Verbesserung der operativen Leistung im Kalibergbau

In der heutigen Bergbauindustrie ist Operational Excellence ein entscheidender Erfolgsfaktor. Volatile Märkte, kapitalintensive Anlagen, strenge Sicherheitsanforderungen und der zunehmende Druck zur Maximierung der Produktion stellen hohe Anforderungen an Bergbauorganisationen. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Minen- und Mühlenbetreiber Projekte schneller liefern, Anlagen zuverlässiger betreiben und die Produktivität kontinuierlich verbessern, ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit oder Qualität zu machen.

Diese Fallstudie präsentiert den Weg zur Operational Excellence eines Eigentümers von Kaliminen und -mühlen, der mit dem Kaizen Institute zusammenarbeitete, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Durch die strukturierte Anwendung von Lean- und Kaizen-Prinzipien in den Bereichen Projekte, Fertigung, Instandhaltung und Unterstützungsfunktionen erzielte die Organisation messbare Verbesserungen bei der Projektabwicklung, der Produktionsleistung, der Effizienz am Arbeitsplatz und den Finanzergebnissen.

Ein entscheidender Vertreter im Kalibergbau

Das Unternehmen ist Eigentümer einer Kalimine und -mühle, die im Abbau und in der Verarbeitung von kaliumreichen Salzen tätig ist, welche primär in landwirtschaftlichen Düngemitteln verwendet werden. Kali wird am häufigsten als Kaliumchlorid (KCl) produziert, auch bekannt als Muriate of Potash (MOP), und wird häufig in Form von Kaliumoxid (K2O)-Äquivalenten angegeben, um die Konsistenz über verschiedene Lagerstätten hinweg zu gewährleisten.

Etwa 95% der weltweiten Kaliproduktion wird in Düngemitteln verwendet, um das Pflanzenwachstum zu fördern, Ernteerträge zu steigern, die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten zu erhöhen und die Wasserspeicherung zu verbessern. Kleinere Mengen werden in Reinigungsmitteln, Keramik, Pharmazeutika, Wasseraufbereitungssystemen und als Alternativen zu Auftausalzen verwendet. Kalium ist ein essenzieller Nährstoff für Pflanzen, Tiere und Menschen, für den es keinen brauchbaren Ersatz gibt.

In einem kapitalintensiven und sicherheitskritischen Umfeld sah sich der Kunde einem zunehmenden Druck ausgesetzt, die operative Leistung, die Projektabwicklung und die Anlagenauslastung zu verbessern und gleichzeitig strenge Qualitäts- und Sicherheitsstandards einzuhalten.

Operative Herausforderungen verstehen

Über mehrere Standorte und Funktionen hinweg sah sich die Organisation mit wiederkehrenden Herausforderungen konfrontiert, die die Leistung und Wertschöpfung einschränkten, wie zum Beispiel:

• Große Investitionsprojekte und operative Projekte, die konsistent über dem Budget und hinter dem Zeitplan abgeschlossen wurden.
• Die Teams in der Fertigung waren überlastet und nicht in der Lage, dringende Verbesserungsinitiativen zu unterstützen.
• Produktionsverluste wurden durch Geräteausfälle, Probleme bei der Inbetriebnahme und mangelnde Koordination zwischen den Teams verursacht.
• Arbeitsplatzorganisation, Bestandsmanagement und Prozesse in der Instandhaltung wiesen mangelnde Standardisierung auf, was zu Ineffizienzen und Sicherheitsrisiken führte.
• Begrenzte Echtzeit-Transparenz der Produktionsleistung führte zu verzögerten Entscheidungen und Korrekturmaßnahmen.

Um diese Herausforderungen anzugehen, wurde das Kaizen Institute für mehrere strategische und operative Initiativen beauftragt.

