Delft University of Technology
FACULTY MECHANICAL, MARITIME AND MATERIALS ENGINEERING
Department Marine and Transport Technology Mekelweg 2 2628 CD Delft the Netherlands Phone +31 (0)15-2782889 Fax +31 (0)15-2781397 www.mtt.tudelft.nl
This report consists of 134 pages which includes 16 appendices. It may only be reproduced literally and as a whole. For commercial purposes only with written authorization of Delft University of Technology. Requests for consult are only taken into consideration under the condition that the applicant denies all legal rights on liabilities concerning the contents of the advice.
Specialization: Production Engineering and Logistics Report number: 2014.TEL.7852
Title: Stabilisatie van Treinonderhoud bij NedTrain
Ontwikkeling van een robuust productie-concept voor onderhoud buiten de spits.
Author: N. Tavakolly
Title (in English) Stabilizing Maintenance Of Rolling Stock At NedTrain
Developing a robust production concept for non-peak hour maintenance.
Assignment: Masters thesis Confidential: No
Initiator (university): prof.dr.ir. G. Lodewijks
Initiator (company): B. Huisman (NedTrain, Utrecht) Supervisor: Dr. W.W.A. Beelaerts van Blokland Date: April 29, 2014
Pagina | 3
Inleiding
Voor u ligt het onderzoeksverslag voortkomend uit mijn afstudeeronderzoek gedaan voor de studie Werktuigbouwkunde aan de Technische Universiteit Delft. Dit onderzoek vond plaats aan de faculteit Mechanical, Maritime and Materials Engineering (3mE) binnen de sectie Transport Engineering en de mastertrack Production Engineering & Logistics. Het onderzoek werd gefaciliteerd door NedTrain binnen onderhoudslocatie Maastricht, servicelocatie en technisch centrum Eindhoven en de afdeling Fleet Services in Utrecht. Graag zou ik deze pagina gebruiken voor het bedanken van een aantal mensen.
In de eerste plaats wil ik mijn drie directe begeleiders van dit onderzoek bedanken. Dit zijn dr. W.W.A. Beelaerts van Blokland, mijn begeleider vanuit de TU Delft. Dankzij zijn feedback en advies op het gebied van onderbouwing met literatuur heb ik niet alleen dit rapport kunnen schrijven. Het heeft mij ook geholpen mijn eigen kennis te vergroten en mij nieuwe theorieën eigen te maken en toe te passen. Daarnaast wil ik Bob Huisman bedanken, mijn begeleider vanuit NedTrain. Hij heeft me altijd ondersteund en sturing gegeven binnen het project waarbij ik mijn onderzoek uitvoerde. Door de vele afstudeerders die Bob heeft begeleid, heeft hij mij kunnen voeden met veel kennis op het gebied van onderzoek binnen NedTrain, onderbouwing, innovatie en onderzoek op het gebied van (trein) onderhoud. Daarnaast heeft hij mij bij de sleutelpersonen binnen de organisatie kunnen introduceren die mij in dit onderzoek van kennis en data konden voorzien. Tot slot Luc Dirkx, die zich als consultant bezig hield met het herontwerp van het onderhoudsprogramma in Maastricht. Hij was inhoudelijk het beste op de hoogte van het project en mijn vaste sparringpartner als ik ideeën en verbetervoorstellen wilde toetsen.
Daarnaast wil ik een aantal sleutelpersonen binnen NedTrain bedanken voor de tijd die ze vrij gemaakt hebben voor mij. Dit zijn de twee productie engineers Pascal Dassen en Frans van Gils die zich samen met Luc en mij bezig hebben gehouden met het herontwerpen van het productieconcept. Daarnaast zijn dit alle monteurs die betrokken zijn geweest bij de Kaizens die het productieconcept gevormd hebben en de try-out die plaats heeft gevonden. Zonder hun ervaring en kennis zou dit het ontwikkelde productieconcept niet tot stand hebben kunnen komen. Daarnaast wil ik Rob Goemans, projectleider vanuit Maastricht, en Chris Bruggenkamp, Productie Manager van onderhoudsbedrijf Maastricht, bedanken voor het vrijspelen van de benodigde monteurs om deze Kaizens, het empirisch onderzoek en de try-out vorm te geven. Tot slot wil ik Marijke Daemen, voorzitster van het project, en Wilbert Wijns, initiator van het project, bedanken. Zonder hun volhardendheid en visie was de mogelijkheid voor innovatie van het onderhoudsproces op dit gebied niet van de grond gekomen.
Tot slot zou ik een aantal mensen willen bedanken voor persoonlijke ondersteuning gedurende mijn gehele studietijd. In de eerste plaats zijn dit mijn vader Parviz Tavakolly, mijn moeder Chris Gerards, en mijn zusje Shivah Tavakolly. Zij hebben altijd in mij geloofd en mij ondersteund waar zij konden. Daarnaast wil ik mijn vriendin Patty Doesborg bedanken waar ik bij tegenslag altijd terecht kon om mijn ervaringen te delen. Tot slot dank ik mijn clubgenoten van club Zippo, mijn oud-huisgenoten van de Buitenwatersloot 134 in Delft en mijn studiegenoten van de Pandora jaarring 2011. Zij hebben zowel als medestudenten en tevens als vrienden mijn studietijd verbredend, verdiepend en zeer plezierig gemaakt.
Pagina | 4
Samenvatting
Het onderzoek richt zich op het kort cyclisch onderhoud (KCO) van 34 treinen, type VIRM-1 IV, bij NedTrain, het onderhoudsbedrijf van de treinen van de Nederlandse Spoorwegen. Door een beleidswijziging in de frequentie van de binnenkomst van de treinen, zijn de taken behorende tot het KCO verdeeld over twaalf onderhoudsbeurten per jaar, waar deze voorheen in 4 jaarlijkse onderhoudsbeurten uitgevoerd werden. Hierbij is het productieconcept veranderd. Waar de trein voorheen drie dagen lang binnen stond voor onderhoud, vinden alle huidige onderhoudsbeurten buiten de spits plaats. Hiervoor zijn er 8 beurten in de nacht en 4 in het weekend ingericht. Dit onderzoek is gebaseerd op de volgende onderzoeksvraag: “Hoe moet het onderhoudsprogramma (her)ontworpen worden opdat deze binnen de vastgestelde tijd, met de vereiste kwaliteit en met de geplande middelen uitgevoerd kan worden?”
Gedurende de analyse is er gebruik gemaakt van een framework van literatuuronderzoek dat toepasbaar is op het onderhouden van complexe systemen. Voor de aansturing van het onderhoudsproces is er gebruik gemaakt van een systeemkundige benadering van de Delftse Systeemkunde (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008). Hiermee is de systeemgrens van het onderzoeksgebied gedefinieerd. Deze ligt bij het beheersen en uitvoeren van het huidige productieproces van het onderhouden van de VIRM-1 IV treinen. De kwantitatieve analyse van het productieconcept is gedaan op aspecten van Lean. Hierdoor zijn drie Lean verspillingen blootgelegd. Dit zijn mura (onbalans), overtollige beweging en overproductie. Daarnaast zijn met de Theory of Constraints (Goldratt, 2002) de bottlenecks van het proces gedefinieerd. De resultaten van de analyse tonen aan dat er sprake is van:
Onbalans in werklast tussen de verschillende beurten en gedurende de beurt tussen de werklast van onderhoudstaken van waarbij verschillende competenties van monteurs nodig zijn. Tussen de nachtbeurten zit een gemiddelde werklastafwijking van 2,35 uur met een minimum van 0 uur en een maximum van 5,67 uur. Voor de weekendbeurten is dit gemiddeld 3,41 uur met een minimum verschil van 1,25 uur maximum van 6,10 uur. De onbalans tussen de mechanische en elektrische competentie heeft een gemiddelde van 3,13 uur met een maximum van 4,58 uur en een minimum van 1,67 uur tijdens de nachtbeurten. Voor het weekend is dit gemiddelde 9,67 uur met een maximum van 12,65 uur en een minimum van 7,90 uur.
Overproductie in het huidige onderhoudsproces door het plannen van taken die niet uitgevoerd moeten of kunnen worden.
Overtollige beweging in de uitvoering van het onderhoudsproces doordat de onderhoudstaken sequentieel aan de monteur worden toegewezen waardoor zij meerdere malen door de trein moeten lopen om hun werkzaamheden uit te voeren.
Langdurige herstellingen en werken onder hoogspanning vormen de bottlenecks van het proces en hebben invloed gekregen doordat de doorlooptijd verkort wordt om de spits te kunnen halen. Aan de hand van de bottlenecks is een kritiek pad gedefinieerd.
Niet alle voorgeschreven onderhoudstaken worden door het productieconcept geïnitieerd. Hierdoor werken vooraf bekende taken als verstoring op het onderhoudsproces.
