Industrial Engineering

Inhalt

• Was versteht man unter „Industrial“
• … und was bedeutet „Engineering“?
• Was umfasst der Begriff „Industrial Engineering“?
• IE: eine Übersicht über die Historie
• Vorgehen
• Welche Methoden werden beim Industrial Engineering eingesetzt?
• Wer führt das Industrial Engineering durch?
• Fazit

Was versteht man unter „Industrial“ …

Eine allgemeine Definition könnte so lauten:

Unter „industrial“ oder deutsch „industriell“ versteht man die großskalige arbeitsteilige Herstellung von Gütern bzw. die Fertigung von Produkten unter Einsatz von Maschinen.

Bei Ge- und Verbrauchsgütern bedeutet „großskalig“ in der Regel „im großen Maßstab“. Bei Investitionsgütern kann „großskalig“ auf die Komplexität des Erzeugnisses bezogen werden. Die Losgröße reicht dabei von geringen Stückzahlen (etwa bei Dreh- und Fräsmaschinen oder Industrierobotern) über die individuelle Gestaltung oder Ausstattung eines in einer Kleinserie hergestellten Standardprodukts (Wiederholfertigung, z. B. ein Drehrohrofen in der Zementindustrie) bis hin zur maßgeschneiderten Einzelanfertigung (Einmalfertigung) einer technischen Einrichtung (wie einer Förderanlage) oder eines Spezialfahrzeugs (wie eines Forschungs-U-Boots).

„Im großen Maßstab“ bedeutet dabei in der Grundstoffindustrie die Bereitstellung von großen Mengen an gering verarbeiteten Wirtschaftsgütern. Zur Grundstoffindustrie werden beispielsweise Abbau, Gewinnung und Aufbereitung von Bodenschätzen gezählt, aber ebenso können die Land- und Forstwirtschaft oder Teile der chemischen Industrie darunter subsumiert werden. Die Spanne der Produkte reicht dabei von Ammoniak und flüssigem Stickstoff für technische Prozesse über Energieträger wie Erdgas, Erdöl und Kohle und Lebensmittel wie Obst, Gemüse oder Fisch bis hin zu Bau- und Werkstoffen wie Aluminium, Holz, Kies, Sand, Stahl oder Zement.

In der weiterverarbeitenden Industrie, dem „produzierenden Gewerbe“ oder der Zulieferindustrie, bedeutet „im großen Maßstab“ die Fertigung von Gütern oder Bearbeitung von Teilen in mehr oder weniger großen Stückzahlen. Hier werden Wirtschaftsgüter oder Waren „am Fließband“ produziert, von der Sorten- über die Serien- bis zur Massenfertigung. Das gilt für Gemüsekonserven und Brühwürfel ebenso wie für Schrauben und Dübel, Kühlschränke und Smartphones oder Fahrräder und Autos.

Im Gegensatz dazu steht die handwerkliche Herstellung von Wirtschaftsgütern, bei der Einzelstücke oder nur wenige nahezu identische Produkte angefertigt werden. Die Erzeugnisse werden in der Regel nach der Vergabe eines Auftrags gemäß individuellen Wünschen und Anforderungen in einer Werkstatt angefertigt und/oder, angepasst an die örtlichen Gegebenheiten, beim Kunden montiert bzw. installiert. Bei komplexeren Projekten wie dem Bau eines Hauses erfolgt wie bei der industriellen Produktion auch im handwerklichen Sektor eine Arbeitsteilung. Sie bezieht sich allerdings zunächst nicht auf die Ausführung eines Prozesses durch mehrere Personen, sondern auf die Aufteilung der Arbeiten auf verschiedene jeweils darauf spezialisierte Gewerke. In jedem Gewerk, also in jedem Zweig des Bauhandwerks oder Gewerbe, arbeiten dann wiederum Handwerker arbeitsteilig zusammen. Dabei setzen sie Handwerkszeuge und Geräte, aber auch Maschinen ein, um ein individuelles Produkt als Einzelstück zu schaffen.

… und was bedeutet „Engineering“?

Laut Duden handelt es sich bei „Engineering“ um die allgemeine englische Bezeichnung für das Ingenieurwesen mit allen seinen Sparten oder eine technische Entwicklung. Der Begriff lässt sich aber auch weiter verstehen als die Tätigkeit eines Ingenieurs oder die Umsetzung von technischen Maßnahmen.

• Die Ingenieurstätigkeit besteht dabei aus der systematischen, auf wissenschaftlichen Prinzipien und praktischen Erkenntnissen sowie Erfahrungen beruhenden Anwendung von Modellen, Methoden und Instrumenten zum Konzipieren, Entwerfen, Entwickeln und Konstruieren effizienter und betriebswirtschaftlich sinnvoller (zweckdienlicher und kostengünstiger) Produkte.
• Die Umsetzung technischer Maßnahmen soll generell die Verbesserung eines Zustands bewirken und/oder zu höherer Effizienz bei Prozessen und Tätigkeiten führen. Der Betrachtungshorizont reicht dabei von komplexen Systemen über die Schnittstelle Mensch/Technik bis hin zu einzelnen Grundvorgängen in einem Arbeitssystem.

