Delft University of Technology
FACULTY MECHANICAL, MARITIME AND MATERIALS ENGINEERING
Department Maritime 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 124 pages and 6 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
Specialization: Transport Engineering and Logistics Report number: 2016.TEL.8084
Title: Ontwerp en configuratie van een nieuw productieproces voor KROHNE Altometer vanuit een intern transport en logistiek perspectief
Author: H. Korkmaz
Title (in Dutch) Ontwerp en configuratie van een nieuw productieproces voor KROHNE Altometer vanuit een intern transport en logistiek perspectief
Assignment: Master thesis Confidential: no
Professor(TU Delft): Prof.dr.ir Gabriël Lodewijks
Supervisor(TU Delft): Dr. W.W.A. Beelaerts van Blokland Supervisor(Company): Pim Stam
Delft University of Technology
FACULTY MECHANICAL, MARITIME AND MATERIALS ENGINEERING
Department Maritime and Transport Technology Mekelweg 2 2628 CD Delft the Netherlands Phone +31 (0)15-2782889 Fax +31 (0)15-2781397 www.mtt.tudelft.nl Student:
Professor(TUD): H.Korkmaz Prof.dr.ir. G. Lodewijks Assignment type: Creditpoints(EC): Master thesis 35 Supervisor (TUD): Dr.ir. W.W.A. Beelaerts
van Blokland Specialization: Report number: TEL 2016.TEL.8084 Supervisor (Company): Pim Stam Confidential: no
Subject: Ontwerp en configuratie van een nieuw productieproces voor KROHNE Altometer vanuit een intern transport en logistiek perspectief
KROHNE is wereldwijd toonaangevend op het gebied van ontwikkeling en productie van innovatieve en betrouwbare proces meettechnologie. Per jaar worden ongeveer 60.000 flowmeters geproduceerd en gekalibreerd in Dordrecht, variërend in diameter van 2,5 mm t/m 3 meter. Jaarlijks zien we een productietoename variërend van enkele procenten tot 10 procent. Doordat ieder jaar de productie toeneemt worden de productielijnen aangepast wat ertoe heeft geleid dat productiehal P2 steeds voller is gekomen. Door de uitbreidingen(o.a. met boost kaizen events) is iedere keer een stukje van P2 met de Lean filosofie aangepast, dus niet de totale layout van P2. Dit resulteert in problemen met o.a. bevoorrading, stilstaand productie en onnodig transport.
Op dit moment worden er een aantal nieuwe gebouwen geplaatst (gereed eind 2016). Door deze nieuwbouw en het verschuiven van een aantal activiteiten, ontstaat er ruimte in P2. Dit geeft ons de mogelijkheid de layout van P2 opnieuw te analyseren en aan te passen. Het doel hierbij is om de layout aan te passen vanuit de Lean management visie en de flow van de productie met 10% te verhogen. Ook veiligheid, bevoorrading en transportmiddelen moeten hierbij de aandacht krijgen. P2 bestaat op dit moment uit verschillende transportmiddelen. Een aantal voorbeelden zijn
rollenbanen, transportkarren, transportbanden en een transporttrein. Deze transportmiddelen werken los van elkaar maar vormen wel een geheel. De interactie tussen de transportmiddelen wordt geleverd door de medewerkers. De instrumenten worden handmatig/met hijsmiddelen van de
transportmiddelen gehaald en ook weer terug geplaatst. Ook hebben de processen door de gehele productiehal interacties met elkaar wat voor veel transport en beweging zorgt.
Voorwoord
Het rapport dat voor u ligt is de afsluiting van een zes maanden durende afstudeerperiode bij KROHNE Altometer te Dordrecht. Daarnaast is het de afsluiting van mijn master opleiding Transport Engineering and Logistics, wat een track is van Mechanical Engineering aan de Technische Universiteit Delft. Mijn naam is Hasim Korkmaz, ik ben 26 jaar, woonachtig in Sliedrecht en studeer sinds 2009 aan de Technische Universiteit Delft. In 2014 heb ik mijn bachelor Werktuigbouwkunde afgerond en ben ik aan mijn huidige studie begonnen.
