3P in der Lean-Produktion: Production Preparation Process

Die Einführung eines neuen Produkts oder die Umsetzung wesentlicher Veränderungen an einem Produktionssystem stellen für jedes Industrieunternehmen kritische Meilensteine dar. Die in dieser Phase getroffenen Entscheidungen wirken sich auf Investitionen, Betriebskosten, Qualität, Produktivität und langfristige Anpassungsfähigkeit aus. Anstatt sich auf eine Prozessoptimierung nach der Implementierung des Systems zu verlassen, ist es daher unerlässlich, das System von Anfang an richtig zu gestalten und Lean-Prinzipien bereits vor Produktionsbeginn einzubeziehen.

3P, der Production Preparation Process, ist ein strukturierter Ansatz zur Einrichtung neuer Produktionssysteme. Dieser Ansatz ermöglicht es, Entscheidungen vorwegzunehmen, die – würden sie erst in einer fortgeschrittenen Projektphase getroffen – zu Verschwendung, kostenintensiven Änderungen oder später nur schwer zu beseitigenden Einschränkungen führen könnten. Durch die frühzeitige Einbindung funktionsübergreifender Teams aus Engineering, Produktion, Logistik, Qualität, Einkauf und weiteren relevanten Bereichen strebt 3P danach, Produktionssysteme mit weniger Verschwendung und geringerem Designrisiko zu schaffen und so bereits ab der Designphase die Grundlage für einen schlanken Betrieb zu legen.

Was bedeutet 3P in der Lean-Produktion?

3P ist ein Ansatz innerhalb von Lean Manufacturing und Lean Product Development, der sich auf die Produktionsvorbereitung konzentriert. Sein Zweck besteht darin, sicherzustellen, dass das Produktionssystem im Einklang mit den Anforderungen des Produkts, den Lean-Prinzipien und den Leistungszielen des Projekts gestaltet wird.

Anstatt lediglich auf einen bestehenden Prozess einzuwirken, strebt 3P danach, Entscheidungen zu Lieferanten, Prozess, Ausrüstung, Logistik, Qualität und Instandhaltung bereits ab den frühen Entwicklungsphasen zu integrieren. Im KAIZEN™-Modell ist dieser Ansatz in den gesamten Prozess der Produktentwicklung eingebettet.

Abbildung 1 – KAIZEN™-Modell zur Verbesserung von Produktforschung und -entwicklung: Der 3P-Ansatz im Kontext anderer Methoden

Was bedeutet 3P (Production Preparation Process)?

3P steht für Production Preparation Process.

Im KAIZEN™-Modell strukturiert 3P die industrielle Vorbereitung in drei Hauptbereiche:

• Lieferantenauswahl, um sicherzustellen, dass externe Partner die Anforderungen an Kosten, Qualität, Lieferzeit, Kapazität und Risiko erfüllen.
• Design von Produktions- und Logistiksystemen, durch die Integration von Produktentwicklung und Produktionsplanung zur Schaffung verschwendungsärmerer Prozesse.
• Design for Quality and TPM (Total Productive Maintenance), durch die Einbindung von Anforderungen an Qualität, Zuverlässigkeit, Instandhaltung und Betriebsstabilität bereits ab der Designphase.

3P beschränkt sich demnach nicht auf die physische Gestaltung einer Linie oder eines Layouts. Es umfasst ein breiteres Spektrum an Entscheidungen, die zur Vorbereitung des Produktionssystems vor Industrialisierung und Anlauf erforderlich sind.

Was ist das Ziel von 3P?