Die Skala beginnt hier beim Geo-Engineering als Eingriff in globale Vorgänge. Kleiner dimensioniert sind beispielsweise die großflächigen Ansätze im Umweltingenieurwesen, etwa bei Renaturierungsmaßnahmen, oder im Civil Engineering, das sich unter anderem mit Infrastruktureinrichtungen wie Verkehrs- und Ver- bzw. Entsorgungsnetzen befasst. Das Zusammenspiel von Mensch, Technik und Organisation (MTO) ist der Kern des Engineerings in Unternehmen, ob in der Automatisierungstechnik (Automation Engineering), dem Maschinenbau (Mechanical Engineering), dem Anlagenbau (Plant Engineering) oder der Verfahrenstechnik (Process Engineering). Auch die Computertechnik spielt eine wichtige Rolle, etwa im Software Engineering, um das Human Machine Interface (HMI) – die Benutzerschnittstelle – ergonomisch zu gestalten. Das Ende der Skala wird bei der kleinteiligen Aufgliederung der Tätigkeiten des Menschen an einem Arbeitsplatz in einzelne Bewegungen erreicht – einem der Aufgabenbereiche des Arbeitsingenieurwesens, also des Industrial Engineerings.

Daraus ergibt sich diese umfassendere Definition:

Engineering ist die Erarbeitung und Umsetzung technischer Maßnahmen und Lösungen zur Verbesserung von Prozessen und Abläufen, Änderung von Sachverhalten und Zuständen oder zur Bewältigung von Herausforderungen, unabhängig vom Maßstab.

Ziel des Engineerings ist vorrangig die Konzeption und Entwicklung neuer und die Optimierung bestehender Geräte, Maschinen, Systeme, Anlagen, Prozesse und Verfahren, also die technische Ebene. Der Ingenieur hat die Zweckmäßigkeit der technischen Einrichtungen zu gewährleisten sowie die Betriebs- bzw. Anwendungssicherheit und auch die Prozessstabilität sicherzustellen und idealerweise die Benutzerfreundlichkeit zu berücksichtigen. Dazu muss er neben gesetzlichen Vorgaben und Verordnungen, unter anderem zum Arbeitsschutz, eine Vielzahl von Normen, Technischen Regeln und Spezifikationen sowie branchenüblichen Standards beachten.

Des Weiteren sollte sich das Engineering aber auch auf die Verringerung der Belastung der Menschen richten, die an diesen technischen Einrichtungen tätig sind. Ansätze hierzu bieten sich auf organisatorischer Ebene durch die Gestaltung der Arbeitsumgebung, etwa durch die Anpassung des Layouts einer Fertigungseinrichtung, oder die Änderung des Workflows, beispielsweise von Einzel- zu Gruppenarbeitssystemen. Auf der Ebene „Mensch“, der personellen Ebene, betreffen Erleichterungen beispielsweise die ergonomische Ausstattung von Geräten, den übersichtlichen Aufbau von Anzeigen und Displays oder die intuitive Bedienung von Touchscreens als Mensch-Maschine-Schnittstellen.

Werden alle drei Ebenen – Technik (T), Organisation (O) und Mensch (M) – gleichermaßen in das Engineering einbezogen und wird zusätzlich noch der Fokus auf die betriebswirtschaftliche Seite gelegt, ergibt sich der MTO-Ansatz des humanorientierten Produktivitätsmanagements, der von REFA vertreten und im Rahmen der Weiterbildung zum REFA-Industrial Engineer vermittelt wird.

Was umfasst der Begriff „Industrial Engineering“?

Das Industrial Engineering (IE) ist ein ganzheitlicher Ansatz zur Verbesserung von Leistungserstellungsprozessen. IE legt den Fokus auf die bestehenden technischen, personellen und organisatorischen Gegebenheiten in einem Unternehmen, um deren Wechselwirkung mit den betriebswirtschaftlichen Rahmenbedingungen aufzuzeigen. Aus einem breiten Blickwinkel wird das Zusammenspiel von Mensch, Technik und Organisation betrachtet, um Ist-Zustände und Bedingungen zu erfassen und auf dieser Basis Vorschläge und Maßnahmen zu deren Veränderung zu erarbeiten. Angestrebt werden aus unternehmerischen Zielen abgeleitete Soll-Zustände und Vorgabewerte, um die Leistungsfähigkeit der soziotechnischen Organisation realistisch und monetär bewertbar abzubilden und deren Effizienz zu steigern.

Zu den technischen Gegebenheiten (Faktor Technik) gehören die Ausstattung der Organisation mit Geräten, Maschinen und Anlagen sowie die eingesetzten Herstellungs- oder Fertigungsverfahren und die ablaufenden (und möglichen) Produktionsprozesse. Wichtige Parameter für deren Beurteilung im Rahmen des Industrial Engineerings sind die Verfügbarkeit der technischen Einrichtungen sowie deren Lauf- und Standzeiten (unter Berücksichtigung der Rüst- und Prozesszeiten), also Angaben zur Kapazität, aber auch die Prozessstabilität, die unter anderem an Ausfallzeiten und Qualitätsmaßen sichtbar wird. Erhoben werden die entsprechenden Zahlen und Werte über die Prozessdatenermittlung. Kennzahlen sind hier beispielsweise die Gesamtanlageneffektivität (GAE), im englischen Sprachraum Overall Equipment Effectiveness (OEE) genannt, der Automatisierungsgrad, die Leistungsaufnahme und der Energieverbrauch, der Materialdurchsatz und der Output (z. B. als produzierte Stückzahl, aber auch als Anzahl Schlechtteile oder Menge an Ausschuss) oder die Durchlaufzeit. Zu beachten sind hier außerdem die technische Sicherheit, Normen-, Regel- und Gesetzeskonformität sowie Anforderungen an den Arbeitsschutz und die Ergonomie.