Tijdens mijn studie hebben we met een aantal medestudenten een kleine opdracht uitgevoerd voor KROHNE Altometer. Na wederzijds tevredenheid is er contact gehouden voor verdere mogelijkheden, in dit geval een afstudeeronderzoek. KROHNE bood de mogelijkheid om af te studeren met een onderzoek naar het verbeteren van de productieflow in een productiehal waar elektromagnetische flowmeters worden geproduceerd. Ik heb voor deze opdracht gekozen omdat het verbeteren van productieprocessen mij sterk aantrekt en ik hierin mijn toekomstige carrière wil voortzetten. Tijdens mijn onderzoek bij KROHNE Altometer heb ik veel kennis en ervaring opgedaan over complexe en veelzijdige processen wat mij zal helpen in de toekomst.
Graag wil ik KROHNE bedanken voor het bieden van de mogelijkheid om mijn master thesis hier uit te voeren. Hiernaast wil ik wil Pim Stam, Dr. W.W.A. Beelaerts van Blokland en Prof.dr.ir Gabriël Lodewijks in het speciaal bedanken voor de begeleiding en ondersteuning die ze mij boden tijdens mijn onderzoek. Ook wil ik het Lean office en de overige medewerkers van KROHNE Altometer bedanken voor de informatie en medewerking die ze me gaven. Tot slot wil ik mijn familie en vrienden bedanken voor de steun die ze me altijd hebben geboden tijdens mijn studie.
Ik wens u veel leesplezier toe!
Hasim Korkmaz
Samenvatting
KROHNE, opgericht in 1921, is een wereldwijd toonaangevende producent en leverancier van complete meetoplossingen voor industriële procesinstrumentatie. De procesinstrumenten worden ontwikkeld voor het meten van verschillende eigenschappen zoals druk, stroming, temperatuur en niveau. Daarnaast zijn er ook analyse-instrumenten voor het meten van bijvoorbeeld eiwitten, vetten, chemisch zuurstofgebruik, pH-waarden en troebelheid. De meetinstrumentatie worden opgedeeld in vier hoofdgroepen: vlottermeters, magnetisch inductieve flowmeters, massaflowmeters en ultrasone flowmeters. De productiefaciliteiten bevinden zich op 17 locaties in 12 landen.
Dit onderzoek gaat over productiehal P2 van KROHNE Altometer Dordrecht, een producent van magnetisch inductieve flowmeters. Het probleem in productiehal P2 is dat er geen productieflow in het systeem zit. Dit kan beargumenteerd worden door de vele en grote tussenvoorraden in het proces, onnodig (interne)transport, onnodig beweging van medewerkers, problemen met bevoorrading en stilstaand productie. Ook, omdat de productie in de afgelopen jaren is gestegen met enkele tot 10 procent per jaar, is er ruimtegebrek ontstaan in productiehal P2. Deze redenen zorgen ervoor dat de productiedoelen in 45% van de gevallen niet worden behaald en dit brengt overwerk, kosten en ontevreden klanten met zich mee.
KROHNE Altometer wil eind 2016 een aantal nieuwe gebouwen gereed hebben omdat de huidige situatie niet voldoende ruimte biedt. Vanuit productiehal P2 zullen er een aantal activiteiten verhuizen naar de nieuwe gebouwen. Dit geeft de mogelijkheid om P2 opnieuw te analyseren en een nieuwe proces en layout neer te zetten. Dit rapport gaat over het vooronderzoek naar de herinrichting van productiehal P2. De hoofdvraag voor dit onderzoek luidt:
Wat zijn de ontwerpkarakteristieken voor een nieuwe productieproces in productiehal P2, voor het produceren van flowmeters, vanuit een interne transport en logistiek perspectief ter verhoging van de productieflow?