Das Hauptziel von 3P besteht darin, Produktionssysteme mit weniger Verschwendung und geringerem Projektrisiko zu gestalten und damit von Anfang an die Voraussetzungen für einen schlanken Betrieb zu schaffen. In der Praxis bedeutet dies, Entscheidungen vorwegzunehmen, die die künftige Leistungsfähigkeit des Systems direkt beeinflussen, insbesondere:

• Auswahl der am besten geeigneten Lieferanten
• Festlegung des Produktionsprozesses
• Gestaltung des Material- und Informationsflusses
• Auswahl und Dimensionierung der Ausrüstung
• Organisation des Layouts
• Einbindung von Qualitäts- und Instandhaltungsanforderungen
• Vorbereitung einer robusteren und besser vorhersehbaren Industrialisierung

Durch die Bearbeitung dieser Elemente vor der Freigabe strebt 3P danach, späte Änderungen, Nacharbeit und Industrialisierungsprobleme zu reduzieren und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass das System die angestrebten Qualitäts-, Kosten- und Produktivitätsniveaus schneller erreicht.

Wann sollte 3P eingesetzt werden?

3P ist besonders relevant, wenn die Möglichkeit besteht, das Produktionssystem zu gestalten oder neu zu definieren, bevor die wesentlichen Entscheidungen endgültig festgelegt sind. Je früher die Optionen für Prozess, Ausrüstung, Layout, Logistik, Qualität und Instandhaltung bewertet werden, desto größer ist die Fähigkeit, Verschwendung an der Quelle zu eliminieren und die Kosten späterer Änderungen zu vermeiden.

Einführung neuer Produkte und Prozesse

Die Einführung eines neuen Produkts ist eine der wichtigsten Situationen für die Anwendung von 3P. Ein neues Produkt kann unterschiedliche Komponenten, Lieferanten, Technologien, Arbeitsgänge, Ausrüstung oder Logistikflüsse erfordern, wodurch die Notwendigkeit entsteht, das entsprechende Produktionssystem vorzubereiten.

In diesem Zusammenhang ermöglicht 3P die Integration von Produktdesign und Produktionsprozessdesign, anstatt zunächst das Produkt zu entwickeln und erst danach zu versuchen, die Produktion an bereits getroffene Entscheidungen anzupassen.

Diese frühzeitige Integration erleichtert die Analyse der Fertigbarkeit, der Lieferantenanforderungen, des Kapazitätsbedarfs, des Produktionsflusses sowie der Voraussetzungen, die zur Sicherstellung von Qualität und Zuverlässigkeit ab der Freigabe erforderlich sind.

Neue Werke, Produktionslinien oder Ausrüstung

3P wird auch bei einer bedeutenden Kapitalinvestition in ein Greenfield-Werk, eine neue Produktionslinie oder neue Ausrüstung empfohlen. In diesen Fällen wirken sich viele der in der Projektphase getroffenen Entscheidungen über mehrere Jahre hinweg auf Produktivität, Flächennutzung, Flexibilität und Betriebskosten aus.

Die Methodik trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Investition nicht mit der Wahl der Technologie oder Ausrüstung beginnt. Zunächst werden der Fluss und die erforderliche Produktionslösung definiert, anschließend werden die Anforderungen an die sie unterstützenden Ressourcen festgelegt.

Wesentliche Neugestaltung von Produktionssystemen

Obwohl 3P besonders gut für neue Systeme geeignet ist, kann der Ansatz auch angewendet werden, wenn ein bestehender Betrieb eine grundlegende Verbesserung erfordert und nicht nur inkrementelle Verbesserungen.

Dies ist beispielsweise der Fall bei wesentlichen Veränderungen des Produktmix oder -volumens, der Einführung neuer Technologien, einer umfassenden Neuorganisation des Layouts, dem Austausch von Ausrüstung oder der Neudefinition von Produktions- und Logistikflüssen.

In solchen Projekten besteht das Ziel darin, die Gelegenheit zu nutzen, die bestehende Lösung infrage zu stellen und das System nach Lean-Prinzipien neu zu gestalten, anstatt die aktuelle Verschwendung und die bestehenden Einschränkungen einfach in eine neue Konfiguration zu übertragen.