Die personellen Gegebenheiten (Faktor Mensch) umfassen die Personalplanung, den Personaleinsatz und auch die Personalführung. Im Rahmen des Industrial Engineerings ist beispielsweise zu erfassen, wie viele Mitarbeiter zur Verfügung stehen und an wie vielen Arbeitssystemen bzw. Arbeitsplätzen sie eingesetzt werden. Unterschieden werden können hier zum Beispiel die Ein- und die Mehrstellenarbeit sowie Einzel- und Gruppenarbeitssysteme. Dazu kommen verschiedene Schichtmodelle (Ein- bis Dreischichtbetrieb) und die Arten der Arbeitsstrukturierung (Aufgabenerweiterung, -bereicherung und -wechsel, englisch: Job Enlargement, Job Enrichment, Job Rotation). Zudem ist zu ermitteln, welche Arbeiten durchgeführt werden, aus welchen Abläufen sie bestehen und welche Bewegungen dabei ausgeführt werden (Arbeitsdatenermittlung). Zu prüfen ist ebenfalls – als Bestandteil der Personalführung –, ob die Leistungsbereitschaft und die Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter gestärkt werden kann. Dies kann einerseits durch finanzielle Anreize, die Reduzierung physischer und psychischer Belastungen, aber auch durch ideelle Anreize (wie Wertschätzung, Lob, Statussymbole, Stärkung des Gemeinschaftsgefühls, Verbesserung des Betriebsklimas) zur Erhöhung der Motivation erfolgen. Andererseits sind die für die sachgerechte Ausführung der jeweiligen Tätigkeit notwendigen Qualifikationen zu definieren. Daraus kann abgeleitet werden, ob und, wenn ja, welche Schulungen oder (Anpassungs-)Weiterbildungen sinnvoll sein können.

Die organisatorischen Gegebenheiten (Faktor Organisation) betreffen sowohl die Aufbau- als auch die Ablauforganisation.

• Unter der Aufbauorganisation versteht man die betriebliche Struktur, erkennbar am Organigramm, mit den verschiedenen Hierarchieebenen vom Top-Management bis zu den Hilfskräften. Untrennbar damit verbunden sind die Zuständigkeiten, die sich auf Geschäftsfelder, Stabsstellen, Abteilungen, Projekte oder konkrete Arbeitsaufgaben beziehen können. Bekannte Organisationsformen sind dabei die Ein- und Mehrlinien-, Stab-Linien-, Sparten-, Matrix- oder die Projektorganisation. Das Industrial Engineering dient hier dazu, die Managementebenen und -prozesse, also beispielsweise die Leitungsspanne oder die Führungsstile („Management by …“), aber auch die Organisationsstruktur selbst, etwa im Hinblick auf Geschäftsfelder, Abteilungen oder Fertigungslinien, zu hinterfragen. Das Ziel ist, Komplexitäten und Überschneidungen zu reduzieren und schlankere, effizientere Strukturen vorzuschlagen und zur Diskussion zu stellen. Dazu gehört auch, die Fertigungstiefe auf ein betriebswirtschaftlich sinnvolles Maß zu begrenzen oder Organisationsbereiche, die keine der Kernkompetenzen darstellen oder nicht direkt der Wertschöpfung dienen, auszugliedern und unter Umständen an externe Dienstleister bzw. vor- oder nachgelagerte Glieder der Wertschöpfungskette zu übergeben, also outzusourcen. Dies ist der Übergang zum Lean-Ansatz, der in der Praxis in vielen Bereichen des Managements und der Produktion bereits umgesetzt wird.
• Die Ablauforganisation betrifft dagegen die operativen Ebenen der Ausführung von Prozessen, unterteilt in Führungs-, Kern- und Unterstützungsprozesse – also beispielsweise in Management, Produktion und Verwaltung sowie Logistik. Wichtig ist hier im Rahmen des Industrial Engineerings zunächst die Überprüfung, welcher Sachzusammenhang zwischen den räumlichen (baulichen) Gegebenheiten und den zeitlichen Abläufen besteht und ob diese Organisation dem Leistungsziel gerecht wird. Das betrifft sowohl das Design der Produktionseinrichtung und die Art der Fertigung – z. B. Werkstatt- oder Fließfertigung – als auch die Logistik. Hier sind insbesondere die Materialmengen und Warenströme zu betrachten. Das Industrial Engineering zielt darauf ab, Wegstrecken zu verkürzen, Lagermengen und -orte auf ein notwendiges Maß zu reduzieren und die Zeiten der Anlieferung (etwa nach dem „Just in Time-Prinzip“) und der Abfuhr mit der Taktung und dem Bedarf der Produktion abzustimmen. Danach ist zu hinterfragen, welche Abläufe und Tätigkeiten wertschöpfend sind und welche nicht – und welche nicht-wertschöpfenden Anteile reduziert, eliminiert oder delegiert werden können, um Verschwendung zu vermeiden und sich auf die Kernaufgaben und -kompetenzen des Unternehmens zu beschränken.

