corporation und entwickelte den Just-in-time-Gedanken. Gründe für die Entstehung des TPS waren zum einen die Rohstoffknappheit in Japan und zum anderen die Isolationspolitik der USA gegenüber Japan, die u. a. die japanische Konkurrenz im Automobilbau verhindern wollten. Selbst nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs erhielt Japan keine wirtschaftliche Hilfe aus den USA, und so mussten die japanischen Unternehmen mit ihren eigenen (bescheidenen) Ressourcen und Mitteln mit der Automobilproduktion beginnen. Da die Ressourcen knapp waren, musste man mit dem Vorhandenen sehr sparsam umgehen, Verschwendungen vermeiden und mit organisatorischen Mitteln versuchen, Prozesse und Abläufe zu optimieren und zugleich die Qualität zu steigern.
Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde das TPS von dem Ingenieur und Produktionsleiter Taiichi Ohno systematisch weiterentwickelt und um viele Elemente und Methoden ergänzt. Seine Gedanken und Prinzipien schrieb er in einem Buch nieder, das in Japan 1978 erschien und zehn Jahre später in englischer Sprache veröffentlicht wurde.Taiichi Ohno: Toyota Production System – Beyond Large-Scale Production. Productivity Press, Cambridge Massachusetts 1988. Im Vorwort zur englischen Ausgabe schreibt T. Ohno: „The starting concept of the Toyota production system was, as I have emphasized several times, a thorough elimination of waste“. Ausgangspunkt des Konzeptes ist danach die Beseitigung jeglicher Verschwendung, sei es im Produktionsprozess oder im Bereich der Dienstleistung und der Verwaltung (s. Indirekter Bereich). Zudem hat Toyota schon sehr früh die Qualitätsstrategien des US-Amerikaners William Edwards Deming, dessen Ideen in seinem Heimatland auf taube Ohren gestoßen sind, ausgewertet und in das Produktionssystem einfließen lassen.
Der grundsätzliche Aufbau des Toyota-Produktionssystems Die Toyota Motor Corporation hat ihr Produktionssystem erst im Jahr 1992 in einem „booklet“ offiziell beschrieben und publiziert. Diese Broschüre wurde überarbeitet und im Jahr 1998 erneut herausgegeben.Toyota Motor Corporation: The Toyota Production System – Leaner manufacturing for a greener planet. TMC, Public Affairs Division, Tokyo 1998. Im Vorwort heißt es (s. unter Literatur):
Das TPS ist also kein Rezeptbuch, das man einfach nur anwenden muss, wie etwas gemacht wird und schon ist man erfolgreich. Vielmehr bietet es einen Rahmen und einen Überblick über Konzepte, die von Management und den Mitarbeitern gelebt und ständig weiterentwickelt werden müssen.
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Das Toyota-Produktionssystems kann man sich als Haus vorstellen. Das Dach bildet die Spitze mit dem Ziel des TPS, das Erreichen höchster Produktivität bei hoher Qualität und pünktlicher Lieferung. Dieses Dach wird von zwei Säulen Jidoka und Just-in-time getragen, die Prinzipien des TPS, die durch verschiedene Methoden in die Praxis umgesetzt werden.Toyota Motor Corporation: The Toyota Production System – Leaner manufacturing for a greener planet. TMC, Public Affairs Division, Tokyo 1998, S. 2. Diese beiden Säulen ruhen auf einem Fundament, das die grundsätzlichen Vorgehensweisen bei der Umsetzung beschreibtW. Herlyn: PPS im Automobilbau. München 2012, S. 49 ff.