De modelontwikkeling is binnen de evaluatie en verbeterkaders van het onderhoud geplaatst. Het nieuwe productieconcept behelst verbetering op het gebied van de maintenance management
Pagina | 5 regellus (van Dongen, 2009). Deze regellus betreft verbeteringen op korte termijn. Zij veranderen de voorgeschreven werkzaamheden niet. Deze korte termijn regellus staat voor “Het werk goed doen” (van Dongen, 2009). Hierbij is gewerkt aan standaardisatie van het productieconcept om onbalans te minimaliseren. Dit is gedaan door een Kaizen met ervaren monteurs. Er zijn standaard clusters op de competentie van de monteur gevormd. Hierbij is rekening gehouden met taken die gelijktijdig kunnen worden uitgevoerd, zodat overtollige beweging gereduceerd wordt. Daarnaast is de frequentie waarop een taak uitgevoerd wordt meegenomen in het vormen van de clusters. Zodoende zijn er clusters per competentie ontstaan die 12x, 4x of 1x per jaar uitgevoerd moeten worden. De taken die overproductie veroorzaakten, zijn in het ontwikkelde productieconcept geëlimineerd. Met twaalf onderhoudsbeurten per jaar, worden de clusters die twaalf keer per jaar gedaan moeten worden, aan iedere beurt toegewezen. De clusters die één keer per jaar gedaan moeten worden zijn verdeeld over weekend beurten. Zodoende is iedere weekendbeurt anders. Wel is er rekening gehouden met de werklast van de beurten en tussen de competenties. Het doel hiervan was de onbalans tussen de competenties en tussen de werklast van de verschillende weekendbeurten te minimaliseren. De clusters die vier keer per jaar moeten worden uitgevoerd zijn verdeeld over twee nachtbeurten en één weekendbeurt. Hiermee zijn twee standaard nachtbeurt varianten ontstaan die ieder vier keer plaats vinden. Bij de plaatsing van deze clusters speelde niet alléén een balans in werklast een rol. Clusters die een hoge werklast aan herstelwerkzaamheden zouden kunnen vormen, zijn in het weekend geplaatst. Dit, omdat bij eventuele uitloop van werkzaamheden in het weekend, het halen van de spits niet in gevaar zal komen. Daarnaast zijn clusters die onder hoogspanning uitgevoerd konden worden hetzelfde tijdstip geplaatst als de clusters met taken die onder hoogspanning moeten worden uitgevoerd. Zodoende is een grotere output van een bottleneckfunctie gecreëerd. In het ontwikkelde productieconcept blijven er onderhoudstaken die niet gestandaardiseerd kunnen worden binnen het productieconcept. Dit omdat deze een frequentie van 1x per anderhalf of meer jaar hebben. Een andere mogelijkheid is dat deze taken voorgeschreven staan op hoofddelen van de trein. Voor de taken die buiten het ontwikkelde gestandaardiseerd productieconcept vallen zijn procedures geschreven. Deze taken kunnen na het gestandaardiseerde onderhoud uitgevoerd worden tijdens het weekend door de onderhoudsploeg. Een andere mogelijkheid is het toewijzen van andere monteurs voor deze taken. Zodoende kan het gestandaardiseerde onderhoud continu door een standaard team uitgevoerd worden. Daarnaast worden de resultaten betreffende afleverbetrouwbaarheid van het productieconcept niet beïnvloed door deze verstorende taken waardoor de effectiviteit van het productieconcept getoetst kan worden.
Gedurende een drieweekse try-out is het ontwikkelde gestandaardiseerd productieconcept getest. Het normeringsbureau dat actief is binnen NedTrain heeft gedurende de try-out nieuw gevormde clusters genormeerd. Aan de hand van deze waarden is de werklast voor het ontwikkelde productieproces vastgesteld.
De zes gestandaardiseerde beurten met deze nieuwe werklast kunnen vergeleken worden met het momenteel gebruikte productieconcept op de gebieden van onbalans en werklastvermindering. Dit laatste is bereikt door overproductie en overtollige beweging te verminderen. De twee nachtbeurt varianten worden vergeleken met de acht nachtbeurten zoals nu voorgeschreven. Een gemiddelde werklast reductie van 6,11 uur per nachtbeurt met een maximum van 8,57 uur en een minimum van 3,40 uur is bereikt. Dit komt overeen met een gemiddelde reductie in de nacht van 31%. Door gebruik te maken van twee standaard beurten is het verschil in werklast tussen de nachtbeurten
Pagina | 6 gereduceerd. Dit bedraagt nu een half uur tussen de twee nachtbeurt varianten. Hetzelfde kan gedaan worden voor de weekendbeurten. Hier is een gemiddelde werklast reductie van 15,23 uur met een maximum van 19,97 uur en een minimum van 8,33 uur gerealiseerd. Dit komt neer op een gemiddelde reductie van 38%. Het verschil tussen de werklast van de weekendbeurten is gemiddeld 3,16 uur met een minimum van 0,15 uur en een maximum van 5,38 uur. De onbalans tussen de competenties elektrisch en mechanisch is ook afgenomen. In een nachtbeurten is de onbalans geslonken tot 0,1 uur. De andere nachtbeurt heeft echter nog steeds een afwijking van 3,78 uur. Dit maakt een gemiddelde afwijking van 1,94 uur. Voor het weekend is een gemiddelde afwijking tussen de competenties afgenomen tot 2,98 uur. Hierbij is een maximum van 5,85 uur en een minimum van 1,48 uur.
Door de reductie in werklast zijn er tijdsbuffers ontstaan. Hierin kunnen herstelwerkzaamheden gedaan worden. Deze buffers zijn groot genoeg om herstelwerkzaamheden met een grote werklast op te vangen in de nacht. Zodoende kan de spits de volgende ochtend gehaald worden. In het weekend zijn er 3 herstelwerkzaamheden waardoor het geplande aflevertijdstip niet gehaald kan worden. Dit brengt de spits echter niet in gevaar, aangezien er nog twee ploegdiensten gewerkt kan worden aan de trein, totdat het aflevermoment van de spits bereikt is. Dit is ook de tijd die benut kan worden om taken, die niet gestandaardiseerd zijn in een van de clusters, uit te voeren. Daarmee wordt er voldaan aan de kwaliteitseisen die voorgeschreven zijn.
Door het nieuwe productieconcept kunnen de spitsen gehaald worden, waardoor het onderhoud wordt uitgevoerd binnen het vastgestelde tijdsvenster. Door balancering van werklast tussen de onderhoudsbeurten kan er met een standaard team gewerkt worden. De tijdsbuffers, die ontstaan zijn met het elimineren van overproductie en efficiëntie voordelen op het gebied van overtollige beweging, vangen herstelwerkzaamheden op waardoor de werkzaamheden met de geplande monteurs uitgevoerd kunnen worden. Tot slot zijn er twee scenario’s die gebruikt kunnen worden voor onderhoudstaken die buiten de gestandaardiseerde onderhoudsbeurten vallen. Hiermee is ook de kwaliteit gewaarborgd. Alle onderhoudstaken die in het onderhoudsbedrijf uitgevoerd moeten worden, worden zodoende uitgevoerd.
Een aantal aspecten zijn buiten de scope van dit onderzoek gehouden. Vanuit de basis die in dit onderzoek is gedaan kan vervolgonderzoek plaatsvinden. Met betrekking tot implementatie van het onderhoudsprogramma kan er gewerkt worden met de competentie mechatronica. Één competentie die de onbalans tussen elektrische en mechanische monteurs wegneemt. Hiermee wordt ook de bottleneck hoogspanning weggenomen. Tevens ontstaat er minder wachttijd, waardoor er meer tijd is voor herstelwerkzaamheden. Tot slot zijn monteurs tijdens het herstellen niet beperkt in de herstellingen die zij kunnen doen.
Een ander aspect van implementatie is, het aantal treinen dat onderhouden wordt. Door het onderhoud van de 13 treinen van het type VIRM-2 IV volgens hetzelfde productieconcept als de VIRM-1 IV uit te voeren, zullen de tijdsvensters buiten de spits optimaler benut worden. Tevens ontstaat hierdoor meer ruimte in de weekenden voor onderhoud. Dit omdat de type VIRM-2 IV treinen momenteel in het weekend onderhouden worden door dezelfde monteurs die de VIRM-1 IV treinen onderhouden.
Onderzoek naar verbetering van het onderhoudsproces, kan gedaan worden door te verbeteren op de middellange en lange termijn regellussen. De middellange regellus staat voor “Het goede werk”
Pagina | 7 en wordt Maintenance Engineering genoemd (van Dongen, 2009). Hierin kunnen de onderhoudstaken die in de clusters zijn opgenomen geëvalueerd worden. Door dubbel werk uit de werkbeschrijvingen te halen kan er meer overproductie worden geëlimineerd. Hiervoor zullen alle werkbeschrijvingen, die de onderhoudstaken in de clusters beschrijven, herschreven moeten worden.
De regellus op lange termijn is die van “Design for Maintenance”. Hier gaat het om de juiste productiemiddelen. Onderzoek kan zich richten op de onderdelen, afkeurtermijn en afkeurnormen die voor de verschillende inspecties gehanteerd worden. Door het verviervoudigen van het aantal binnenkomsten per jaar, zijn er mogelijkheden ontstaan om onderdelen later te vervangen of goedkopere slijtdelen te gebruiken die hoogfrequenter verwisseld worden, zonder dat de kwaliteit van de trein hiermee in gevaar komt.