Alle drei Bereiche – Mensch, Technik und Organisation – sind dabei aus betriebswirtschaftlicher Sicht im Hinblick auf den Einsatz der Ressourcen und entsprechende Einsparungsmöglichkeiten zu betrachten. Das Ziel des Industrial Engineerings ist, Prozesse und Abläufe – idealerweise in der gesamten Organisation bzw. entlang des Wertstroms in der gesamten Wertschöpfungskette, der Supply Chain – zu optimieren. Angestrebt werden dabei eine Kostenreduktion durch einen auf das notwendige Minimum verringerten Ressourcenverbrauch sowie eine Steigerung des Outputs und der Qualität der gefertigten Güter. Dazu gehört, das Management – also die Planung, Koordination, Steuerung, Durchführung und Überwachung aller Prozesse – zu vereinfachen und mit definierten Schnittstellen zu versehen, um lange „Befehlsketten“ top down zu vermeiden und Redundanzen zu eliminieren. Dies kann unter anderem durch eine Mitwirkung der Beschäftigten und eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen erreicht werden.

Das Industrial Engineering kann damit wie folgt definiert werden:

Beim Industrial Engineering werden betriebliche (Produktions-)Prozesse und (Arbeits-)Abläufe sowie deren Organisation untersucht, um die bestehenden Ist-Zustände aufzunehmen und abzubilden, daraus betriebswirtschaftlich sinnvolle rechts- sowie normen- und regelungskonforme Soll-Zustände abzuleiten und Maßnahmen zu entwickeln, die zu einer effizienteren Leistungserstellung als gewünschte Verbesserung führen sollen.

Als Schlüsselbereiche, in denen die Faktoren Mensch, Technik und Organisation zusammentreffen und durch Industrial Engineering gestaltet werden können, gelten daher:

• Produktion und Fertigung;
• (interne) Logistik und (organisationsübergreifende) Wertschöpfungskette (Supply Chain);
• Technologieintegration (Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung);
• Ergonomie und Arbeitsplatzgestaltung;
• Qualitätsmanagement (Six Sigma);
• Projektmanagement;
• Lean Management bzw. Lean Production / Lean Manufacturing.

Das Industrial Engineering mit seinen durch die Ermittlung, Analyse und Auswertung von Prozess- und Arbeitsdaten gewonnenen Erkenntnissen bietet Unterstützung bei der Entscheidungsfindung und ist damit die Grundlage für viele Führungs- bzw. Managementprozesse. Das Spektrum reicht von Operations Research als Betriebsforschung über das Supply Chain Management bis zur Operational Excellence (OPEX) und zum Change Management.

Der Ansatz des Industrial Engineerings eignet sich dabei für Organisationen aller Art, nicht nur für Industrie- oder Gewerbebetriebe. Neben privatwirtschaftlich organisierten Unternehmen vom Agrarbetrieb bis zum Vergnügungspark können auch Einrichtungen der öffentlichen Hand davon profitieren, Anstalten des öffentlichen Rechts (wie Rundfunk- und Fernsehsender) ebenso wie Forschungsinstitute, Hochschulen, Krankenhäuser oder Verwaltungseinheiten.

IE: eine Übersicht über die Historie

Der Bestandteil „Industrial“ in „Industrial Engineering“ impliziert, dass das IE sich erst mit der Industrialisierung hat ausbilden können – also nach der Erfindung der Dampfmaschine und ihrer Entwicklung zu einer leistungsfähigen Antriebsquelle für die industrielle Produktion durch James Watt (1776). Im selben Jahr, also schon zu Beginn der industriellen Revolution, diskutierte der schottische Ökonom Adam Smith in seinem Werk „The Wealth of Nations“ bereits die Arbeitsteilung.

Die Wurzeln einer quasi industriellen Fertigung reichen aber (mindestens) bis in das Jahr 1440 zurück, da zu dieser Zeit in Venedig bereits Schiffe in Fließfertigung gebaut und instand gesetzt wurden. In etwa dieselbe Zeit ist auch die Entstehung des Begriffs „Engineering“ einzuordnen. Dieser leitet sich von der im 14. Jahrhundert aufkommenden Bezeichnung „Engineer“ ab, mit der eine Person beschrieben wird, die Kriegsmaschinen baut und benutzt. Die erste Ingenieurschule wurde jedoch erst 1747 vom französischen Architekt und Bauingenieur Jean-Rodolphe Perronet als École des ponts et chaussées gegründet – ausgerichtet auf den Brücken- und Straßenbau.