Immer wenn der Umfang der Veränderung eine grundlegende Überarbeitung der Art und Weise erlaubt, wie das Produkt hergestellt werden soll, kann 3P dazu beitragen, eine einfachere, flexiblere und robustere Lösung zu entwickeln, die auf künftige Anforderungen vorbereitet ist.

3P-Methodik: Die drei Säulen der Produktionsplanung

Im KAIZEN™-Modell strukturiert 3P die Produktionsvorbereitung in drei sich ergänzende Bereiche: Lieferantenauswahl, Design von Produktions- und Logistiksystemen sowie Design for Quality and TPM. Diese drei Dimensionen ermöglichen es, die Lieferkette, das Produktionssystem sowie die Voraussetzungen für Qualität, Zuverlässigkeit und Betriebsstabilität ab der Freigabe integriert vorzubereiten.

Lieferantenauswahl

Die Lieferantenauswahl zielt darauf ab, eine zuverlässige Lieferkette mit Qualitäts- und Kostenniveaus, die den Projektanforderungen entsprechen, sicherzustellen.

Der Prozess beginnt mit der Festlegung der Bedürfnisse und Anforderungen, die potenzielle Lieferanten erfüllen müssen. Es folgen Marktrecherche, Vorqualifizierung, Informations- und Angebotsanfragen, die Bewertung der verschiedenen Optionen sowie, falls erforderlich, Standortbesuche und Audits.

Bei der endgültigen Auswahl werden Kriterien wie Kosten, Qualität, Zuverlässigkeit, Lieferzeiten und die damit verbundenen Risiken berücksichtigt. Nach Verhandlung und Vertragsabschluss wird ein System zur laufenden Überwachung der Lieferantenleistung eingerichtet.

Dieser Ansatz ermöglicht die Einbindung von Lieferanten bereits in frühen Entwicklungsphasen, wodurch Versorgungsrisiken reduziert und eine bessere Abstimmung zwischen den Anforderungen an Produkt, Prozess und Lieferkette sichergestellt werden.

Design von Produktions- und Logistiksystemen

Das Design von Produktions- und Logistiksystemen zielt darauf ab, Prozesse mit weniger Verschwendung zu schaffen und Projektrisiken zu reduzieren, indem Produktentwicklung und Produktionsplanung bereits während der Designphase integriert werden.

In dieser Phase werden die Prozesse, die Flüsse, die Ausrüstung und die Layouts festgelegt, die die Produktion unterstützen sollen. Das Design sollte von den Anforderungen des Produkts und der Nachfrage ausgehen und Lösungen bevorzugen, die einfach, flexibel und flussorientiert sind.

Neben den nachfolgend beschriebenen Prinzipien für Fluss, Layout, Ausrüstung und Fehlervermeidung liegt der Fokus in dieser Phase auch auf:

• Minimierung unnötiger Transporte und Bewegungen.
• Trennung von menschlicher Arbeit und Maschinenarbeit, wo dies sinnvoll ist.
• Einbindung ergonomischer Aspekte in die Gestaltung der Arbeitsplätze.
• Einsatz kostengünstiger Automatisierung zur Eliminierung nicht wertschöpfender Tätigkeiten.

Ziel ist es, zu verhindern, dass das Produktionssystem durch komplexe oder überdimensionierte Lösungen eingeschränkt wird, und sicherzustellen, dass Lean-Prinzipien bereits vor der physischen Umsetzung einbezogen werden.

Design for Quality and TPM

Die dritte Säule von 3P ist Design for Quality and TPM, das sicherstellen soll, dass neue Ausrüstung und Prozesse von Anfang an so gestaltet werden, dass sie Produktion, Qualität, Instandhaltung und die Kontrolle der Betriebsbedingungen erleichtern.

Das System sollte von Grund auf zuverlässig und sicher sein, einfach zu bedienen, zu überwachen und instand zu halten, und eine schnelle Identifizierung der Ursachen von Problemen ermöglichen. Das Design sollte zudem künftige Verbesserungen erleichtern und die Voraussetzungen dafür schaffen, dass Teams die für den Betrieb und die Instandhaltung der Ausrüstung erforderlichen Fähigkeiten entwickeln können.