Pagina | 8
Inhoud
Inleiding ... 3
Samenvatting ... 4
Hoofdstuk 1. Introductie ... 11
1.1 NedTrain, het GOIDS-project en de VIRM ... 11
1.1.1 NedTrain ... 11
1.1.2 Het GOIDS-project ... 14
1.1.3 VIRM ... 14
1.2 Onderzoeksvraag ... 15
1.3 Onderzoekstructuur ... 16
1.3.1 Literatuur onderzoek naar onderhoudsconcepten ... 16
1.3.2 Delftse Systeemkunde ... 19
1.3.3 Lean Manufacturing ... 22
1.3.4 Kaizen ... 23
1.3.5 Theory of Constraints ... 24
Hoofdstuk 2. Data analyse ... 26
2.1 De aanwezige functies ... 26 2.1.1 Beheersen ... 26 2.1.2 Onttrekken ... 27 2.1.3 Gebruiken ... 28 2.1.4 Instandhouden ... 28 2.1.5 Onderhouden en Modificeren ... 29 2.1.6 Aansturing ... 31 2.2 Kwantitatieve analyse ... 32 2.2.1 Het Instandhoudingsconcept ... 32
2.2.2 Kort Cyclisch onderhoud ... 33
2.2.3 GOIDS onderhoud ... 34
2.2.4 Werkbelasting van de onderhoudsbeurt 1-12, overproductie ... 35
2.2.5 Werklast per onderhoudsbeurt, onbalans ... 36
2.2.6 Werklast van het overige kort cyclisch onderhoud, onbalans ... 40
2.2.7 Empirische analyse van herstellingen uit inspectie ... 41
2.2.8 Toewijzing van taken, overtollige beweging ... 42
2.2.9 Capaciteit doorlooptijd ... 42
Pagina | 9
2.3.1 Bottleneck 1 Hoogspanning ... 44
2.3.2 Bottleneck 2 Herstelwerkzaamheden met een hoge werklast van herstellingen ... 44
2.3.3 Bottleneck 3 Remvoeringen ... 45
2.4 Conclusie analyse ... 45
Hoofdstuk 3. Modelontwikkeling ... 46
3.1 Initiatie van een nieuw productieconcept ... 46
3.1.1 Modulair onderhoud ... 47
3.1.2 Categorisatie van onderhoudstaken op frequentie ... 48
3.1.3 Categorisatie op competentie en looproutes ... 49
3.1.4 Categorisatie op werklast ... 50
3.1.5 Categorisatie op bottlenecks ... 52
3.1.6 Onderhoudsbeurten ... 55
3.2 Initiatie van nieuwe planningsregels ... 55
Hoofdstuk 4. Verificatie model ... 57
4.1 Nachtbeurten ... 57
4.2 Weekendbeurten ... 59
Hoofdstuk 5. Conclusies ... 62
5.1 Nachtbeurten ... 62
5.2 Weekendbeurten ... 65
5.3 Invloed van het productieconcept onderzoeksvraag ... 68
5.3.1 Kwaliteit waarborging ... 68
5.3.2 Geplande middelen ... 68
5.3.3 Geen onderhoud in de spits ... 69
Hoofdstuk 6. Aanbevelingen ... 70
6.1 Implementatie ... 70
6.1.1 Binnenkomsten van de trein ... 70
6.1.2 Teamsamenstelling ... 73
6.2 Vervolg onderzoek ... 74
6.2.1 Herschrijven van werkbeschrijvingen ... 74
6.2.2 Evalueren van afkeurnormen en afkeurtermijnen ... 74
Bijlage A Scientific Research Paper ... 78
Bijlage B Onderhoudstaken ... 85
Bijlage C Afwijkende taken ... 88
Pagina | 10
Bijlage E Werklastafwijking per onderhoudsbeurt ... 96
Bijlage F Competenties ... 100
Bijlage G Overig kort cyclisch onderhoud ... 103
Bijlage H Empirische data herstellingen ... 104
Bijlage I Modelontwikkeling: Frequentieverdeling ... 110
Bijlage J Modelontwikkeling: Competentie en looproute ... 113
Bijlage K Modelontwikkeling: Werklast ... 118
Bijlage L Modelontwikkeling: Hoogspanning clusters mechanisch ... 121
Bijlage M Modelontwikkeling: Bottlenecks ... 122
Bijlage N Verificatie ... 125
Bijlage O Vergelijkingsfiguren Nachtbeurten ... 126
Bijlage P Vergelijkingsfiguren Weekendbeurten ... 128
Geciteerde werken ... 130
Lijst met figuren ... 131
Pagina | 11
Hoofdstuk 1. Introductie
In het onderstaande hoofdstuk zal de opzet van het afstudeeronderzoek uiteengezet worden. Dit gebeurt aan de hand van een beschrijving van het onderzoeksbedrijf en onderzoeksproject. Er zal een onderzoeksvraag gedefinieerd worden en een onderzoeksstructuur opgesteld worden.
1.1 NedTrain, het GOIDS-project en de VIRM
1.1.1 NedTrainNedTrain is een onderdeel van de Nederlandse Spoorwegen (NS). Zij is verantwoordelijk voor het materieel waar NS Reizigers (NSR), de klant van NedTrain en tevens onderdeel van de NS, passagiers mee vervoerd. Deze verantwoordelijkheden zijn te categoriseren in inkoop van materieel, service en onderhoud aan het materieel en modificatie en modernisering van het materieel. In onderzoek gedaan door de Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010 wordt de hoofdfunctie van NedTrain beschreven als “Beheren van Treinen” (Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010, 2011). De hoofdfunctie met zijn aansturing zijn weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1 Hoofdfunctie NedTrain
De eisen aan de beheersfunctie zijn onder te verdelen in vier categorieën. Ten eerste zijn er veiligheidseisen die opgesteld worden door onder andere de overheid. Deze worden gemeten aan de hand van het aantal veiligheidsincidenten. Daarnaast zijn er bedrijfszekerheid en inzetbaarheids eisen die opgesteld worden door de klant NSR. Deze worden gemeten aan de hand van de doorlooptijd van het onderhoud, afleverbetrouwbaarheid, aantal gestrande treinen en aantal ongeplande binnenkomsten. Dan zijn er nog de kosten. Zoals beschreven door de Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010 wordt het beheer van de treinen bekostigd door een jaarlijkse lump sum (Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010, 2011) vanuit NSR. Dit budget wordt per vloot opgesteld en mag tijdens het jaar niet overschreden worden. Daarnaast zijn er eisen vanuit de reiziger. Deze eisen worden indirect via NSR aan NedTrain gesteld. Een voorbeeld
Pagina | 12 is de klantwens om internet te gebruiken. Dit resulteerde in een modificatie aan de treinen die het gebruik van internet mogelijk maakte.
Figuur 2 Aspecten binnen de hoofdfunctie
Binnen de hoofdfunctie zijn drie aspectfuncties te onderscheiden, weergegeven in Figuur 2. De drie aspectstromen, behorende tot de aspectfuncties, zijn de orderstroom, de treinstroom en de middelenstroom. De drie aspectfuncties zijn:
Onttrekken
Deze is verantwoordelijk voor het binnenregelen van de trein naar het instandhoudingsproces en wijst eventuele storingen die op de trein zitten toe. Dit is weergegeven in Figuur 3.
Instandhouden
Deze functie is verantwoordelijk voor de fysieke acties die op de trein gedaan worden. Hierbinnen bevinden zich vier subfuncties. Ook bevindt zich binnen de functie instandhouden een buffer. Hier bevindt het materieel zich, vanuit het perspectief van
Pagina | 13 Figuur 3 Onttrekken
NedTrain, als zij ingezet wordt door de klant. De subfuncties van instandhouden, weergegeven in Figuur 4, zijn:
o Reinigen
Hoewel geoutsourced valt deze functie wel nog onder de verantwoordelijkheid van NedTrain.
o Service verlenen
Service verlenen is het uitvoeren van hoogfrequente inspecties aan het materieel zoals de A- en de B-controle. Deze vinden eens in de 2, respectievelijk 8 dagen plaats. Hiervoor zijn er ongeveer 25 servicelocaties ingericht. Daarnaast handelen deze servicelocaties SND’s (Storing Niet Defect) af.
o Onderhouden en Modificeren
Onderhoud onderscheidt zich van service doordat dit minder frequent voorkomt. In de onderzochte VIRM-vloot wordt er onderscheid gemaakt in kort cyclisch en lang cyclisch onderhoud. Hierbij is kort cyclisch onderhoud (KCO) het onderhoud dat minimaal 1 maal per 2 jaar plaats vindt. Lang cyclisch onderhoud (LCO) vindt ook repeterend plaats, maar de termijnen zijn langer dan 2 jaar. Buiten minder
Pagina | 14 frequente inspecties worden specifieke onderdelen in het onderhoudsprogramma ook preventief vervangen. Onderhoud vindt plaats in onderhoudsbedrijven. Hiervan zijn er 4 binnen NedTrain. Ieder onderhoudsbedrijf onderhoudt één of meerdere types materieel. Zij worden hier ook op ingericht.
Modificatie richt zich op het tussentijds veranderen van de configuratie van de trein. Deze worden geïnitieerd door evaluatie van de prestaties van afzonderlijke onderdelen of subsystemen van de trein of door een klantwens. Sommige modificaties worden gedurende een onderhoudsbinnenkomst uitgevoerd. Voor andere modificaties wordt een aparte binnenkomst geregeld. De kosten en urgentie voor deze keuze zijn leidend.
o Moderniseren
Modernisering wordt één keer in de levensloop van de trein gedaan en heeft als doel de levensduur van het materieel te verlengen. Hierbij worden de duurste componenten van de trein gereviseerd, dit zijn het treinstel en de bak (de behuizing ofwel de wanden). Alle overige componenten worden vervangen voor nieuwe componenten met betere prestaties in gebruik. Daarnaast verandert het interieur geheel naar de nieuwe wensen van de klant met als doel de reiziger, klant van NSR, een betere reisbeleving te kunnen bieden.