Weitere Meilensteine für das Ingenieurwesen und die betriebswirtschaftliche Betrachtung der Industrialisierung gab es im 19. Jahrhundert. 1818 wurde in England die „Institution of Civil Engineers“ gegründet, 1847 – vom Eisenbahnpionier George Stephenson – die „Institution of Mechanical Engineers“, 1865 der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) und 1880 die American Society of Mechanical Engineers (ASME). Der englische Mathematiker, Erfinder und Ökonom Charles Babbage, bekannt durch seine mechanische Rechenmaschine, befasste sich derweil auch theoretisch mit den ökonomischen Auswirkungen der Industrialisierung und veröffentlichte 1831 das Buch „On the Economy of Machinery And Manufactures“. Am Ende dieses Jahrhunderts schärfte sich der Blick auf den Einsatz des Menschen bei der Arbeit: Der US-amerikanische Ingenieur Frederick Winslow Taylor begann 1881 mit Zeitstudien, der Bauunternehmer und Unternehmensberater Frank Bunker Gilbreth, ebenfalls amerikanischer Staatsbürger, 1885 mit Bewegungsstudien. Das Ziel beider war, Arbeitsabläufe besser zu verstehen und den Zeit- und Kraftaufwand bei der Arbeit zu reduzieren, um die Arbeitsleistung zu verbessern.

1908 wurde an der Pennsylvania State University „Industrial Engineering“ als Lehrfach eingeführt. Im selben Jahr wurde das damals noch in aufwendiger Werkstattfertigung hergestellte Ford Modell T marktreif, das ab 1913 viel schneller und kostengünstiger am Fließband gefertigt wurde. Diese Neuerung revolutionierte die industrielle Produktion und förderte die massenhafte Automobilisierung in den USA.

Zwei Jahre vorher, 1911, publizierte Taylor „The Principles of Scientific Management“, in denen er die sogenannte „wissenschaftliche Betriebsführung“ vorstellte. In der Folge wurden die von Taylor entwickelten und durchgeführten Zeitstudien – eine für das Industrial Engineering typische Maßnahme – in vielen Unternehmen dazu genutzt, um die Ausführung der Arbeiten zu analysieren und die Leistung der damit Beschäftigten zu bestimmen. Hiermit wurden die Grundlagen für eine Einordnung und Bewertung der Arbeitsleistung und eine entsprechende Entlohnung geschaffen – beispielsweise als Grund- oder Akkordlohn.

Trotz der sich rasch verbreitenden Erkenntnisse von Taylor und Gilbreth gab es weiterhin keine allgemein akzeptierten methodischen Grundlagen für eine transparente Kostenkalkulation in der Produktion und die Festlegung eines angemessenen Leistungslohns. Auch die Vereinheitlichung von Normen als wesentliche Voraussetzung für eine Standardisierung von Einzelteilen, Baugruppen und Systemkomponenten sowie Methoden und Verfahren war noch nicht weit vorangeschritten.

In Deutschland wurden deshalb – neben dem bereits bestehenden VDI – weitere Institutionen ins Leben gerufen. 1917 war dies der Normenausschuss der Deutschen Industrie (NDI) und 1918 der Ausschuss für wirtschaftliche Fertigung (AWF), der 1922 als Reichsausschuss im Reichskuratorium für Wirtschaftlichkeit in Industrie und Handwerk (RKW) eingegliedert wurde. 1919 folgte der Ausschuss für Zeitstudien, mit dem in Deutschland das Arbeits- und Zeitstudium vereinheitlicht werden sollte. In der Mitte des Jahres 1921 wurde auf Initiative des Wirtschaftsministeriums das bereits genannte RKW gegründet. Im Oktober 1922 initiierten der Verband Berliner Metallindustrieller und die Arbeitsgemeinschaft Deutscher Betriebsingenieure Kurse für Stücklohn-Kalkulatoren auf Basis von Kalkulationsunterlagen aus der Industrie. Dies war der Grundstein des Ende September 1924 gegründeten Reichsausschusses für Arbeitszeitermittlung, kurz REFA. Im März 1925 entstand als vorerst letzte bedeutende Einrichtung, die sich mit der Theorie und Praxis des Arbeitsingenieurwesens befasst, die Arbeitsgemeinschaft Deutscher Betriebsingenieure (VDADB).

Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden im Industrial Engineering verschiedene Methoden eingeführt, die mittlerweile in allen Industrieländern etabliert sind. 1948, im Gründungsjahr des American Institute of Industrial Engineering, wurde von Harold Bright Maynard das Methods-Time Measurement (MTM) vorgestellt. Von Lawrence D. Miles stammt die Wertanalyse, der Japaner Shigeo Shingo entwickelte das flussorientierte Werkstattlayout. 1952 wird die Multimoment-Studie (MMS) bei der ASME präsentiert.

1962 wird in Deutschland das ifaa gegründet, das Institut für angewandte Arbeitswissenschaften. Dessen Aufgabe ist, zur Steigerung der Arbeitsproduktivität der Unternehmen beizutragen. Geschehen soll dies durch die Vermittlung arbeitswissenschaftlicher Erkenntnisse sowie lohn- und arbeitstechnischer Verfahren und die Entwicklung wissenschaftlich fundierter und praktisch anwendbarer Methoden. Schwerpunkte liegen auf der Arbeitsvorbereitung, Fertigungssteuerung und Entlohnung – klassische Themen des Industrial Engineering. Doch dieser Begriff verbreitet sich erst nach 1963 in Deutschland. Auslöser ist das 1963 von Maynard publizierte Grundlagenwerk „Industrial Engineering Handbook“, das in viele Sprachen, auch ins Deutsche, übersetzt wird. 2010 veröffentlichte das ifaa in Zusammenarbeit mit Experten aus Forschung und Praxis eine Sammlung von „Thesen für das moderne Industrial Engineering zu Beginn des 21. Jahrhunderts“.