Durch die Einbindung dieser Anforderungen vor der Installation wird die Abhängigkeit von späteren Korrekturen reduziert und die Stabilität nach der Freigabe erhöht. Ziel ist es, die tatsächliche Leistung von Anfang an näher an die angestrebte Leistung heranzuführen und so zu einem senkrechten Hochlauf mit weniger Problemen und einer kürzeren Stabilisierungsphase beizutragen.

Wie funktionieren 3P-KAIZEN™-Events?

Jeder der drei Bereiche von 3P wird in einem eigenen KAIZEN™-Event behandelt. Jedes Event bringt ein multidisziplinäres Team zusammen und konzentriert sich auf eine bestimmte Dimension der industriellen Vorbereitung.

Das KAIZEN™-Event zur Lieferantenauswahl findet in einer frühen Projektphase statt und umfasst in der Regel Projektmanagement, Engineering, Design, Beschaffung, Einkauf und Qualität. Die Arbeit beinhaltet die Festlegung der Lieferantenanforderungen, Recherche und Vorqualifizierung, Informations- und Angebotsanfragen, technische und wirtschaftliche Bewertung, Risikoanalyse, Verhandlung, Auswahl sowie die Festlegung des Modells zur Leistungsüberwachung.

Das KAIZEN™-Event für das Design von Produktions- und Logistiksystemen bringt Bereiche wie Engineering, Produktion, Logistik, Qualität, Einkauf und Beschaffung zusammen, um die Produktionslösung zu entwickeln. Während des Events werden Fluss, Layout, Ausrüstung, Arbeitsplätze, Materialfluss und weitere Elemente bearbeitet, die für die Schaffung eines einfachen, flexiblen und verschwendungsarmen Systems erforderlich sind. Wann immer möglich, werden die Lösungen vor der Umsetzung mithilfe von Simulationen und Mock-ups getestet und verfeinert.

Das KAIZEN™-Event für Design for Quality and TPM schließlich konzentriert sich darauf sicherzustellen, dass neue Ausrüstung und Prozesse zuverlässig, sicher sowie einfach zu bedienen, instand zu halten und zu überwachen gestaltet werden. Das Event bindet Funktionen wie Engineering, Instandhaltung, Produktion und Qualität ein und strebt danach, diese Anforderungen bereits vor der Installation zu integrieren, um die Voraussetzungen für eine schnellere, stabilere Freigabe und für die künftige kontinuierliche Verbesserung zu schaffen.

Die drei Events sind als Teile desselben, weit im Voraus durchgeführten Prozesses zu verstehen: die Vorbereitung der Lieferanten, des Produktionssystems sowie der für eine robuste Industrialisierung erforderlichen Qualitäts- und Instandhaltungsbedingungen.

Prinzipien für die Gestaltung eines schlanken Produktionssystems mit 3P

Die Gestaltung eines schlanken Produktionssystems muss bei der Stimme des Kunden, den Anforderungen des Produkts, der Nachfrage und dem angestrebten Fluss ansetzen und verhindern, dass der Prozess durch übermäßig komplexe Lösungen oder zu früh festgelegte Ausrüstung eingeschränkt wird. Bei 3P besteht das Ziel darin, Lean-Prinzipien bereits in der Designphase einzubeziehen, wenn noch größere Freiheit besteht, Alternativen zu testen und Verschwendung vor der physischen Umsetzung zu eliminieren:

• Design for Manufacturing and Assembly: Produkt und Produktionsprozess müssen integriert entwickelt werden, wobei von Anfang an die Montagereihenfolge, die Anzahl und Vielfalt der Komponenten, die Fügeverfahren, die Zugänglichkeit der Teile und die Ergonomie der Arbeitsgänge zu berücksichtigen sind. Indem verhindert wird, dass Produkteigenschaften unnötige Arbeitsgänge, Ausrüstung oder Kontrollen erfordern, trägt Design for Manufacturing and Assembly zu einfacheren, wiederholbareren und effizienteren Prozessen bei.
• Fluss- und Layoutdesign: Das Layout sollte auf Grundlage des Flusses gestaltet werden und nicht umgekehrt, wobei Einzelstückfluss, die Nähe zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen, die Beseitigung isolierter Arbeitsplätze und die Bereitstellung von Material am Verwendungsort zu bevorzugen sind. Das Design sollte zudem Taktzeit, Mix, Volumen und Produktlebenszyklus berücksichtigen, damit das System seine Kapazität an die Kundenanforderungen anpassen kann.
• Einfache, angemessen dimensionierte Ausrüstung: Ziel ist Ausrüstung, die auf die tatsächlichen Prozessanforderungen dimensioniert, kompakt, leicht zu bewegen oder umzukonfigurieren ist und über verkürzte Rüstzeiten verfügt. Automatisierung sollte nur eingeführt werden, wenn eine klare Kosten-Nutzen-Rechtfertigung vorliegt, und Lösungen können vor der Installation getestet werden, beispielsweise mit einem Pappmodell in Originalgröße.
• In das Design integrierte Qualität, Instandhaltung und Fehlervermeidung: Qualität und Instandhaltung sollten bereits ab der Designphase einbezogen werden und nicht erst nach der Installation ergänzt werden. Prinzipien wie Jidoka und Poka-Yoke tragen dazu bei, Fehler an der Quelle zu verhindern oder zu erkennen, während die Zugänglichkeit der Komponenten und eine einfache Inspektion Probleme bei der Freigabe reduzieren und die Stabilisierung des neuen Produktionssystems beschleunigen.

Welche Vorteile bietet 3P?

Der wesentliche Vorteil von 3P besteht darin, dass viele der Probleme, die typischerweise während der Industrialisierung auftreten, bereits in der Designphase vermieden werden können, wenn noch die Freiheit besteht, Produkt, Prozess, Layout, Ausrüstung oder Logistiklösung mit geringeren Kosten und geringeren Auswirkungen auf den Projektzeitplan zu ändern.

Durch die frühzeitige Integration von Entscheidungen zu Lieferanten, Produktionssystem, Qualität und Instandhaltung trägt 3P bei zu:

• Reduzierter Verschwendung und Nacharbeit
• Geringerem Risiko späterer Änderungen
• Verbesserter Qualität von Anfang an
• Reduzierten unnötigen Investitionen
• Größerer Flexibilität des Produktionssystems
• Verbesserter Ergonomie und Arbeitsbedingungen
• Größerer Zuverlässigkeit der Ausrüstung und einfacherer Instandhaltung
• Schnelleren, stabileren Freigaben, wodurch das System die definierten Leistungsniveaus früher erreicht

Anstatt ein System erst nach der Installation zu verbessern, strebt 3P danach, zu verhindern, dass Verschwendung und Einschränkungen bereits in das Design eingebaut werden. Auf diese Weise kann das Unternehmen von Anfang an ein einfacheres, robusteres und effizienteres Produktionssystem vorbereiten.

Die Leistung der Produktion von morgen schon heute vorbereiten

3P ermöglicht es, den Fokus der Verbesserung auf eine frühere Phase zu verlagern: Anstatt Verschwendung, Qualitätsprobleme oder Kapazitätsengpässe erst nach der Freigabe zu korrigieren, sollen diese bereits während der Gestaltung des Produktionssystems selbst verhindert werden.

Dieser Ansatz ist besonders relevant bei Projekten mit neuen Produkten, neuen Linien, neuer Ausrüstung oder wesentlichen Transformationen bestehender Systeme. Durch die Einbindung multidisziplinärer Teams und das Testen von Lösungen vor der Umsetzung reduziert 3P das Risiko späterer Entscheidungen, von Nacharbeit und von Investitionen, die nicht zum tatsächlichen Bedarf passen.