Ziel Hohe Produktivität bei höchster Produktqualität und pünktlicher Lieferung Jidoka-Prinzip – Das Jidōka-Prinzip besagt, dass Qualität im Prozess entstehen muss und enthält folgende wesentliche Elemente: Produktionsstopp bei Abweichungen (z. B. Andon) Standardisierte Prozesse (s. Arbeitsanweisung) Fehlervorbeugung und Fehlervermeidung (z. B. Poka Yoke) JIT-Prinzip – Das Just-in-time-Prinzip besagt, dass nur das produziert wird, was auch tatsächlich zur Erfüllung der Kundenaufträge benötigt wird und enthält folgende wesentliche Elemente: nur für den Kundenbedarf fertigen (s. Build-to-Order) ausbalancierte Produktion (s. Nivellierung (Betriebswirtschaftslehre) und Heijunka) Pullsystem (z. B. Kanban) kontinuierlicher Materialfluss (s. Fließfertigung) getaktete Fertigung (s. Taktzeit) vielseitig qualifizierte/einsetzbare Mitarbeiter Fundament Beseitigung jeglicher Verschwendung (japanisch muda) Ausdehnung und Weiterentwicklung des TPS Einbeziehung der Lieferanten (japanisch kenbutsu) Kontinuierliche Verbesserung der Prozesse (japanisch kaizen)
Erläuterungen zu einigen Aspekten des Toyota-Produktionssystems Eliminierung der Verschwendung Die Arbeit setzt sich zusammen aus Wertschöpfung und Verschwendung. Bearbeitungszeiten auf der Maschine sind Wertschöpfung. Das Warten des Maschinenbedieners auf das Ende des Bearbeitungsvorgangs oder das Transportieren von Teilen sind Verschwendung. In den meisten Fabriken gibt es hohe Materialbestände vor, im und nach dem Fertigungsprozess. Damit kann man Fehlteile auf der Zulieferseite, Maschinenausfälle oder schlechte Fertigungsqualität kompensieren, ohne dass dies Auswirkungen auf den Endkunden hat. Es ist sogar so gewollt, weil man davon ausgeht, dass es zu Problemen kommt. Dieser Zustand wird nicht als Verschwendung empfunden, weil er in den meisten Fabriken der Normalzustand ist. Man muss also die Probleme vermeiden, die durch Verschwendung kompensiert werden sollen. Das setzt voraus, dass insbesondere die Materialbestände im Fertigungsprozess drastisch reduziert werden – was indes kontrolliert zu erfolgen hat, weil für alle anschließend auftretenden Probleme eine Lösung gefunden werden muss, die Produktionsausfälle verhindert. Ziel dabei ist es, Verschwendung durch Wertschöpfung zu ersetzen. Im Toyota-Produktionssystem unterscheidet man sieben Verschwendungsarten. Die Verschwendung wird im Japanischen als „Muda“ bezeichnet. Eine Möglichkeit, Verschwendung sichtbar zu machen, sind die sogenannten Andon-Tafeln oder Andon-Signale. Das Verfahren zur Erkennung und Beseitigung der Verschwendung wird in der Literatur auch als Muda-Elimination bezeichnet.
Der Erfinder des Toyota Production System, Taiichi Ohno, beschränkte sich auf sieben Arten der Verschwendung, welche durch Liker, Keyte und Locher um eine achte Art, die Unterschätzung oder Nichtnutzung der Fähigkeiten von Mitarbeitern, ergänzt wurden.J. K. Liker: The Toyota Way. Mc Graw Hill, 2005, S. 29. Auch die unterlassene Vorbeugung gegen Gefahren, Maschinenausfälle aufgrund mangelnder Wartung (mangelhafte oder fehlende Total Productive Maintenance), Informationsmängel (besonders in ERPs) und Produktdesigns die nicht den Kundenwünschen entsprechenJ. P. Womack, D. T. Jones: Lean Thinking. Mc Graw Hill, 2003, S. 15 i. V. m, S. 354. können als Arten der Verschwendung angesehen werden.
Überproduktion Materialbestände Transporte und Laufwege umständliche Bearbeitung umständliche Bewegungen Wartezeiten Nacharbeiten
Überproduktion liegt vor, wenn in einer Schicht mehr Halb- und/oder Fertigfabrikate produziert wurden, als von der Programmplanung für diese Schicht vorgegeben wurden. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn sich die einzelnen Bereiche der Produktion selbst optimieren. Beispielsweise gibt es in einem Bereich störungsanfällige Maschinen, die immer wieder zu Produktionsausfällen führen. Um den Produktionsausfall zu kaschieren, wird in den Schichten, in denen die Maschine gut funktioniert, so viel wie möglich produziert damit der nachfolgende Bereich bei einem Ausfall in der nächsten Schicht aus dem durch die Überproduktion aufgebauten Pufferlager versorgt werden kann. Ein zweiter Grund für Überproduktion sind zu viele Werker an Bord. Durch schlechte Urlaubs- oder Freischichtplanung kann es dazu kommen, dass der Meister in einer Schicht mehr Mitarbeiter zur Verfügung hat, als er für das vorgesehene Programm braucht. Um Probleme mit dem Betriebsrat zu vermeiden, schickt er die Kollegen nicht nach Hause, sondern setzt sie an Maschinen oder Arbeitsplätzen ein, die er in dieser Schicht eigentlich nicht benötigt. Ein dritter Grund für Überproduktion ist schlechte Qualität. Wenn die Abteilung ihren Prozess nicht im Griff hat und die Ausschussraten zwischen beispielsweise 2 und 20 Prozent liegen, wird man versuchen, mehr zu produzieren als im Programm vorgesehen ist um den nachfolgenden Bereich mit I.O.-Ware zu versorgen.
