Ein Überblick über Lean Systems Engineering

Sowohl Lean Engineering als auch LSE sollten in der Entwurfsphase beginnen.

David Wilhite, Ehemann des Autors, aus seiner Masterarbeit über Stewart Platforms

Was ist Lean Systems Engineering?

Systems Engineering ist das Design, die Erstellung und die Wartung komplexer Systeme. Die Systemtechnik bezieht sich in der Regel auf Computerprogramme, Mainframes, Steuerungen, Sensoren, Remote-Geräte und die Netzwerke, die diese entweder drahtlos oder über Kabel steuern.

Lean Engineering bezieht sich auf das Prinzip der bewussten Vereinfachung von Designs. Dies kann die Konsolidierung von hundert Teilen zu 20 multifunktionalen Teilen widerspiegeln, wodurch die Anzahl der Schritte zum Erstellen des Produkts verringert, der Code, mit dem es ausgeführt wird, oder eine Kombination aller oben genannten Elemente optimiert wird.

Lean Systems Engineering (LSE) ist eine Kombination aus Lean Engineering und Systems Engineering. Im Kern wird versucht, ein System mit allen Funktionen, jedoch mit einem Minimum an Teilen oder Komponenten, aufzubauen. LSE konzentriert sich fast immer auf die Reduzierung der Komplexität, mit der Annahme, dass dies eine Reihe von Vorteilen wie verbesserte Qualität, höhere Zuverlässigkeit oder weniger Abfall bietet.

Kurz gesagt, das Ziel von LSE ist es, das Ganze vom Zeichenbrett über die Fabrik bis zur Entsorgung einfach zu halten.

Verbessert Lean Systems Engineering die Qualität?

Lean Systems Engineering ist das Nebenprodukt von Lean Engineering-Prinzipien oder Industrial Engineering. Beispielsweise kann die Anwendung von Lean-Manufacturing-Prinzipien auf eine Produktionslinie zu weniger Betriebsschritten führen. Mit weniger Materialtransfers und Fertigungsvorgängen sollte das gesamte Fertigungssystem weniger Fehler aufweisen, da weniger Möglichkeiten für deren Auftreten bestehen. Wenn Teile weniger gehandhabt werden, besteht weniger die Möglichkeit, dass etwas fallen gelassen oder verlegt wird. Wenn Montageschritte oder Fertigungsschritte kombiniert werden, besteht möglicherweise weniger die Möglichkeit, dass Fehler auftreten.

Wenn Lean- und Lean-Systems-Engineering-Prinzipien auf ein Produkt angewendet werden, steigen Zuverlässigkeit und Qualität nicht immer. Wenn das Design eines Produkts nach Lean-Engineering-Prinzipien vereinfacht wird, z. B. durch die Kombination mehrerer Komponenten zu einer, steigt die Zuverlässigkeitsrate normalerweise, da weniger Verbindungspunkte ausfallen können.

Ein sehr komplexes Teil, das fünf einfache ersetzt, kann jedoch eine höhere Fehlfunktionsrate aufweisen als die anderen. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass durch Lean Systems Engineering ein Endprodukt erstellt wurde, das mit größerer Wahrscheinlichkeit ausfällt als sein Vorgänger. Ebenso kann es schwieriger sein, ein komplexeres Teil herzustellen als mehrere einfache, so dass die Qualitätsniveaus des neuen Teils schwieriger zu erfüllen sind, da es schwieriger ist, es richtig herzustellen.

Ein weiteres Beispiel ist die Beseitigung von Redundanz im Design. Wenn Sie weniger Sensoren oder Sicherungskomponenten haben, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Gesamtausfalls, da weniger Sicherungskomponenten verwendet werden müssen. Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass die neuen Komponenten einzeln ausfallen, erhöht die Eliminierung eines Drittels die Wahrscheinlichkeit, dass die gesamte Einheit ausfällt.