Das angestrebte Ergebnis ist ein einfacheres, flexibleres und robusteres Produktionssystem, das darauf vorbereitet ist, die erwarteten Qualitäts-, Produktivitäts- und Stabilitätsniveaus schneller zu erreichen. In diesem Sinne ist 3P ein Weg, Lean-Prinzipien von Anfang an einzubeziehen und bessere Voraussetzungen für eine nachhaltige Leistung über den gesamten Lebenszyklus des Produktionssystems zu schaffen.

Kaizen Institute unterstützt Unternehmen dabei, schlanke Produktionssysteme von Anfang an zu gestalten, durch unsere Beratungsleistungen im Bereich lean product development, die 3P-KAIZEN™-Events mit multidisziplinären Teams umfassen. Von der Lieferantenauswahl bis zum Design for Quality and TPM unterstützen wir jeden Schritt der Produktionsvorbereitung, um schnellere, stabilere Freigaben mit weniger Verschwendung sicherzustellen.

Noch Fragen zu 3P?

3P und Wertstromanalyse: Wann sollte welcher Ansatz eingesetzt werden?

3P eignet sich besonders für Situationen, in denen erheblicher Spielraum besteht, ein Produktionssystem zu gestalten oder neu zu gestalten, etwa bei der Einführung neuer Produkte, neuer Linien, neuer Ausrüstung oder bei wesentlichen strukturellen Veränderungen.

Die Methode der Wertstromanalyse (VSA), die die Wertstromaufnahme (VSM) und das Wertstromdesign (VSD) umfasst, eignet sich besser, wenn das Ziel darin besteht, einen bestehenden Fluss zu analysieren, Verschwendung zu identifizieren und Verbesserungsmöglichkeiten entlang des Wertstroms festzulegen.

Vereinfacht ausgedrückt setzt 3P vor allem vor oder während der Gestaltung des Systems an, während die Wertstromanalyse (VSA) hauptsächlich auf bereits laufende Prozesse wirkt.

Welche Rolle spielt PFMEA in 3P?

PFMEA (Process Failure Mode and Effects Analysis) ist ein Werkzeug, mit dem sich potenzielle Prozessfehler, deren Ursachen und Auswirkungen identifizieren und priorisieren sowie Maßnahmen zu deren Vermeidung oder Erkennung festlegen lassen.

Im Kontext von 3P kann PFMEA als ergänzendes Werkzeug während der Prozessgestaltung eingesetzt werden und dazu beitragen, Qualitätsrisiken bereits vor der Installation der Ausrüstung zu antizipieren.

Kann der 3P-Ansatz auf bereits bestehende Prozesse angewendet werden?

Ja. Obwohl 3P besonders relevant für die Vorbereitung neuer Produktionssysteme ist, kann der Ansatz auch auf bestehende Prozesse angewendet werden, wenn die Möglichkeit für eine wesentliche Neugestaltung besteht.

Dies kann beispielsweise bei Projekten der Fall sein, die eine umfassende Neuorganisation des Layouts, den Austausch von Ausrüstung, die Einführung neuer Technologien oder wesentliche Veränderungen von Produktvolumen und -mix beinhalten. In diesen Fällen besteht das Ziel nicht nur darin, das aktuelle System zu verbessern, sondern zu überdenken, wie der Prozess gestaltet werden sollte.

Wer sollte an einem 3P-KAIZEN™-Event teilnehmen?

Die Zusammensetzung des Teams richtet sich nach dem Thema des KAIZEN™-Events, sollte aber stets funktionsübergreifend sein. An den verschiedenen 3P-Events können unter anderem Vertretende aus Projektmanagement, Engineering, Produktion, Logistik, Qualität, Instandhaltung, Einkauf, Beschaffung und Design beteiligt sein. Diese Vielfalt ist wichtig, da viele der während 3P getroffenen Entscheidungen gleichzeitig Auswirkungen auf das Produkt, den Prozess und den künftigen Betrieb haben.