Vorgehen

Auslöser des Industrial Engineerings ist der Wunsch oder die Forderung nach bzw. die Einsicht in die Notwendigkeit einer Verbesserung der Leistung der soziotechnischen Organisation – des Unternehmens oder auch der Verwaltungseinheit. Ziel ist die Erhöhung der Effizienz der internen Prozesse, um damit Kosten-, Zeit- und/oder Qualitätsvorteile zu erreichen und im Wettbewerb mit anderen Anbietern die eigene Position im Markt zu stärken. Ansatzpunkte können sowohl die Aufbau- und die Ablauforganisation als auch die betrieblichen Prozesse, insbesondere die der Leistungserstellung, sein.

Das Industrial Engineering sollte dabei nicht auf Organisations- sondern auf Prozessebene starten. Dazu ist ein Prozess zu bestimmen, der untersucht und analysiert werden soll: die sogenannte „betriebliche Aufgabe“ (Bild 1). Dies ist in der Regel einer der wertschöpfenden Kernleistungsprozesse, da durch dessen Verbesserung die größten (geldwerten) Vorteile zu erwarten sind. Danach ist das Ziel festzulegen, das mit dem IE erreicht werden soll – der Soll-Zustand. Dieses Ziel ist „smart“ zu formulieren, das heißt, es sollte spezifisch (konkret und eindeutig) messbar (quantifizierbar), attraktiv (aufgabenbezogen und akzeptiert), realistisch (erreichbar) und terminierbar (mit Fristen versehen) sein.

Kern des Industrial Engineerings ist dann die Abbildung des Ist-Zustands durch Aufnahme der Prozess- und Arbeitsdaten sowie aller relevanten (organisatorischen) Informationen und betriebswirtschaftlichen Faktoren und deren Analyse. Auf dieser Basis lassen sich dann wiederum Maßnahmen zur Verbesserung des Ist-Zustands in Richtung des angestrebten Soll-Zustands erarbeiten. Diese sind dann den Initiatoren des Industrial Engineering-Prozesses zu präsentieren und mit deren Vorstellungen abzugleichen. Werden die Maßnahmen von dieser Stelle akzeptiert, kann mit der Umsetzung begonnen werden. Wichtig ist bei alledem der Einbezug bzw. die Mitwirkung der Betroffenen, also der Führungskräfte und Mitarbeiter „vor Ort“, die direkt oder indirekt in den zu untersuchenden Prozess involviert sind. Denn ohne sowohl deren Akzeptanz für die Durchführung der Datenermittlung als auch die Motivation, dass sich durch die Prozessoptimierung auch Vorteile für die in diese betriebliche Aufgabe Eingebundenen ergeben, ist der Erfolg des IE fraglich.

Das Vorgehen kann sich dabei an die Arbeitsdatenermittlung anlehnen, die als REFA-Standard mit den entsprechenden Methoden – inklusive Prozess- bzw. Arbeitsdatenmanagement – in Industrie und Verwaltung etabliert ist. Das systematische Vorgehen zur Ermittlung von Prozess- und Arbeitsdaten gemäß REFA-Standard besteht dabei aus den vier Phasen Vorbereitung, Durchführung, Auswertung und Verwendung bzw. Überprüfung (Bild 1).

1. Bei der Vorbereitung wird die zu untersuchende betriebliche Aufgabe festgelegt und das Ziel der Verbesserung formuliert. Dann wird der Ist-Zustand anhand der bereits aus verschiedenen Quellen (von Personaleinsatzplänen und Kennzahlen bis zur Betriebsbegehung) vorliegenden Informationen abgebildet. Auf dieser Basis kann bestimmt werden, welche Daten in welcher Menge zweckmäßigerweise erhoben werden sollten. Daraus lassen sich die Methoden zur Datenermittlung ableiten. Welche Methoden dabei angewendet werden, richtet sich nach der Quelle und der Art der Daten (Bild 2). Wenn bei der Beschreibung und Dokumentation des Arbeitssystems und der Arbeitssituation bereits Fehlerquellen oder offensichtliche Unstimmigkeiten bei Abläufen erkannt werden, sollten diese noch vor der eigentlichen Ermittlung der Arbeitsdaten beseitigt werden, um das bestehende Verbesserungspotenzial sofort zu nutzen. Denn jede Veränderung des Ist-Zustands während oder nach der Datenermittlung bedingt eine aufwendige Wiederholung der Messungen.
2. Die Durchführung besteht in der konkreten Ermittlung der Arbeitsdaten (Bild 3). Auch in dieser Phase können REFA-Standardmethoden eingesetzt werden. Unterschieden wird dabei prinzipiell zwischen der (direkten) Erfassung und der (indirekten) Bestimmung der Daten: Erfasst werden „Urdaten“, die durch Aus- und Ablesen, Messung, Zählung oder Befragung ermittelt werden. Bestimmt werden abgeleitete Daten. Diese können auf Vergleichen, Schätzungen und Berechnungen beruhen, aus anderen Daten zusammengestellt oder auch vereinbart werden. Die erhobenen Daten werden danach sachlogisch gruppiert, zusammengeführt und dokumentiert.
3. Die Auswertung besteht aus der Aufbereitung und Auswertung der ermittelten Daten. Mathematische und statistische Methoden werden angewendet, um Mittelwerte und Kennzahlen zu bilden, aus denen Soll- oder Grenzwerte abgeleitet werden können. Sie können aber auch zu Vergleichen genutzt werden, die sowohl innerbetrieblich als auch unternehmensübergreifend stattfinden. Miteinander verglichen werden können sowohl beispielsweise Produktionseinheiten oder Abteilungen als auch Unternehmen derselben Branche, etwa anhand von Benchmarks. Den Schlusspunkt der Auswertung bildet die Präsentation der Ergebnisse und die Vorstellung der daraus abgeleiteten möglichen Maßnahmen. Ob die Daten verwendet und die Vorschläge umgesetzt werden sollen, entscheiden anschließend die Initiatoren des Industrial-Engineering-Prozesses.
4. Unter Verwendung und Überprüfung versteht man die Umsetzung der vorgeschlagenen Maßnahmen und die Kontrolle der damit erreichten Ergebnisse. Wurde eine Prozessoptimierung angestrebt, lässt sich der Erfolg anhand der neuen Kennzahlen (z. B. Output, Durchlaufzeiten, Ressourceneinsatz) belegen. Auch die Nutzung von Soll-Kennzahlen kann auf Praxistauglichkeit überprüft werden oder zur Gestaltung eines leistungsgerechten Entgelts führen.