Gebruiken
Dit zijn de verschillende locaties met verschillende vormen van outillage en competenties van monteurs die de verschillende instandhoudingstaken gaan uitvoeren. Zij worden toegewezen aan het instandhoudingsproces.
1.1.2 Het GOIDS-project
Het GOIDS-project is als onderhoudsproject gestart in de onderhoudslocatie Maastricht. GOIDS staat voor Geen Onderhoud In De Spits, het doel van dit project. Het project richt zich op het KCO van de VIRM-1 IV. Hiervoor werd in het verleden de trein vier maal per jaar (om de drie maanden), drie dagen onttrokken aan de dienstregeling. Binnen het GOIDS project wordt de trein maandelijks onderhouden. Hiervan vinden 2 onderhoudsbeurten in de nacht plaats en één beurt in het weekend. Zodoende blijft de VIRM-1 IV tijdens alle spitsen inzetbaar, wanneer de vraag vanuit NSR het hoogst is.
1.1.3 VIRM
Het materieel dat onderhouden wordt binnen het GOIDS-project betreft de VIRM-1 IV. Dit zijn 34 treinstellen van het type VIRM 1. Deze treinstellen bestaan allen uit 4 bakken. VIRM staat voor Verlengd InterRegio Materieel. De VIRM 1 is de eerste generatie VIRM die is aangeschaft. In 1994 is deze in gebruik genomen als een treinstel met drie of vier bakken. De VIRM 1 is verlengd van de driebaks IRM variant tot een vierbaks variant VIRM door het aankopen van nieuwe bakken. In dezelfde periode is de oude vierbaks IRM variant verlengd tot een zesbaks variant VIRM. In het GOIDS-project worden de 4 baks varianten, eerste generatie VIRM onderhouden, zodoende de naam VIRM-1 IV, waarbij 1 voor de generatie en IV voor het aantal bakken staat. De trein bestaat uit drie bakken uit het jaar 1994 en één bak, de ABv6, uit het jaar 2002. Daarnaast zijn er twee kopbakken te onderscheiden aan het begin en het einde van de trein. De VIRM-1 IV is weergegeven in Figuur 5. De naam van de desbetreffende bak is er boven weergegeven.
Pagina | 15 Figuur 4 Subfuncties Instandhouden NedTrain
mBvk1 ABv6 ABv3/4 mBvk2
Figuur 5 De VIRM vierbaks variant
1.2 Onderzoeksvraag
Omdat het de eerste keer voor NedTrain is dat het onderhoud op deze manier ingericht wordt dient dit project als een pilot. Momenteel draait deze pilot zo’n 2,5 jaar in Maastricht. Hierdoor heeft Onderhoudsbedrijf Maastricht kunnen wennen aan het nieuwe concept van onderhoud en het
Pagina | 16 nieuwe type te onderhouden trein. Voor evaluatie van de pilot is de volgende onderzoeksvraag opgesteld:
“Hoe moet het onderhoudsprogramma (her)ontworpen worden opdat deze binnen de vastgestelde tijd, met de vereiste kwaliteit en met de geplande middelen uitgevoerd kan worden?”
1.3 Onderzoekstructuur
In de eerste plaats is er een literatuuronderzoek uitgevoerd naar variërende onderhoudsconcepten. Synchroon hieraan is er een systeemkundige analyse gedaan naar het onderhoud dat binnen het GOIDS-project wordt uitgevoerd. De systeemkundige analyse is gedaan met behulp van de theorieën en literatuur van de Delftse Systeemkunde. Hiermee is de systeemgrens helder gedefinieerd. Aansluitend heeft er een kwantitatieve analyse plaatsgevonden. Hierbij is de werklast en doorlooptijd van het onderhoud dat binnen de systeemgrens valt in kaart gebracht. Door te focussen op de Lean verspillingen wordt het oude productiesysteem geëvalueerd, worden er verbeteringen met betrekking tot beheersbaarheid geborgd waarna een nieuw productieconcept geïnitieerd wordt. Samengevat: de kwalitatieve analyse en het onderzoeksgebied worden gedefinieerd met de Delftse Systeemkunde. Kwalitatieve analyse en herinrichting vindt plaats aan de hand van Lean-technieken. Daarnaast wordt getracht bottleneckfuncties blootleggen opdat een kritiekpad analyse gedaan kan worden. Deze functies en het hieruit volgende kritieke pad hebben ook een rol gespeeld in de herinrichting. Aan de hand van de regellussen van professor van Dongen wordt het onderzoek binnen de academische kaders van onderzoeksverbeteringen en innovatie geplaatst.
1.3.1 Literatuur onderzoek naar onderhoudsconcepten
Ter voorbereiding van de onderzoeksopdracht is er literatuur onderzocht met betrekking tot het onderhouden van complexe technische systemen. Hierbij is dieper ingegaan op onderhoud aan voertuigen waarbij is gekeken naar trein- en vliegtuigenonderhoud.
Onderzoek van Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010 naar NedTrain toont aan subfuncties service verlenen en onderhouden een prominente rol binnen het bedrijf spelen (Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010, 2011). Door het uitvoeren van een systeemkundige analyse hebben zij een aantal knelpunten gedefinieerd. Één daarvan heeft betrekking op de aansturing en terugkoppeling van de functie onderhouden. Zij constateren dat er weinig tot geen feedback vanuit de onderhoudsbedrijven naar de afdeling fleet service is. Hierdoor wordt het onderhoudsplan nauwelijks bijgesteld en verdwijnt kennis (Jaargroep Production Engineering & Logistics 2010, 2011).
Uit dit onderzoek blijkt de toepasbaarheid van de Delftse Systeemkunde voor het analyseren van onderhoudsprocessen. Daarnaast constateren zij dat kennis die op de werkvloer aanwezig is niet of weinig gebruikt wordt op hogere aggregatie niveaus.
Onderzoek van Wesseling en Beelaerts van Blokland richt zich op de voorspelbaarheid van onderhoud (Wesseling & Beealaerts van Blokland, 2008). Dit met als doel te kunnen anticiperen op netwerk disruptie tijdens dagen waarop een hoge kans op disruptie in het netwerk van aan- en aflevering van vliegtuigen voor onderhoud bestaat. Hierbij wordt door middel van voorspellingen getracht proactief in te grijpen op het proces. Het model richt zich op beschikbare tijd, mankracht en onderdelen. Daarnaast is er sprake van “NO-GO defecten” en “Deferrable defecten”. De eerste groep zijn die defecten die ervoor zorgen dat het toestel niet ingezet mag worden voor de
Pagina | 17 dienstregeling. Bij de tweede groep kan het vliegtuig op zijn minst de volgende retourvlucht uitvoeren. Deze defecten hebben dus een lagere prioriteit en kunnen desgewenst opnieuw gepland worden tijdens het volgende onderhoud dat het vliegtuig zal krijgen. In het onderzoek worden vier mogelijke uitkomsten van een onderhoudsbeurt gedefinieerd (Wesseling & Beealaerts van Blokland, 2008):
1. Deferrable defecten worden gepland voor een later moment in onderhoud, het toestel is inzetbaar.
2. NO-GO defecten zijn op te lossen in het beschikbare tijdsframe waarin het onderhoud plaatsvindt, het toestel is inzetbaar.
3. NO-GO defecten zijn niet op te lossen in het beschikbare tijdsframe waarin het onderhoud plaatsvindt, het toestel is niet inzetbaar. Deze verstoring wordt opgevangen door een ander beschikbaar toestel in de vloot toe te wijzen aan de vlucht.
4. NO-GO defecten zijn niet op te lossen in het beschikbare tijdsframe waarin het onderhoud plaatsvindt, het toestel is niet inzetbaar. Deze verstoring kan niet opgevangen worden door de vloot en de vlucht wordt geschrapt.
Uit bovenstaand onderzoek kunnen de volgende overeenkomsten getrokken worden met het onderhoud binnen het GOIDS-project. Flexibiliteit is te genereren door het voorspelbaar maken van benodigde onderdelen en mankracht. Door het meten van het aantal en de soort Deferrable defecten is het mogelijk een voorspelling te doen over de benodigde mankracht en onderdelen in de volgende onderhoudsbeurt.
Deze wijze van onderhoud wordt binnen NedTrain voornamelijk gebruikt binnen de functie “Service Verlenen”. De Deferrable Defecten worden binnen NedTrain SND’s (Storing Niet Defect) genoemd. Zij worden met name in het Service Bedrijf afgehandeld. Echter is het zo dat deze soms outillage vereisen die niet in het Servicebedrijf aanwezig zijn. In dat geval wordt een SND verholpen in een Onderhoudsbedrijf tijdens een onderhoudsbeurt.
Daarnaast blijkt ook de meerwaarde van Lean-tools voor het inrichten van onderhoudsprocessen. Er is aangetoond dat focus op verspillingen, zoals gedefinieerd binnen Lean, en implementatie van continue innovatie ook resultaten in het onderhoudsproces kan brengen.