De doelen die voor dit onderzoek zijn opgesteld vanuit KROHNE Altometer zijn:
1. Productiehal P2 moet in zijn geheel ingericht zijn vanuit de Lean visie, zodat de flow met 10% verbeterd.
2. De nieuwe layout moet 5 jaar mee kunnen zonder aanpassingen. 3. Winst marge moet verhoogd worden met 5%.
Hiernaast is het doel van de TU Delft student om een productieproces te ontwerpen vanuit een internet transport en logistiek perspectief waarmee het probleem in de productie kan worden opgelost.
In dit onderzoek worden er dus ontwerpkarakteristieken opgesteld voor een toekomstig proces. Met behulp van dit toekomstig proces wordt er een richtlijn gegeven voor een nieuwe layout. Om deze layout met de huidige layout te vergelijken worden er prestatie metingen gedaan. Hiervoor zijn de volgende Key Performance Indicators opgesteld: voorraad van flowmeters, doorlooptijd van de producten, value added time, flow, non value added time, geproduceerde producten, omzet per medewerker, omzet per oppervlakte, omzet per voorraad.
Na het opstellen van de hoofdvraag, doelen en KPI’s is er een literatuuronderzoek uitgevoerd naar verschillende verbetermethoden. Hieruit blijkt dat Lean Management het beste aansluit bij dit onderzoek omdat er naar een totale productiehal wordt gekeken met vele processen waar zich veel verspillingen bevinden. Met behulp van Lean Management is er een analyse uitgevoerd van productiehal P2. Er is gebruik gemaakt van value stream mapping, workflows en productie layouts om
het huidige systeem te analyseren. Uit deze analyse blijkt dat er zich vele problemen en verspillingen bevinden in de productiehal. In tabel 1 zijn de belangrijkste verspillingen en problemen weergegeven. Vervolgens zijn er voor deze punten oplossingen bedacht met behulp van de Theory of Constraints. Deze verbetermethode kijkt meer naar een specifiek probleem wat het systeem in zijn totaal zal verbeteren. De toekomstige ontwerpkarakteristieken die hieruit zijn gekomen zijn ook weergegeven in tabel 1. Naast deze twee verbetermethoden wordt er ook gebruik gemaakt van Lean Six Sigma voor logistieksproblemen, van Six Sigma voor kwaliteitsproblemen en van Total Productive Maintenance voor productiviteitsproblemen. Hiermee worden de logistiek, productiviteit en kwaliteit in het systeem verbeterd waardoor ook de flow verbeterd zal worden. Met deze verbetermethoden komt het theoretisch kader van dit onderzoek tot stand(figuur 0.1).
Probleem Toekomstig ontwerpkarakteristiek
Cellen met interactie grenzen niet aan elkaar
waardoor er beweging en transport plaatsvindt. Cellen met interactie naast elkaar plaatsen Er is ruimtegebrek in de productiehal. Samenvoegen van de eindmontage stappen,
samenvoegen van het lassen, Parts en Wikkelen cel verplaatsen, magazijn verwijderen uit P2 en voorraad van flenzen verplaatsen naar het nieuwe magazijn
Er zijn problemen met het bevoorraden van
voorraadkasten. Voorraadkasten bereikbaar maken, kitten invoeren Er zijn (tussen)voorraden aanwezig in het
systeem. Tussenvoorraden verwijderen, one piece flow creëren, spuiten per stuk i.p.v. series van 23 stuks, Bekleding cel aanpassen
Er bevinden zich wachtende flowmeters voor
productiestappen. Capaciteiten van de productiestappen aanpassen en optimaal verdelen Er is onvoldoende structuur voor het produceren
van flowmeters. Systeem ontwikkelen voor de productievolgorde en productiesnelheid waarmee de flowmeters het systeem binnenkomen
Bepaalde cellen zijn ongestructureerd, onprettig
en onveilig. Toepassen van 5s
Er bevinden zich technische problemen bij het bekleden, spuiten en kalibreren. Ook zijn er lange tijden voor het drogen en koelen van flowmeters.