Welche Methoden werden beim Industrial Engineering eingesetzt?

Das Spektrum an Methoden, Tools oder Werkzeugen, die im Rahmen des Industrial Engineerings eingesetzt werden, ist außerordentlich breit, da auch die Aufgaben des IE weit gefasst werden können. Ein Überblick lässt sich gewinnen, wenn das Industrial Engineering in einzelne Phasen – ähnlich der Arbeitsdatenermittlung – aufgeteilt wird. Vollständig ist die folgende Auflistung dabei noch lange nicht, angeführt werden aber einige typische Beispiele.

In der Phase der Vorbereitung wird eine betriebliche Aufgabe benannt, die untersucht werden soll. Die Herausforderung dabei ist, bereits hier den Prozess und die mit diesem verbundenen Abläufe und Tätigkeiten gedanklich zu durchdringen und zu hinterfragen. So wird es möglich, auf den Ebenen Mensch, Technik und Organisation mögliche Schwachstellen, Flaschenhälse oder hemmende Faktoren zu identifizieren. Einbezogen werden müssen dabei nicht nur sowohl sachlogische als auch räumliche und zeitliche Zusammenhänge, sondern auch der Personaleinsatz. Hier setzen Analyse-Tools an, um die Ist-Situation zu erfassen – auch unter Einbezug der direkt Beteiligten vor Ort. Genutzt werden dazu Organigramme, Ablaufpläne, Flussdiagramme und Prozessvisualisierungen, Gantt-Diagramme oder die Netzplantechnik zur Darstellung der Organisation. Fischgrät- bzw. Ishikawa-Diagramme, Spaghetti-Diagramme und die 5W-Methode dienen ebenso wie ABC- oder XYZ-Analysen der Problemerkennung aus unterschiedlichen Perspektiven.

Die Datenaufnahme kann automatisiert und kontinuierlich erfolgen, wenn es sich um Prozessdaten handelt. Arbeitsdaten werden dagegen häufig manuell im Rahmen von Zeitstudien ermittelt: mit der Stoppuhr, Apps auf Smartphone oder Tablet oder mit speziellen Aufzeichnungsgeräten. REFA-Standardmethoden sind hier beispielsweise die Betriebsdatenermittlung (BDE) bzw. die Maschinendatenermittlung (MDE), Multimomentaufnahmen (MMA) oder Systeme vorbestimmter Zeiten.

Die Auswertung der Daten erfolgt mithilfe mathematischer und statistischer Methoden, etwa durch Darstellung der Verteilung, Mittelwertbildung, Ermittlung der Streuung und der Signifikanz. Office-Tools wie Excel oder Statistik-Programme wie SPSS bieten hier viele Möglichkeiten. Als Maß für die Prozessqualität und Übergang zum Qualitätsmanagement wird hier häufig auf Six Sigma oder Lean Six Sigma als Methodenrepertoire zurückgegriffen. Eine umfassende Auswertung des Materialflusses im Prozess und darüber hinaus ist mithilfe der Wertstromanalyse möglich.

Die Ableitung bzw. Entwicklung von Verbesserungsmaßnahmen ist ein weites Feld. Die Grundlage können betriebswirtschaftliche Betrachtungen wie die Bildung von Kennzahlen bilden, aber auch Kostenvergleichsrechnungen und Kosten-Nutzen-Analysen, Investitionskostenrechnungen oder Entgeltberechnungen. Als Standardmaßnahmen gelten dabei beispielsweise das Wertstromdesign und der kontinuierliche Verbesserungsprozess (KVP), Rüstzeitoptimierung und SMED (Single Minute Exchange of Die), die 5S-Methode  und die Umsetzung oder die Produktionsnivellierung. Lösungen bietet auch das Lean Management bzw. die Lean Production, angefangen bei der Umstellung vom Push- zum Pull-Prinzip in der Fertigung und Just-in-Time-Lieferungen. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich mit Kaizen, Kanban, Shopfloor-Management, Poka Yoke oder eine Coaching- und Verbesserungs-Kata. Mithilfe von Kreativitätstechniken wie Mind-Mapping, Brainstorming, der 6-Hüte- oder 6-3-5-Methode lassen sich die Möglichkeiten der Maßnahmenfindung noch ausweiten.