Transformation des Bergbaubetriebs durch strukturierte Verbesserung

Um seine operativen und strategischen Herausforderungen zu bewältigen, arbeitete der Kunde mit dem Kaizen Institute in einem strukturierten Verbesserungsprozess zusammen, der sechs gezielte Projekte umfasste. Anstatt isolierter Interventionen wurde jedes Projekt als Teil eines kohärenten Ansatzes konzipiert, der Lean- und Kaizen-Prinzipien anwandte, um kritische Engpässe zu adressieren, den Betrieb zu stabilisieren und nachhaltige Leistungsverbesserungen zu erzielen.

Projekt 1: Lean Project Management: Engpassbeseitigung in der Bergwerksmühle

Der Kunde musste ein kritisches Projekt zur Engpassbeseitigung innerhalb eines Zeitrahmens von 3,5 Monaten durchführen, ausgehend von einer anfänglichen „Wunschliste“ des Projektumfangs, während Planung, Fertigung und Bau parallel voranschritten. Die identifizierten Ursachen umfassten eine Historie mangelhafter Projektleistungen und eine begrenzte Verfügbarkeit von Personal aus der Fertigung für dringende Initiativen.

Der Weg zur Leistungstransformation

Um eine disziplinierte Ausführung zu gewährleisten und die Bereitstellung unter einem komprimierten Zeitplan zu beschleunigen, wurde ein strukturierter Projektmanagement-Ansatz implementiert, der Folgendes umfasste:

• Durchsetzung der Nutzung von Standard-Projektmanagement-Tools.
• Förderung von Professionalität, gegenseitigem Respekt und verbindlicher Kommunikation über alle Stakeholder hinweg, um ein hocheffektives Team aufzubauen, das in der Lage ist, Barrieren schnell abzubauen.
• Durchführung von persönlichen Abstimmungsrunden und Implementierung einer verpflichtungsbasierten Planung mit allen Parteien.

Relevante Ergebnisse liefern

• Projekt 4 Tage vor dem Zeitplan abgeschlossen.
• Lieferung 20% unter dem Budget, was Einsparungen in Höhe von 6 Millionen USD generierte.
• 100% Einhaltung der Qualitätsanforderungen.

Diese Ergebnisse demonstrieren, dass eine disziplinierte Projektausführung in Verbindung mit einer starken teamübergreifenden Abstimmung berechenbare, qualitativ hochwertige Ergebnisse in komplexen Bergbauumgebungen liefern kann.

Projekt 2: Reduzierung der Stillstandszeiten an der Abbaufront

Der Kunde strebte eine Reduzierung der Stillstandszeiten an der Abbaufront bei gleichzeitiger Verbesserung der Sicherheit und Effizienz an. Da die Teams häufig ungeeignete Werkzeuge verwendeten, nahmen Sicherheitsrisiken und Geräteschäden zu.

Strukturierter Verbesserungsansatz

Um die Stillstandszeiten an der Abbaufront zu reduzieren und die Sicherheit sowie Effizienz zu steigern, wurde ein strukturierter Verbesserungsansatz angewandt, der sich auf Arbeitsplatzorganisation, Verfügbarkeit von Werkzeugen und Standardisierung der Arbeitspraktiken konzentrierte:

• Anwendung von 5S, Kanban, TPM und anderen Kaizen-Methoden.
• Erstellung zweckmäßiger Transportgestelle (Skids), indem die Anforderungen definiert und diese entsprechend gestaltet wurden.
• Definition der benötigten Vorräte an der Abbaufront.
• Implementierung eines Nachschubprozesses unter Verwendung eines Mizusumashi.
• Standardisierung der Dokumentationsmethoden über ähnliche Arbeitsbereiche hinweg.

Ergebnisse, die die Leistung neu definierten

Die Implementierung dieser Verbesserungen lieferte messbare Reduzierungen der Stillstandszeiten und generierte greifbare operative sowie finanzielle Vorteile:

• Zeit für die Bandverlängerung um 25% reduziert (von 8 auf 6 Stunden).
• Einsparungen von 30.000 USD pro Verlängerung.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Erhöhung der Werkzeugverfügbarkeit und Standardisierung an der Abbaufront die Stillstandszeiten erheblich reduzieren und die Sicherheit verbessern kann.