Van Dongen, verbonden als professor aan de Universiteit Twente, bekijkt onderhoud vanuit het perspectief van het te onderhouden systeem. Hierbij wordt de gehele levenscyclus van het systeem in acht genomen. Hierop wordt de instandhouding van het systeem ingericht. Vanuit dit perspectief wordt de borging en overdracht van kennis tussen de leverancier en het onderhoudsbedrijf benadrukt. Door te ontwerpen op een goed te onderhouden systeem kunnen kosten bespaard worden. Dit omdat de onderhoudskosten voor een systeem vaak een veelvoud zijn van de investeringskosten. Door het uitbesteden van nieuwbouw blijft technisch inhoudelijke kennis tegenwoordig veelal eigendom van de leverancier. Hier komt bij dat zekerheden met betrekking tot garantie alleen verkregen worden zolang het onderhoud aan systemen volgens eisen van de leverancier uitgevoerd worden. Dit betekent dat kostenbesparingen door het ontwikkelen, verbeteren en innoveren van het onderhoudsplan pas na de garantietermijn plaats kunnen vinden. Met betrekking tot de investerings- en onderhoudskosten van trein materieel schrijft van Dongen het volgende: “In grote getallen gerekend zijn in de afgelopen periode 100 rijtuigen per jaar (200 miljoen euro) afgeleverd. Gelet op het grote aandeel in de totale kosten lijkt het bij eerste oogopslag
Pagina | 18 aantrekkelijk om deze investeringskosten (12%) laag te houden. De werkelijkheid is echter weerbarstig: de onderhoudskosten van de vloot lopen op tot meer dan het dubbele van de investeringskosten: 300 miljoen euro voor cyclisch onderhoud en revisie van onderdelen en 100 miljoen euro voor revisie en modernisering van de rijtuigen: bovenop de initiële investeringskosten dus nog eens 24%. Het aandeel van de kosten van rollend materieel in de exploitatierekening bedraagt dus 36%.” (van Dongen, 2009).
Naast de noodzaak voor onderhoud en beheersing hiervan beschrijft van Dongen verschillende categorieën en subcategorieën onderhoud. Dit zijn:
Preventief onderhoud
o Gebruiksduurafhankelijk onderhoud Tijdgebonden
Hierbij wordt onderhoud, onafhankelijk van de conditie van een systeem op bepaalde tijdsintervallen uitgevoerd.
Prestatiegebonden
Hierbij zijn de onderhoudsintervallen gebaseerd op meetbare grootheden die de status van gebruik beschrijven zoals bedrijfsuren, startcycli of kilometerstanden. Hierbij worden onderhoudsintervallen ingericht op basis van ervaring in en onderzoek naar degradatiegedrag van systemen of componenten.
o Toestandsafhankelijk onderhoud
Dit type onderhoud is gebaseerd op het inspecteren van systemen op vooraf bepaalde tijdsintervallen. Afhankelijk van de conditie, die vastgesteld wordt tijdens de inspectie, wordt een keuze gemaakt welk type onderhoud (zoals afstellen, herstellen of vervangen) zal plaatsvinden. Dit onderhoud vindt, op een later tijdstip dan de inspectie plaats.
Correctief onderhoud
Dit behelst het onderhoud dat uitgevoerd wordt indien er sprake is van een storing of defect. Afhankelijk van de consequenties voor de functie van het systeem wordt dit correctief onderhoud uitgevoerd binnen of buiten een reguliere onderhoudsbeurt.
Tot slot beschrijft van Dongen de drie regellussen van verbeteringen voor onderhoudsprocessen. Dit zijn:
Maintenance Management. Verbeteren op korte termijn met als doel: Onderhoud goed doen. “Voor de korte termijn kan het benodigde werk worden gepland: inspecties, reiniging, onderhoud, reparaties, onderdelenvoorziening en planning van personeel” (van Dongen, 2009).
Maintenance Engineering. Verbeteren op middellange termijn met als doel: Het goede onderhoud. “Op middellange termijn zijn alle inspanningen erop gericht dat het juiste onderhoud wordt verricht. De geregistreerde storingen worden geanalyseerd, trends worden gemeten en verbeteracties worden vastgesteld. Het onderhoudsconcept wordt zo nodig bijgesteld, de productiemanager wordt eventueel aangesproken op de uitvoeringskwaliteit of met toeleveranciers wordt de componentenkwaliteit besproken. Het
Pagina | 19 gaat hier om tactische verbeterslagen in het langjarige beheer van een installatie.” (van Dongen, 2009).
Design for Maintenance. Verbeteren op de lange termijn met als doel: De goede productiemiddelen. “Op het strategische niveau (lange termijn beslissingen en investeringen) is het van belang over de optimale middelen te beschikken: geschikte installatie, juiste configuratie informatie, adequate infrastructuur, machines & gereedschappen, een initieel onderhoudsconcept en een goed opleidingsprogramma voor de operators en de monteurs. Kortom: beschikt de organisatie over de juiste middelen?” (van Dongen, 2009)
De regellussen zijn weergegeven in Figuur 6.
Figuur 6 Regellussen van Van Dongen (van Dongen, 2009)
1.3.2 Delftse Systeemkunde
Het onderhoud en de onderhoudsinrichting van het GOIDS-project wordt systeemkundig benaderd. Hierbij wordt teruggegrepen op de methoden en regels zoals gebruikt in de Delftse Systeemkunde, ontwikkeld door Prof. Ir. in ’t Veld. Hierbij wordt een systeem benaderd aan de hand van de elementen binnen de systeemgrenzen en de relaties tussen deze elementen en het systeem en zijn omgeving. Ieder element vervult een bepaalde functie.
Systemen
Door een selectie van elementen en/of relaties te maken, ontstaan er nieuwe systemen binnen de systeemgrenzen. De geselecteerde systemen zijn onder te verdelen in 3 categorieën zoals weergegeven in Figuur 7:
Pagina | 20 Subsysteem
Hierbij blijven alle relaties van het systeem intact maar worden onderzocht binnen een geselecteerde groep elementen binnen het systeem.
Aspectsysteem
Hierbij blijven alle elementen binnen het systeem in tact en vindt het onderzoek plaats op een geselecteerde groep relaties tussen deze elementen.
Aspect-Subsysteem /Sub-Aspectsysteem
Hierbij richt het onderzoek zich op een geselecteerde groep elementen en relaties die zich in het systeem bevinden. Dit systeem is in Figuur 7 weergegeven met het cijfer 1.
Figuur 7 Soorten systemen (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008)
Processen
Binnen een systeem bestaan verschillende processen. Een proces is te definiëren als een serie van transformaties die, tijdens de doorvoer van de input, de elementen van deze input veranderen (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008). Deze zijn te categoriseren in drie typen. Dit zijn:
Uitvoerende processen
Zij dragen rechtstreeks bij aan de transformatie van input tot output. Ondersteunende processen
Zij verzorgen de ondersteuning nodig bij de uitvoerende processen zoals mensen, outillage en onderhoud.
Beheersende processen
Zij stemmen de onderlinge processen op elkaar af. Dit zijn zowel onderlinge functies in uitvoeren en ondersteunende processen als de interactie tussen uitvoerende en ondersteunende processen.
Binnen beheersing wordt er onderscheid gemaakt tussen functiebeheersing en procesbeheersing. Functiebeheersing bestaat uit een initiërende en een evaluerende functie. De initiërende functie
Pagina | 21 vertaalt de eisen, gesteld door de omgeving aan het proces, tot werkbare standaarden voor het transformatieproces. De resultaten van het proces worden door het evaluerende proces beoordeeld aan de hand van de standaard. Indien deviaties groot zijn kan er gekozen worden in te grijpen door nieuwe standaarden te ontwikkelen. Daarnaast worden de resultaten van de processen door de evaluerende functie omgezet in prestaties. Door de interactie tussen de initiërende en evaluerende functie houdt de functiebeheersing zich dus bezig met de haalbaarheid van het uitvoerende proces aan de hand van eisen van de omgeving.
Naast de functiebeheersing onderscheidt de Delftse Systeemkunde procesbeheersing. Dit proces toetst de gemeten waarden in het proces aan de standaarden die opgelegd zijn door de functiebeheersing. Deze meetwaarden kunnen door het gehele proces gemeten worden. Indien deze niet aan de standaarden voldoen, kan er actief ingegrepen worden op het proces opdat de resultaten, gemeten aan het einde van het proces, behaald zullen worden. Afhankelijk van waar er gemeten wordt en hoe er ingegrepen wordt op basis van beoordeling van de meetwaarden is er sprake van feedback, dan wel feedforward beheersing van het proces.
Het steady-state model
Het combineren van het uitvoerende proces met functie- en procesbeheersing resulteert in het steady-state model zoals te zien in is Figuur 8.
Figuur 8 Steady-State Model (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008)
In het steady-state model wordt input getransformeerd tot output. De stroom van de inputelementen door het systeem wordt weergegeven door materiaalpijlen. Dit zijn de brede pijlen in het systeem. Dit proces wordt beheerst door de proces- en functiebeheersing. De stroom van
Pagina | 22 meetwaarden, standaarden, corrigerende signalen, eisen en prestaties worden weergegeven met de enkele pijlen die in het systeem weergegeven zijn. Dit zijn informatiestromen tussen de verschillende functies van het systeem.
1.3.3 Lean Manufacturing
Binnen de Delftse Systeemkunde wordt de toepasbaarheid van Lean bij massa productieprocessen gelegd. Hierbij ligt de focus op reductie van doorlooptijd, opslag en kosten (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008). Lean omhelst echter meer dan dit. Lean wordt gedefinieerd als “Een systematische benadering voor het identificeren en elimineren van verspilling door continue verbetering, productie stroming bij klantvraag, “pull”, bij het streven naar perfectie” (Kilpatrick, 2003). Vrij vertaald betekent dit: met continu verbeteren, een gestroomlijnde productie bewerkstelligen waarin verspillingen uit het productieproces verwijderd worden en op vraag van de klant geproduceerd wordt.