First time right verhogen van het bekleden, spuiten en kalibreren. Droog en koeltijd reduceren.
Tabel 1: Problemen in productiehal P2
Figuur 0.1: Theoretische kader van het onderzoek
Aan de hand van de ontwerpkarakteristieken uit tabel 1 zijn er 3 layouts opgesteld. Deze layouts zijn met behulp van een Multicriteria analyse met elkaar vergeleken. De criteria met bijbehorende wegingen zijn weergegeven in tabel 2. Uiteindelijk is er uit de Multicriteria analyse gekomen dat de layout in figuur 0.2 de beste keus is.
Lean TOC Lean Six Sigma
Logistiek Lean TOC Six Sigma Kwaliteit Lean TOC TPM Productiviteit Flow Verspillingen
Criteria Weging
1. Investering kosten voor de verhuizing 0.08
2. Gemak van het verhuizen/productiestilstand 0.12
3. Benodigde oppervlakte 0.16
4. Flow in het systeem 0.20
5. Flexibiliteit voor aanpassingen/automatisering/uitbreidingen 0.18
6. Betrouwbaarheid van het proces 0.26
Tabel 2: MCA criteria en weging
Figuur 0.2: Toekomstige layout productiehal P2
Om deze layout met de toegepaste ontwerpkarakteristieken te valideren is er gebruik gemaakt van een simulatiemodel. De layout met de ontwerpkarakteristieken is gemodelleerd in Simio met bijbehorende procestijden, aantal medewerkers, aantal producten, routes van producten, takt tijden en capaciteiten van productiestappen. Vervolgens zijn er hiermee experimenten uitgevoerd om zo veel mogelijk verspillingen te reduceren in wachttijden, voorraden en wachtrijen. Na het experimenteren is het model 50 keer gesimuleerd, met een simulatietijd van 1115 uur, omdat er variatie zit in de tijdsduur van de productiestappen, First Time Right van het kalibreren, spuiten en bekleden en de producten binnenkomen met een kansverdeling. De resultaten zijn weergegeven in tabel 3.
Resultaten
Huidig Toekomst Verbetering
Totaal aantal flowmeters in het systeem
2349 1029 56.2%
Gemiddelde doorlooptijd 1797 min 1046 min 37.3% (gemiddeld)
Gemiddelde flow 20.3 36.2 123.4% (gemiddeld)
Gemiddelde NVA tijd 1499 min 748 min 44.8% (gemiddeld)
Geproduceerd Sandwich 29 per dag 51 per dag 43.1%
Geproduceerd BNG 134 per dag 180 per dag 25.9%
Geproduceerd Altoflux 96 per dag 154 per dag 60.4%
Omzet per medewerker 1.87 2.41 28.9%
Omzet per oppervlakte 0.058 0.092 58.6%
Omzet per voorraad 0.059 0.186 215.3%
Aan de hand van de resultaten kan er geconcludeerd worden dat de doelen van het onderzoek behaald zijn en dat de logistiek en productiviteit van het theoretische kader sterk verbeterd is. Voor de kwaliteitsterm uit het theoretische kader zijn er geen karakteristieken ontworpen. Wel is er met behulp van het simulatiemodel gesimuleerd wat voor effecten het verbeteren van de kwaliteit op het systeem heeft. In tabel 4 zijn de resultaten weergegeven. Met kwaliteit wordt hier het vergroten van de First Time Right bij het kalibreren, bekleden en spuiten naar 100% en het reduceren van de tijd voor koelen en drogen met 50% bedoeld. Voor de waarden getoond in tabel 4 zijn de gemiddelde resultaten van alle producten genomen.