Projekt 3: Revitalisierung des unterirdischen Lagers

Das Untertage-Lager litt unter mangelhafter Bestandsgenauigkeit, fehlenden Teilen, doppelten Bestellungen und häufigen Geräteausfällen. Dieses Problem verursachte Ineffizienz am Arbeitsplatz und wirkte sich direkt auf die Betriebsstörungen der Geräte aus.

Die Ursachen wurden auf ineffektive Lagerverwaltungspraktiken zurückgeführt. Teile wurden ohne einen strukturierten Ansatz für Arbeitsplatzorganisation, Bestandsführung oder internen Materialfluss gelagert. Die Revitalisierung des Lagers war nicht priorisiert worden, da andere Aktivitäten der Instandhaltung als vorrangig galten. Zudem war eine Schulung der Mitarbeitenden über die Vorteile der Anwendung von Kaizen-Methoden erforderlich.

Strukturierter Implementierungsansatz

Um die identifizierten Probleme der Lagerverwaltung anzugehen und einen besser organisierten sowie zuverlässigeren Betrieb zu etablieren, wurde ein strukturierter Implementierungsansatz gewählt, der sich auf Arbeitsplatzorganisation, Bestandskontrolle und Standardisierung konzentrierte:

• Schulung der Mitarbeitenden des Kunden in 5S-Prinzipien.
• Vollständige 5S-Implementierung im gesamten Lager.
• Einführung eines Kanban-Bestandssystems.
• Definition und Implementierung von Standard-Betriebsverfahren (SOPs).
• Installation und Neupositionierung von Regalen unter Anwendung von Total Flow Management.

Abbildung 1 – Beispiel für ein verbessertes Bestandsmanagement

Verbesserungen in dauerhaften Wert verwandeln

• Sicherere Arbeitsbedingungen und verbesserte Mitarbeitermoral.
• 40% Steigerung der täglichen Produktivität im Lager.
• 65% Reduzierung der genutzten Lagerfläche.
• 1,35 Mio. USD Ersparnis durch Effizienzgewinne und die Eliminierung von Doppelbestellungen.
• Replikation der Initiative an anderen Standorten.

Diese Ergebnisse zeigen, dass eine strukturierte Arbeitsplatzorganisation und ein diszipliniertes Bestandsmanagement nachhaltige operative und finanzielle Vorteile in den Unterstützungsfunktionen des Bergbaus liefern können.

Projekt 4: Überprüfung der Erweiterung der Instandhaltungswerkstatt

Der Kunde plante die Erweiterung der Instandhaltungswerkstätten, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden und die Unterstützungsfunktionen zu zentralisieren. Das Kaizen Institute wurde beauftragt, die Erweiterung zu überprüfen, um sicherzustellen, dass das Layout aus einer Lean-Perspektive zweckmäßig ist, und um Möglichkeiten für signifikante Verbesserungen zu identifizieren.

Die identifizierten Ursachen hingen mit der Flächenzuweisung und dem funktionalen Layout des Instandhaltungsbereichs zusammen. Jede Instandhaltungsabteilung forderte zusätzliche Werkstattfläche an, um ihre operativen Anforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig wurde die Trennung von Schweiß- und Fertigungsaktivitäten von der Demontage, Bearbeitung, Überholung und Remontage der Ausrüstung als essenziell erachtet, um die allgemeine Zuverlässigkeit der Anlagen zu verbessern. Darüber hinaus wurde die Zusammenlegung von Engineering- und Instandhaltungsteams als Weg erkannt, um den technischen Support sowohl für die Projektausführung als auch für den laufenden Instandhaltungsbetrieb zu verbessern.

Gewählter Ansatz

Um die geplante Erweiterung zu bewerten und sicherzustellen, dass das Layout aus einer Lean-Perspektive zweckmäßig war, wurde eine strukturierte Bewertung der Flächennutzung und des Materialflusses durchgeführt, mit dem Fokus auf die Maximierung der Nutzung bestehender Einrichtungen:

• Lean-Assessment der bestehenden Flächennutzung.
• Optimierung von Arbeitsbereichen und Büros nach Rolle und Funktion.
• Anwendung von Total Flow Management auf das Layout der Ausrüstung und den Materialfluss durch die Werkstatt.
• Implementierung von 5S zur Optimierung und Freisetzung von zusätzlicher Fläche.