Binnen Lean zijn acht verspillingen gedefinieerd (Kilpatrick, 2003): 1. Overproductie
Dit is het meer produceren dan de klant nodig heeft. 2. Wachten
Dit geldt voor iedere vorm van wachttijd. Dit zijn wachttijden in de buffers die bestaan in de order-, materiaal-, of middelenstroom.
3. Transport
Hierbij worden productie materialen rechtstreeks gevoed bij het productieproces. Ze worden niet eerst centraal en/of lokaal opgeslagen. Binnen Lean wordt dit ook wel POUS (point-of-use-storage) genoemd.
4. Niet waarde toevoegend proces
Dit zijn processen die voortvloeien uit het niet correct uitvoeren van je primaire proces zoals herstelwerkzaamheden, inspecties, maar ook bramen verwijderen na verspanende bewerkingen valt hier onder.
5. Teveel opslag
Dit vloeit voort uit overproductie waardoor producten die gereed zijn opgeslagen moeten worden.
6. Defecten
Deze verspilling vloeit ook voort uit het productieproces. Uit defecten volgen verspillingen in extra materiaal consumptie, verspilde personeelskosten door de productie van een defect product, extra personeelskosten voor herstellingen en personeelskosten voor het afhandelen van klantklachten.
7. Overtollige beweging
Een slecht gestroomlijnd productieproces resulteert in overtollige beweging. Dit kan variëren van product dat overtollig getransporteerd wordt door de productiefaciliteit, maar is ook het navragen van instructies door medewerkers indien er tekortkomingen zijn in werkbeschrijvingen en documentatie.
8. Onder geütiliseerde mensen
Pagina | 23 De Lean verspillingen in het onderhoudsproces (Wesseling & Beealaerts van Blokland, 2008) worden beschreven met de drie M’s dit zijn:
Muda. De niet waarde toevoegende processen. Muri. Overbelasting van personeel en middelen.
Mura. Onbalans dat resulteert in een fluctuatie tussen overbelasting en onderbezetting. Dit is tevens één van de bronnen van Muda en Muri.
1.3.4 Kaizen
Om problemen in een proces te constateren en op te lossen kan Kaizen gebruikt worden. “Kaizen refereert naar continu verbeteren in prestaties, kosten en kwaliteit. Kaizen streeft naar het trots in het werk creëren door tevredenheid bij werknemers te verhogen en meer verantwoordelijkheid bij de werknemers te leggen hetgeen een vorm van vervulling brengt.” (Singh & Singh, 2009). De functie van Kaizen kan in twee delen opgesplitst worden. In de eerste plaats streeft het naar verbeteringen in het (productie)proces. Daarnaast streeft het naar het verhogen van de werknemersmoraal door hun capaciteiten actief bij het verbeteren te betrekken. In onderzoek van Singh & Singh beschrijven zij de rol van de werknemer binnen het verbeterproces. Zij halen hier literatuur van Deniels en Ghalayyini et al. voor aan. Deniels schrijf hierover: “Een manier om fundamentele verbetering op de werkvloer te realiseren is het in staat stellen van werknemers om eigen maatregelen te nemen om werk en strategie op één lijn te brengen.” (Singh & Singh, 2009). Ghalayyini schrijft: “Kaizen wordt gekarakteriseerd door medewerkers op de vloer die problemen constateren en hier oplossingen voor aandragen, kortom een spontane verandering vanaf de vloer.” (Singh & Singh, 2009).
Een manier van verbeteren is het gebruiken van een PDCA-cyclus. Hier wordt verbetering gerealiseerd door het continu doorlopen van de vier stappen in de cyclus. Dit zijn:
1. Plan
Verzamel data, constateer en analyseer een mogelijkheid tot verbeteren en maak hier een plan op.
2. Do, doen
Breng het plan tot uitvoering. 3. Check
Controleer of het plan de gewenste uitwerking op het proces heeft. 4. Act, ingrijpen
Grijp in door het doorvoeren van een nieuwe standaard indien het effect van de verbetering gewenst is. Zo niet, dan is er nog steeds ruimte voor verbetering en herhaal je vanaf stap 1. Tot slot beschrijft Imai de noodzaak om na een verbetering te standaardiseren, zodat variantie van de output als resultaat van de verbeterde standaard afneemt. Het verbeteren wordt bereikt door de PDCA-Cyclus, het onderhouden van de verbetering door standaardisatie (Imai, 1986). Binnen Kaizen wordt deze standaardisatie bereikt door een SDCA-cyclus. Dit is eenzelfde cyclus als de PDCA-cyclus maar hier staat de S voor standaardiseren (Imai, 1986). Imai pleit dan ook voor een SDCA-cyclus die de PDCA-cyclus opvolgt. Er ontstaat dan een situatie als in Figuur 9.
Pagina | 24 Figuur 9 Interactie tussen PDCA en SDCA (Imai, 1986)
1.3.5 Theory of Constraints
De bottlenecks worden door Goldrath geïntroduceerd in de “Theory of Constraints”. Vrij vertaald: de theorie van de beperkingen. Deze theorie is in onderzoek naar het ground handling proces in de vliegtuigindustrie gebruikt om het onderhoud optimaliseren. Hierbij worden er vijf stappen van de “Theory of Constraints” beschreven (Beelaerts van Blokland, Huijser, Stahls, & Santema, 2008):
1. Identificeer de beperkingen (constraints) 2. Beslis hoe deze geëxploiteerd kunnen worden
3. Maak de niet beperkende functies ondergeschikt aan de beperkende functies 4. Hef de beperkingen op
5. Als hierdoor een beperking geëlimineerd is, herhaal vanaf stap 1
Bottlenecks in het proces zijn die transformatiefuncties die de capaciteit van de rest van het proces bepalen (Goldratt, 2002). Deze processen bepalen dus de doorlooptijd van het gehele transformatieproces. Indien overige sub-functies een grotere capaciteit hebben, en hier ook naar gevoed worden, resulteert dit in hoge buffers voor de bottlenecks. Om de doorlooptijd te verkorten is het van belang die functies die de bottleneck zijn, maximaal te laten presteren. Het presteren van niet-bottleneck functies boven deze doorvoersnelheid is zinloos, aangezien het product hiermee niet sneller gereed zal zijn (Goldratt, 2002). Sterker nog, dit resultaat in buffers en wachttijden hetgeen binnen Lean als verspilling gezien wordt.
Aan de hand van deze bottlenecks kan een kritiek pad opgesteld worden. “De verwachte doorlooptijd van een project wordt bepaald door de lengte van het langst durende pad. Dit pad is het kritieke pad” (Hillier & Lieberman, 2010). Deze techniek is al toegepast in onderzoek naar vliegtuigonderhoud. Hierbij wordt de definitie van het kritieke pad, opgesteld door Willis, aangehaald door de auteurs: “De activiteiten die het kritieke pad bepalen hebben geen speling.
Pagina | 25 Speling wordt hierbij gedefinieerd als het verschil tussen het eerst en laatst mogelijke begin of eindtijd van de activiteit” (Beelaerts van Blokland, Huijser, Stahls, & Santema, 2008). Binnen een proces zijn er dus functies, taken of werkzaamheden die sequentieel op elkaar volgen. Sommige van deze functies zijn afhankelijk van elkaar. Zij kunnen hun taak niet uitvoeren voordat de voorgaande functie zijn taak heeft uitgevoerd. De keten van functies, volgend op elkaar, met de langste doorlooptijd definiëren het kritieke pad.
Pagina | 26
Hoofdstuk 2. Data analyse
2.1 De aanwezige functies
Het onderzoek richt zich op één bepaalde materieelserie. Het beheren van de VIRM-1 IV is een aspectsysteem binnen NedTrain. Een aspectsysteem is binnen de Delftse Systeemkunde beschreven als een partiële verzameling van relaties waarbij de originele elementen onveranderd blijven (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008), in dit geval het beheren van de VIRM-1 IV. Het onderhouden van het materieel is een subsysteem binnen NedTrain. Een subsysteem is beschreven als een partiële verzameling elementen binnen een systeem waarbij de originele relaties onveranderd blijven (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008). Het onderhouden van de VIRM-1 IV is derhalve een aspectsubsysteem van NedTrain. Hierbij spelen de volgende relaties een rol:
Kwaliteitseisen aan de VIRM-1 IV. Deze bestaan uit afkeurnormen van componenten Onderhoudstermijnen voor het onderhoud aan de VIRM-1 IV.
Deze twee relaties zijn samen vastgelegd in de initiatie van instandhoudingsconcept. De functies die een rol spelen in dit aspectsubsysteem zijn:
Beheersen
Onttrekken met het aspect op onderhoudsonttrekkingen en storingen die in de onderhoudsbinnenkomst verholpen moeten worden.
Gebruiken. Gebruikte middelen zijn de onderhoudslocatie Maastricht en de onderdelen die gebruikt worden voor het onderhoud en de modificatie aan de VIRM-1 IV.