Resultaten verhogen kwaliteit
Zonder kwaliteit Met kwaliteit Verbetering
Gemiddelde doorlooptijd 1046 min 845 min 19.2%
Maximale doorlooptijd 1584 min 1224 min 22.7%
Tabel 4: Resultaten bij het verbeteren van de kwaliteit
Tot slot zijn er een aantal discussie punten over de resultaten van het simulatiemodel beschreven. 1. Tijdens het maken van de Value Stram Map van het huidige systeem is er geen rekening
gehouden met flowmeters die afkeur hebben in de bekleding of spuiten cel. Wel is de afkeur meegenomen in de analyse maar het is niet doorgerekend in de gemiddelde doorlooptijden. De gemiddelde doorlooptijden in het huidige proces zijn dus hoger dan de gebruikte waarden in dit onderzoek. In het simulatiemodel is hier wel rekening mee gehouden. De resultaten van de gemiddelde doorlooptijd zouden dus beter moeten zijn dan de getoonde resultaten. Omdat er wordt gekeken naar de gemiddelde waarden is dit verschil relatief niet groot; zou er gekeken worden naar de maximale doorlooptijd van deze producten dan zouden de effecten van afkeur in de huidige situatie ook meegenomen moeten worden.
2. De tijden van de procestappen zijn niet op een 100% correcte wijze ingevoerd. Door gebrek aan data moesten vele processtappen opnieuw gemeten worden. Omdat er in de productiehal vele verschillende producten en productiestappen zijn konden niet alle stappen, wegens tijdgebrek, op de juiste manier gemeten worden. Hierom zijn de gemiddelde waarden aangenomen en na overleg met medewerkers, cel leiders en segment leiders zijn deze waarden gebruikt in het model. Om een optimale model van de werkelijkheid te krijgen zouden alle verschillende productiestappen gemeten en geanalyseerd moeten worden. 3. De systeem en layout in de Eindmontage, Lassen, Bekleding en Spuiten cel is gemodelleerd
als een idee voor de toekomstige staat en dit idee is niet uitgewerkt. Over het systeem en layout moet nog nagedacht worden wat wellicht een invloed zal hebben op de resultaten. Omdat het uitwerken in detail van de cellen buiten de scope van dit onderzoek valt is dit niet meegenomen in dit rapport.
Omdat dit onderzoek is uitgevoerd door 1 student met een tijdslimiet van 6 maanden is niet alles onderzocht en uitgewerkt. Hierom is het aangeraden om de onderstaande punten verder te onderzoeken en uit te werken.
1. Gedetailleerde layout voor de Bekleding, Spuiten, Eindmontage en Lassen cel
2. Systeem ontwikkelen voor controle over de productievolgorde en de productiesnelheid waarmee de flowmeters het systeem binnenkomen
3. Uitwerken van het kitten van onderdelen
Inhoud
Voorwoord ... 3 Samenvatting ... 4 Inhoud ... 8 1 Introductie ... 10 1.1 KROHNE ... 10 1.2 KROHNE Altometer ... 12 1.3 Probleem beschrijving ... 141.3.1 Het probleem in de productie ... 14
1.3.2 Doelen ... 14
1.3.3 Randvoorwaarden voor toekomstige proces ... 16
1.3.4 Scope ... 17
1.3.5 Stakeholders ... 17
1.3.6 Hoofdvraag ... 17
1.4 Opzet van het rapport ... 18
2 Literatuuronderzoek ... 19 2.1 Onderzoeksmethode ... 19 2.2 Verbetermethodes ... 20 2.2.1 Lean Management ... 21 2.2.2 Theory of Constraints ... 30 2.2.3 Six Sigma ... 30
2.2.4 Total Productive Maintenance ... 31