Materialbestände Materialbestände sollen im Toyota-Produktionssystem möglichst gering gehalten oder ganz beseitigt werden. Zu viel Material verursacht Kosten für gebundenes Kapital, für erforderliche Lagerflächen und überflüssiges Transporthandling. Diese Verschwendungsart bezieht sich auf die drei folgenden Arten von Materialien:
Rohmaterial im Wareneingangslager und im Produktionsprozess Halbfertigerzeugnisse im Produktionsprozess und in Halbfertigteilelägern Fertigerzeugnisse im Fertigteillager
Synchronisierung der Prozesse Im herkömmlichen Produktionssystem ermittelt ein zentrales PPS-System auf der Basis von Rüstzeiten optimale Losgrößen für unabhängig voneinander agierende Fertigungsbereiche, die nach dem Werkstattprinzip organisiert sind. Dabei schiebt jeder Bereich seine Teile in einen Puffer für den nachfolgenden Prozess (Schiebendes System). Bei Bearbeitungszeiten von weniger als einer Stunde liegt die Produktionsdurchlaufzeit oft bei mehreren Wochen. Im Toyota-Produktionssystem wird nur das produziert, was gerade verbraucht wurde. Mit schnellen Werkzeugwechseln wird die Produktion kleiner Losgrößen wirtschaftlich. Die Durchlaufzeit (lead time) ist fast identisch mit der reinen Bearbeitungszeit (cycle time). Das Material ist permanent im Fluss. Die Durchlaufzeit reduziert sich gegenüber dem schiebenden System um über 90 %. Dies wird im Wesentlichen durch die Umstellung von der Losgrößenfertigung im Werkstattprinzip auf die Einzelstückfertigung im Fließprinzip (One-Piece-Flow) erreicht. Die Information, was in welcher Menge zu produzieren ist, wird vom nachgelagerten Bereich mittels einer sogenannten Kanbankarte an den vorgelagerten Bereich weitergegeben (Ziehendes System / Pull Prinzip). Damit verliert das PPS-System seine zentrale Steuerungsfunktion. Es hat nur noch Dokumentationsfunktion für Teile- oder Kundenstammdaten. Die Steuerungsfunktion übernehmen die Kanbankarten, die die Steuerungsdaten dezentral transportieren. Das Material im Prozess kann schrittweise um bis zu 90 Prozent reduziert werden. Parallel dazu werden die auftretenden Probleme, die nun zu Tage treten, gelöst.
Standardisierung der Prozesse In einer gut organisierten Fabrik ist klar geregelt, welches Material in welcher Menge auf welcher Fläche steht und wie und womit an den verschiedenen Arbeitsplätzen gearbeitet wird. Diese Spielregeln sind dokumentiert und nur ein Verbesserungsvorschlag führt zu einer Änderung der Spielregeln. Denn nur wer weiß, wo er steht, kann feststellen, ob er sich verbessert. Standards müssen für jeden sichtbar in der Fabrik visualisiert werden. Die Veröffentlichung von Standards ist aber nur dann sinnvoll, wenn man auf einen Blick erkennen kann, ob sie eingehalten werden. Sowohl die Mitarbeiter wie auch die verantwortlichen Führungskräfte müssen sofort erkennen können, ob der Prozessstandard eingehalten wird oder nicht. Hier verwendet Toyota das Prinzip der Visualisierung. Standardabweichungen müssen direkt ins Auge stechen. Beispielsweise werden Ablageplätze für Instandhaltungswerkzeug mit dessen Umriss gekennzeichnet. Liegt das Werkzeug nicht am Platz, ist aufgrund dessen Umriss sofort klar, welches Werkzeug hier liegen sollte.