Instandhouden en daarvan het subsysteem “Onderhouden en Modificeren”
2.1.1 Beheersen
Om de kwaliteit van de trein te kunnen garanderen dient deze beheerst te worden. De beheersfunctie bestaat uit twee opeenvolgende initiatiefuncties, te weten:
Initiatie van de trein configuratie (IConfiguratie)
Een trein bestaat uit verschillende componenten. Aan deze componenten wordt door de initiërende functie IConfiguratie een Systeem Technische Grens (STG) toegekend. Dit is de minimale eis waaraan dit component moet voldoen om de trein te mogen laten rijden. De STG is opgesteld om de bedrijfszekerheid van de trein en de veiligheid voor de inzittende te garanderen. Deze initiërende functie wordt bekleed door de Maintenance Engineer die binnen de afdeling Fleet Service valt.
Initiatie van het Instandhoudingsconcept (IInstandhoudingsconcept)
Zij initieert het instandhoudingsconcept. Deze bestaat uit afkeurtermijnen en bijbehorende afkeurnormen van verschillende onderdelen van de trein. Deze worden opgesteld zodat de STG nooit overschreden wordt. In het instandhoudingsconcept worden de frequentie van servicebeurten, onderhoudsbeurten en modificatiebeurten in beschreven gedurende de levensduur van het moment van aankoop, tot aan de modernisering. Na de modernisering wordt een nieuw instandhoudingsconcept opgesteld waarin frequentie van de servicebeurten, onderhoudsbeurten en eventuele modificaties worden opgenomen tot het einde van de levensduur van de trein. Het instandhoudingsconcept wordt opgesteld door de Maintenance Engineer. Andere eisen die leiden tot het instandhoudingsconcept zijn
Pagina | 27 minimale kosten en uitvoerbaarheid. Er vindt dus een trade-off plaats tussen het maximaliseren van de levensduur van componenten en het zo min mogelijk binnen halen van de trein, wat de inzetbaarheid verhoogd. Meer binnenhalen betekent namelijk minder inzetbaarheid en hogere personeelskosten voor het binnenregelen en onderhouden van de trein. Minder binnenhalen, betekent hogere marges op afkeurnormen, omdat het component langer niet geïnspecteerd wordt. Dit betekent uiteindelijk hogere kosten in onderdelen. Met het opstellen van het instandhoudingsconcept wordt een balans tussen kosten voor binnenkomst en kosten voor componenten gezocht.
Naast deze twee initiërende functies zijn er twee evaluerende functies die het instandhoudingsconcept en de treinconfiguratie evalueren (resp. EConfiguratieen EInstandhoudingsconcept). Het instandhoudingsconcept en de componenten wordt geëvalueerd door de Reliability Engineer en de System Engineer. Ook zij vallen onder de afdeling Fleet Services. Als de afwijking op het instandhoudingsconcept te groot is kunnen zij in samenspraak met de Maintenance Engineer nieuwe afkeurtermijnen en bijbehorende afkeurnormen initiëren. Ook is het mogelijk om componenten van de trein te vervangen als dit de veiligheid en bedrijfszekerheid verhoogt of de kosten verlaagd. Een verandering in de configuratie leidt tot een Constructie Wijziging (CW) ofwel een modificatie aan de trein. Dit alles is weergegeven in Figuur 10.
Figuur 10 Beheersen: Initiatie van het Instandhoudingsconcept
2.1.2 Onttrekken
Deze functie wijst aan de hand van onderhoudstermijnen, vastgelegd in het instandhoudingsconcept, tijdig een trein toe aan de functie “Onderhouden en Modificeren” om zijn
Pagina | 28 onderhoud te krijgen. Ook wijst zij storingen toe in de vorm van SND orders. SND staat voor “Storing niet defect”. Met deze storingen kan de trein worden ingezet tot aan de volgende onderhoudsbeurt. Het is vergelijkbaar met een “Deferrale Defect” die bij vliegtuig onderhoud voorkomt zoals omschreven in “Increasing airline operational robustness” (Wesseling & Beealaerts van Blokland, 2008). Voor de scope van dit onderzoek is het inregelen van de trein als gegeven beschouwd. Een haalbaarheidsstudie hierna zal niet worden meegenomen gegeven dat NSR een grote overstand in treinen heeft. Hiermee worden verstoringen in de dienstregeling opgevangen. Indien dit niet mogelijk blijkt te zijn ontstaat een situatie vergelijkbaar met de vliegtuig industrie: De verstoring kan niet opgevangen worden door de vloot en de dienst wordt geschrapt. Dit is de vierde mogelijke uitkomst van een onderhoudsbeurt (Wesseling & Beealaerts van Blokland, 2008).
2.1.3 Gebruiken
Voor het onderhoud van de VIRM-1 IV wordt altijd onderhoudslocatie Maastricht gebruikt. Er zal geen onderzoek worden gedaan naar locatiestrategieën. Wel zal er worden gedefinieerd hoeveel monteurs er benodigd zijn voor het onderhouden van de trein. Daarnaast zal er een kwantitatieve analyse gedaan worden op de benodigde competenties van de monteurs in relatie met de onderhoudstaken.
2.1.4 Instandhouden
De beheersfunctie van instandhouden is verantwoordelijk voor het initiëren van het productieconcept (IProductieconcept). “Instandhouding kan worden omschreven als de combinatie van alle technische, administratieve en managementtaken die nodig zijn om een installatie te onderhouden of in een dusdanige conditie terug te brengen dat de gewenste functie kan worden vervuld.” (van Dongen, 2009). Het productieconcept bestaat uit de verschillende onderhoudstaken die gespecificeerd worden aan de hand van het instandhoudingsconcept. Het verschil tussen het instandhoudingsconcept en het productieconcept is de toepasbaarheid. Het instandhoudings-concept omvat een initieel onderhoudsinstandhoudings-concept dat in grote lijnen beschrijft hoe instandhouding plaatsvindt gedurende de levenscyclus van het materieel. Het productieconcept stelt eisen aan de medewerkers, onderhoudsplaats en zorgt voor de juiste documentatie. Dit beschrijft van Dongen als volgt: “Op basis van Reliability Centered Maintenance (RCM) en Failure Mode Effect and Criticality Analysis (FMECA) in een overzicht van geclusterde taken een initieel onderhoudsconcept gemaakt, met daarin zowel dagelijks en korte termijn onderhoud als lang cyclische onderhoudsschema’s met lichte en zware revisiebeurten. Het geheel wordt gecompleteerd met een beschrijving van wat daarvoor nodig is in de zin van eisen, te stellen aan medewerkers (kennis, ervaringen en eventueel certificering), informatie en documentatie, bedrijfsmiddelen en gereedschappen en tot slot de juiste onderdelen.” (van Dongen, 2009). Op deze wijze wordt er een productieconcept als standaard gebruikt voor de functie “Onderhouden en Modificeren”. Dit productieconcept is specifiek voor de functie waaraan deze toegewezen wordt. Voor het productieconcept van het onderhoud worden bepaalde onderhoudstaken in bepaalde beurten geclusterd, waardoor er een gebalanceerde werklast per onderhoudsbeurt ontstaat. Hierbij blijven de onderhoudstermijn en afkeurtermijnen vanuit het instandhoudingsconcept leidend. Doorlooptijd kan verkort worden door inzet van meer monteurs, aanpassingen in outillage en het slim clusteren van verschillende onderhoudstaken op looproutes van de monteurs. Daarnaast wordt kwaliteit gewaarborgd door in de werkbeschrijvingen, die onderdeel zijn van het productieconcept, de juiste afkeurnormen op te nemen en de juiste competenties van monteurs aan de verschillende onderhoudstaken toe te wijzen. Het productieconcept wordt opgesteld door medewerkers van het onderhoudsbedrijf waar het
Pagina | 29 onderhoud uitgevoerd gaat worden en getoetst en goedgekeurd door de Maintenance Engineer. De evaluerende functie van het productieconcept (EProductieconcept) wordt momenteel niet uitgevoerd binnen de pilot GOIDS. Het initiëren van het productieconcept aan zijn functie is weergegeven in Figuur 11.
Figuur 11 Beheersen: Initiatie van het Productieconcept
Door het ontbreken van de evaluerende functie en de terugkoppeling is er ook geen betrouwbare uitspraak te doen met betrekking tot het instandhoudingsconcept en de technische configuratie. Van Dongen, verwoord dit als volgt: “Pas met de operationele processen op orde is immers duidelijk aanwijsbaar waar de techniek faalt.” (van Dongen, 2009). Door het ontbreken van de evaluerende functie en terugkoppeling kunnen verbeteringen slechts op niveau van instandhoudingsconcept gemaakt worden. Dit onderzoek richt zich op evalueren van het productieconcept, opdat er terugkoppeling plaats kan vinden op het productieniveau van het onderhoudsbedrijf en daardoor op dit aggregatieniveau verbeteringen doorgevoerd kunnen worden.
2.1.5 Onderhouden en Modificeren
Onderzocht is al wat de eisen zijn die aan het productieconcept worden gesteld. Het productieconcept wordt geschreven op de eisen vanuit het instandhoudingsconcept. Daarnaast moet het productieconcept uit te voeren zijn in een bepaalde tijd waarmee de doorlooptijd per onderhoudsbeurt gedefinieerd wordt. Het productieconcept is een standaard voor de functie “Onderhouden en Modificeren”. Deze zal verder onderzocht worden. zodat er beter inzicht komt in de verschillende standaarden die in het productieconcept opgenomen zijn.