Zur Präsentation werden in der Regel Standardmethoden und -programme wie PowerPoint, aus Excel-Tabellen generierte Diagramme, Flow-Charts oder Netzwerk-Graphen genutzt. Stichwort ist hier das „visuelle Management“.

Wer führt das Industrial Engineering durch?

Der Begriff „Engineering“ weist bereits darauf hin, dass in der Regel für das Berufsfeld des Industrial Engineers ein Abschluss als Ingenieur notwendig ist. Voraussetzung dafür, diesen in Deutschland geschützten Titel tragen zu dürfen, ist ein technisches Studium an einer Hochschule und der Abschluss als Bachelor bzw. Master of Engineering (B. bzw. M. Eng.) oder als Diplom-Ingenieur (Dipl.-Ing.). Diese Qualifikationen können in Regelstudienzeiten von sechs bis acht Semestern im grundständigen (Bachelor-) und in drei bis sechs Semestern im weiterführenden (Master-)Studium erworben werden. Der Diplomstudiengang wurde mittlerweile größtenteils von der Kombination Bachelor/Master als international anerkannten Abschlüssen ersetzt.

Unter den Ingenieurdisziplinen sind bei den Industrial Engineers die Studiengänge Maschinenbau, Anlagenbau, Produktionstechnik bzw. Verfahrenstechnik, Automatisierungstechnik oder auch Elektrotechnik weit verbreitet. Wichtig ist dabei, dass neben den technischen Schwerpunkten auch Themen aus dem Bereich der Ökonomie fokussiert werden, um ein vertieftes Verständnis für die betriebswirtschaftlichen Zusammenhänge zu entwickeln und auch selbst Kalkulationen und Wirtschaftlichkeitsberechnungen durchführen zu können.

Einen anderen, weit verbreiteten Zugang zum Industrial Engineering bietet das Wirtschaftsingenieurwesen. In diesem Studium werden einerseits die für Ingenieure notwendigen technischen Grundlagen vermittelt. Andererseits unterscheidet sich die Schwerpunktsetzung von den klassischen Ingenieurdisziplinen, da ein besonderer Fokus auf die Zusammenhänge zwischen Betriebswirtschaft und Technik gelegt wird. Studieninhalte sind so unter anderem die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen finanziellen Aspekten, Organisation, Personalwirtschaft und der Gestaltung der für die Leistungserstellung wichtigen Produktionseinrichtungen. Nach dem Abschluss des Bachelor-Studiums, in dem wichtige Grundlagen für die Arbeit als Industrial Engineer geschaffen werden, ist im Master-Studium eine Spezialisierung auf den Bereich Industrial Engineering möglich.

An mehreren (auch privaten) Hochschulen, insbesondere Fachhochschulen, wird mittlerweile auch der Bachelor-Studiengang Industrial Engineering in sechs bis acht Semestern angeboten, oft in Kombination mit Management. Auch hier ist der Abschluss ein B. Eng., also ein Ingenieurstitel.

Ingenieure, die sich während des Studiums noch nicht mit dem Industrial Engineering auseinandergesetzt haben, oder Wirtschaftsingenieure ohne Spezialisierung im Masterstudiengang Industrial Engineering können die Qualifikation als Industrial Engineer auch durch eine Weiterbildung erwerben. Hier ist insbesondere REFA stark vertreten. REFA bietet als anerkannter Bildungsträger eine berufliche Weiterbildung zum Industrial Engineer bzw. darüber hinaus zum REFA-Ingenieur an, die seit Jahrzehnten etabliert und in Industrie und Verwaltung hoch geschätzt wird. Die Weiterbildung und die Abschlussprüfung sind durch Richtlinien des REFA Fachverbands e. V. geregelt. Als Zusatzqualifikation wird von REFA die REFA-Grundausbildung empfohlen, die ebenfalls als zertifizierter Lehrgang angeboten wird. Sie ist in all jenen Fällen zu empfehlen, in denen das für die Zeitaufnahmen oder das Arbeitsdatenmanagement notwendige Methodenspektrum während des Studiums noch nicht eingehend behandelt wurde. Zudem eröffnet sich damit unter Umständen der Zugang auch den Personen, die zwar keinen Studienabschluss als Ingenieur vorweisen können, aber eine ähnlich qualifizierende Ausbildung – etwa zum Industriemeister oder zum staatlich geprüften Techniker – absolviert und einschlägige Berufserfahrung gesammelt haben.

Fazit

MTO trifft BWL: Industrial Engineering ist als Industriebetriebslehre die Verschmelzung von Ingenieurdisziplinen und Ökonomie, idealerweise zu einem humanzentrierten Produktivitätsmanagement. Das Spektrum des IE reicht dabei von der Messung der Dauer von einzelnen Bewegungen während eines Arbeitsschritts über die Arbeits(system)gestaltung und Prozessoptimierung bis hin zur Entwicklung und Umsetzung eines betrieblichen Gesamtkonzepts wie Operational Excellence (OPEX) oder Lean Management. Industrial Engineering ist eine Querschnittsaufgabe!