Lean Systems Engineering für das Software Engineering verbessert nicht immer die Qualität. Die Wiederverwendung von Codemodulen mit Fehlern beeinträchtigt die Qualität des Programms. Die Vereinfachung der Softwaretestverfahren zum Ausschluss selten auftretender Fehler kann bedeuten, dass sie überhaupt nicht auf diesen Fehler getestet wurden.

Das Reduzieren der Anzahl der Anforderungen an ein System kann dazu führen, dass die Kundenerwartungen nicht erfüllt werden, da Sie nicht mehr versuchen, die vollständige Liste der Erwartungen zu erfüllen. Wenn Systemprüfungen oder Versehen beseitigt werden, ist das System möglicherweise einfacher, aber die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls kann steigen. Lean-Systeme sind daher nicht immer gleichbedeutend mit einem höheren Produkt.

Es ist einfacher, ein iteratives Six Sigma-Programm für ein Produkt zu implementieren, als die gesamte Einrichtung zu überarbeiten.

Von Wayiran (Eigene Arbeit), über Wikimedia Commons

Warum ist LSE nicht so häufig wie Six Sigma?

Für LSE muss der gesamte Workflow eines Vorgangs zugeordnet werden, damit er insgesamt optimiert werden kann. Lean-Manufacturing-Projekte zur Verbesserung eines bestimmten Produktionsengpasses oder Abfallproblems sind kleiner, kostengünstiger zu implementieren und liefern mit größerer Wahrscheinlichkeit schnell messbare Ergebnisse. Das hohe Risiko und die hohen Kosten von Lean Systems Engineering werden mit Lean Six Sigma oder LSS geteilt, und deshalb wird keines von beiden häufig implementiert.

Das Risiko und die Kosten werden durch den iterativen Charakter von Methoden zur Prozessverbesserung verstärkt. Es ist einfacher, jeweils eine Variable zu ändern, um Teilefehler oder nicht spezifikationsgerechte Komponenten zu reduzieren, als das Werk regelmäßig neu anzuordnen, um es besser zu machen.

LSE ist schwer zu implementieren, wenn Ihre Teile von Lieferanten stammen. Sie können neue, konsolidierte Komponenten entwerfen, die sie erstellen können, aber Sie haben nur wenig Kontrolle darüber, wie sie über Qualitätsspezifikationen, Produkttests und Systemtests hinaus erstellt werden.

Die Wertzuordnung zu den Systemen eines Unternehmens kann dazu beitragen, nicht wertschöpfende Aktivitäten zu identifizieren, die eliminiert oder konsolidiert werden könnten, z. B. das Materialhandling näher an den Produktionsbereich heranzuführen oder Inspektion und Test am Fließband zu kombinieren. Manager neigen dazu, sich diesen Tools zu widersetzen, die auf menschliche Mitarbeiter angewendet werden, es sei denn, sie stellen kostengünstigere Mitarbeiter ein, um Experten freizusetzen. Und was eine LSE als Komplexitätsmanager sieht, kann als Lösung angesehen werden.

Denken Sie zum Beispiel an die bizarren Warnschilder auf so vielen Produkten, die alle darauf zurückzuführen sind, dass jemand tatsächlich das tut, was in der Warnung angegeben ist, nicht zu tun. Das Warnschild ist eine einfache administrative Lösung für eine ansonsten komplexe technische Lösung. Weitere Prozessschritte sind in der Regel die Lösung von Problemen und erhöhen die Komplexität von Systemen, um zukünftige Probleme zu vermeiden.

LSE erfordert die Anwendung von Lean-Engineering-Prinzipien auf das Design eines Produkts. Wenn es funktioniert und dann der Preis des Produkts gesenkt wird, sind die höchsten Prioritäten.

INCOSE- und LSE-Zertifizierungen

Die INCOSE-Gruppe hat eine 2005 gegründete LSE-Arbeitsgruppe. Von INCOSE zertifizierte LSE-Experten werden als Lean Enablers for Systems Engineering (LEfSE) bezeichnet. Dies ähnelt dem Six Sigma Black Belt und dem Lean Six Sigma Belt, die von Gruppen wie dem Institute of Industrial and Systems Engineers (IISE) angeboten werden.