Zoals iedere functie bestaat deze functie uit één of meerdere transformatiefuncties en een beheersfunctie. Zoals al eerder gezegd, worden modificaties afzonderlijk van of simultaan met onderhoudstaken in een onderhoudsbeurt uitgevoerd. Uiteraard bestaat de meerderheid van de onderhoudsbeurten uit onderhoudswerkzaamheden zonder modificaties. Voor de functie “Onderhouden en Modificeren” zijn er dus drie opties:
1. Een onderhoudsbeurt wordt uitgevoerd.
2. Een onderhoudsbeurt wordt uitgevoerd en tevens worden er modificatiewerkzaamheden uitgevoerd.
Pagina | 30 Voor de huidige scope worden alleen punt één en twee meegenomen. Hierin is punt één de standaard en wordt bij punt twee de modificatie als verstoring van de standaard gezien. Hier moer de beheersfunctie rekening mee houden als de onderhoudsbeurt voorbereid wordt. In het vervolg van het verslag worden deze twee punten samen genomen en beschreven als de functie “onderhouden”.
De transformatiefunctie “Onderhouden” bestaat uit meerdere aspecten. In Figuur 12 is deze functie gemodelleerd volgens, de regels van de Delftse Systeemkunde, als een ProPer model (Veeke, Ottjes, & Lodewijks, 2008). Binnen dit model zijn er drie aspectstromen te herkennen:
Order stroom. De functie “order afhandelen” verwerkt de order die bestaat uit de onderhoudsbeurt, bijkomende onderhoudstaken en storingen. Hier worden de storingen met de desbetreffende beurt en eventuele overige taken gevormd tot één onderhoudsbeurt.
Materieel stroom. De functie “onderhouden” verzorgt het fysieke onderhoud aan de desbetreffende trein.
Middelen stroom. De functie “gebruiken” beheert de gebruikte middelen die nodig zijn binnen het onderhoudsproces.
Figuur 12 Functie Onderhouden en zijn beheersing
De drie materiaalstromen met hun bijbehorende functies worden gecoördineerd en gebalanceerd. Deze functie wordt vervuld door de voorman. Hij zorgt dat de juiste monteurs de juiste onderhoudstaken uitvoeren en grijpt tevens in als er ongeplande herstellingen voortvloeien uit inspecties. Daarnaast bestaat deze functie uit een ERP systeem, Maximo. Hierin staat het gehele
Pagina | 31 productieconcept en verwijzingen naar de desbetreffende werkbeschrijvingen, die hiervoor nodig zijn. Zowel de voorman als werkvoorbereiding maken van dit systeem gebruik om werk toe te wijzen en te herplannen.
2.1.6 Aansturing
De volledige aansturing van het onderhoudsproces staat weergegeven in Figuur 13. In rood is de evaluerende functie op het niveau van het productieconcept weergegeven. Deze is momenteel nog niet vormgegeven. Hierdoor kan er geen terugkoppeling plaatsvinden op het niveau van het productieconcept. De kwantitatieve analyse zal op dit aggregatieniveau plaatsvinden, opdat een evaluatie van het productieconcept plaatsvindt.
Figuur 13 Aansturing Onderhoud Uitvoeren
Door het ontbreken van de evaluerende functie, moet het huidige productieconcept geëvalueerd worden. Aan de hand hiervan kan ingegrepen worden door een nieuw productieconcept te initiëren, deze uit te voeren, vervolgens opnieuwe te evalueren en zo nodig weer in te grijpen en een verbeterde versie te initiëren. Deze cyclus wordt in de Lean en Kaizen theorie ook wel een PDCA-cyclus genoemd. De eerste stap is het plannen van verbeteringen door, op basis van data, problemen te constateren. Hierna volgt de stap doen, de verbetering uitvoeren. Dit evalueren ofwel checken is de derde stap. Uiteindelijk volgt de vierde stap, ingrijpen, door te verbeteren of borgen van de verbetering. Het Engelse woord hiervoor is “Act”. Binnen de aansturing van het onderhoud
Pagina | 32 zijn vier PDCA-cycli te onderscheiden. Deze differentiatie kan gemaakt worden op basis van het aggregatie niveau waarop naar het proces gekeken wordt. De vier PDCA-cycli zijn:
PDCA-CyclusBeurtplanning PDCA-CyclusProductieconcept PDCA-CyclusInstandhoudingsconcept PDCA-CyclusConfiguratie
Dit is weergegeven in Figuur 14. Het onderzoek zal zich richten op de PDCA-CyclusProductieconcept omdat momenteel nog geen sprake is van de evaluerende functie op productieconcept niveau.
Figuur 14 PDCA-cycli in de aansturing
2.2 Kwantitatieve analyse
2.2.1 Het InstandhoudingsconceptHet instandhoudingsconcept beschrijft globaal de verschillende taken die uitgevoerd worden gedurende de levensloop van de trein. Het instandhoudingsconcept voor de VIRM-1 is geldig voor zowel de VIRM-1 IV als de VIRM-1 VI en bestaat uit de volgende onderdelen:
1. Taken voor het servicebedrijf 2. Kort cyclisch onderhoud
Pagina | 33 3. Lang cyclisch onderhoud
Gedefinieerd als taken die 1x per 3 jaar of meer voorkomen. 4. Revisiebeurten
Met punt 1 komt het onderhoudsbedrijf niet in aanraking. Punt 2 en punt 3 worden in het onderhoudsbedrijf uitgevoerd. Revisie vindt niet in het onderhoudsbedrijf plaats. Het komt echter wel voor dat hoofddelen verwisseld worden in het onderhoudsbedrijf en deze worden opgestuurd voor revisie.
2.2.2 Kort Cyclisch onderhoud
Kort cyclisch onderhoud is onderverdeeld in 9 onderdelen die voorgeschreven worden door het instandhoudingsconcept. Sommige onderdelen hebben betrekking op de trein, andere op componenten van de trein die uitwisselbaar zijn. Deze componenten worden hoofddelen genoemd en zij leiden hun eigen leven binnen de trein. Omdat ze uitwisselbaar zijn kunnen, ze gedurende hun levensloop, onderdeel zijn geweest van verschillende treinen. Iedere trein heeft dus feitelijk zijn eigen specifieke onderhoudsconfiguratie. Het instandhoudingsconcept schrijft bij kort cyclisch onderhoud voor:
1. Onderhoudsbeurt 1-12 op treinstel
Afkeurtermijn: 25.000 km of 37 kalenderdagen waarbij iedere beurt verschillend ingedeeld is.
87 onderhoudstaken deze worden verder in het verslag besproken. 2. ATB controlemeting Fase 4 incl. kortsluitkabels op
Afkeurtermijn: 7 kalendermaanden 1 onderhoudstaak
3. Rubber manchet luchtarmatuur AK op treinstel Afkeurtermijn: 2 jaar
1 onderhoudstaak
4. Luchtarmatuur AK op treinstel Afkeurtermijn: 2 jaar
1 onderhoudstaak
5. Wielstellen pellen (16 wielstellen)
Afkeurtermijn: 75.000 km of 112 kalenderdagen 1 onderhoudstaak
6. Airco onderhoud (8 installaties)
Afkeurtermijn: 6 of 12 maanden afhankelijk van de installatie. Op vaste datum uitvoeren. 1 onderhoudstaak
7. Jaarbeurt Airco (8 installaties) Afkeurtermijn: 1 jaar
1 onderhoudstaak
8. Oliefilter Compressor (1 installatie) Afkeurtermijn: 18 maanden 1 onderhoudstaak
9. Ankeraslagers smeren (4 installaties) Afkeurtermijn: 250.000 km (≈ 1 jaar) 1 onderhoudstaak
Pagina | 34
2.2.3 GOIDS onderhoud
Het eerste punt van KCO in het instandhoudingsconcept, onderhoudsbeurt 1-12, is tot stand gekomen door het project GOIDS. De verdeling van onderhoudstaken in deze 12 beurten was het resultaat. Dit betekent dat de trein 12 keer per jaar binnenkomt en wel, zoals beschreven in het project GOIDS, buiten de spits. Deze 12 binnenkomsten zijn leidend. Dit betekent dat alle overige taken van het kort cyclisch onderhoud, taken voor lang cyclisch onderhoud en verwisselingen voor revisie van onderdelen tijdens deze 12 beurten, gelijktijdig met het onderhoud, plaatsvinden. Ook eventuele modificaties vinden in deze tijd plaats. Het huidige productieconcept voor onderhoud buiten de spits is alléén gebaseerd op onderhoudsbeurt 1-12, waardoor er een verstoring plaats vindt door overige taken die gedaan dienen te worden. Deze tweedeling in productieconcepten is weergegeven in Figuur 15. Hier is ook te zien dat de resultaten van GOIDS beïnvloed worden door taken die niet binnen het GOIDS productieconcept worden meegenomen.
Figuur 15 Verstoringen GOIDS
De taken niet GOIDS zijn te vatten in 4 categorieën:
Kort Cyclisch Onderhoud dat niet beurt 1-12 bevat. Lang Cyclische Onderhoudstaken.
Eenmalige acties en constructiewijzigingen. Wisselingen van hoofddelen voor revisie
De onderhoudsbeurt 1-12 is verder in te delen op basis van frequentie van de onderhoudstaken: 1. Standaard werkzaamheden
a. Frequentie: iedere binnenkomst voor onderhoud, 12x per jaar Deze is onder te verdelen in vooropnames en eindcontroles