Abbildung 2 – Beispiel einer 5S-Implementierung

Greifbare erzielte Ergebnisse

Dieser strukturierte Ansatz lieferte signifikante operative und finanzielle Vorteile bei gleichzeitiger Verbesserung der Zusammenarbeit, Sicherheit und der allgemeinen Arbeitsbedingungen:

• Die Analyse ergab eine geringe Auslastung der bestehenden Flächen, wodurch die Notwendigkeit neuer Einrichtungen entfiel.
• Vermeidung von Investitionsausgaben (CAPEX), was zu Kosteneinsparungen in Höhe von 20 Mio. USD führte.
• Erhöhte Kapazität innerhalb der bestehenden Einrichtungen, um zusätzliche Instandhaltungsmitarbeiter sowie größere zu bearbeitende Materialien/Geräte unterzubringen.
• Verbesserte Zusammenarbeit zwischen Engineering und Instandhaltung sowie Steigerung der Qualität und Effizienz der Instandhaltung.
• Verbesserte Einhaltung von EH&S-Standards (Umwelt, Gesundheit und Sicherheit) und gesteigerte Mitarbeitermoral.

Diese Ergebnisse unterstreichen, dass eine disziplinierte, auf Lean basierende Bewertung von Fläche und Fluss erhebliche Werte freisetzen kann, ohne dass zusätzliche Kapitalinvestitionen erforderlich sind.

Projekt 5: Optimierung des Bergbaubetriebs

Der Mineneigentümer strebte eine Maximierung der Produktion an, um die Einnahmen zu steigern und eine größere Zuteilung innerhalb des lokalen Kali-Vermarktungskonsortiums (Canpotex) zu sichern.

Die Ursachenanalyse ergab eine mangelnde Echtzeit-Transparenz der Produktions-KPIs, eine lange Anlaufzeit zu Beginn jeder Schicht sowie eine begrenzte Kommunikation und Koordination zwischen den Minenbereichen.

Implementierte Verbesserungsstrategien

• Definition von KPIs und Prozessen zum Abweichungsmanagement.
• Entwicklung von operativem Standard Work (standardisierte Arbeit).
• Standardisierte Kommunikations- und Koordinationsroutinen.
• Kurskorrektur zu Schichtbeginn durch Abweichungsmanagement.
• Eliminierung von Null-Produktionszeiten durch die Koordination von Teams und Ausrüstung.
• Implementierung von visuellen Managementsystemen.

Abbildung 3 – Beispiel für visuelle Managementsysteme

Vorteile und Auswirkungen            

Die Implementierung dieser Strategien lieferte signifikante und nachhaltige Verbesserungen der Produktionsleistung mit direkten Auswirkungen auf den langfristigen Unternehmenswert:

• Die jährliche Produktion überstieg die Nennkapazität um 10%.
• Zukünftige Einnahmen in Höhe von Hunderten Millionen Dollar wurden durch eine höhere Canpotex-Zuteilung gesichert.

Fazit: Aufbau eines Fundaments für nachhaltige Leistung

Über mehrere Projekte und operative Bereiche hinweg ermöglichte die strukturierte Anwendung von Lean- und Kaizen-Prinzipien dem Kunden, die Projektabwicklung, die operative Stabilität, die Sicherheit und die finanzielle Leistung drastisch zu verbessern.

Durch die Kombination strenger Methodik mit starkem Engagement der Mitarbeitenden und visuellem Management schaffte die Organisation ein Fundament für dauerhafte Operational Excellence in einem höchst anspruchsvollen Bergbauumfeld.

Wir verpflichten uns, die Vertraulichkeit unserer Kund*innen zu wahren. Obwohl wir deren Namen geändert oder weggelassen haben, sind die dargestellten Ergebnisse authentisch.