2.3 KPI’s ... 32 2.4 Deelvragen ... 34 2.5 Theoretische kader ... 35 3 Huidige staat ... 36 3.1 Sandwich segment ... 36 3.1.1 Voorassemblage cel ... 37 3.1.2 Finishing cel ... 41 3.1.3 BNG cel ... 47 3.1.4 Wikkelen cel ... 54 3.1.5 Parts cel ... 55 3.1.6 Medicflux ... 57
3.1.7 Analyse van verspillingen ... 58
3.2 Altoflux segment ... 63 3.2.1 Lassen cel ... 65 3.2.2 Bekleding cel ... 68 3.2.3 Voormontage cel ... 69 3.2.4 Specials cel ... 70 3.2.5 Waterflux cel ... 72 3.2.6 Spuiten cel ... 73
3.2.7 Eindmontage cel ... 75
3.2.8 Procesanalyse Altoflux ... 77
3.2.9 Analyse van verspillingen ... 81
3.3 Interacties van de processen ... 87
3.3.1 Interacties tussen cellen ... 87
3.3.2 Overeenkomsten ... 90
3.4 Sub conclusie procesanalyse P2 ... 91
4 Ontwerp van toekomstige staat ... 95
4.1 Ontwerpkarakteristieken toekomstige staat... 95
4.2 Layout ... 99
4.2.1 Ontwerpkarakteristieken ... 100
4.2.2 Layout ... 100
4.3 Simulatiemodel ... 102
4.3.1 Aannames ... 103
4.3.2 Simulatiemodel invoer en uitvoer ... 104
4.3.3 Verifiëren en valideren van het simulatiemodel ... 105
5 Resultaten ... 108
5.1 Resultaten ... 108
5.1.1 KPI’s layout 1 ... 108
5.1.2 Effecten van het reduceren van afkeur, fouten en droogtijden ... 110
5.1.3 KPI’s layout 3 ... 113
5.2 Layout keuze ... 114
5.3 Discussie ... 115
6 Conclusie en aanbevelingen ... 117
6.1 Conclusie ... 117
6.2 Aanbevelingen voor verdere onderzoeken... 119
Bibliografie ... 122
Appendix A: Template Root Cause Analyse ... 125
Appendix B: Afbeelding simulatiemodel ... 126
Appendix C: Smore plot geproduceerde producten Altoflux ... 127
Appendix D: Resultaten Simio model ... 128
Appendix E: Resultaten Multicriteria analyse... 129
1
Introductie
In dit hoofdstuk wordt er een algemene introductie gegeven over dit onderzoek. Hierin komen verschillende onderwerpen aan bod zoals een algemene inleiding over KROHNE, de probleembeschrijving van het onderzoek en de opbouw van het rapport.
1.1
KROHNE
In deze paragraaf wordt er een overzicht gegeven over KROHNE. Een stukje geschiedenis, introductie, verschillende industrieën en de productie wordt beschreven. Ook de visie van KROHNE wordt hier behandeld.
KROHNE is opgericht in 1921 door Ludwig Krohne (KROHNE, 2016). Ludwig begon met het produceren van variabele gebied flowmeters. Dit werd gedaan in een huurpand gevestigd in Duisburg. Na 15 jaar, in 1936, was de vraag gegroeid en besloot Ludwig een eigen pand te kopen. Ludwig Krohne verloor zijn leven tijdens de 2e wereld oorlog. Ook zijn zoon Karl verloor zijn leven en het pand van KROHNE werd vernietigd. Echter, de echtgenote van Ludwig, Anna overleefde het wel en heeft het bedrijf KROHNE voortgezet na de oorlog. In 1949 vroeg Anna haar 28 jarige kleinzoon, Kristian Rademacher-Dubbick, het bedrijf te besturen. Kristian nam snel de verantwoordelijkheid over het bedrijf. Het bedrijf had toen 8 medewerkers, wat er nu meer dan 3600 zijn. Kristian heeft het bedrijf grootgebracht en verloor zijn leven in 2014 op 92 jarige leeftijd. Op dit moment wordt het bedrijf bestuurd door Michael Rademacher-Dubbick en Stephan Neuburger. KROHNE is een echte familiebedrijf.
KROHNE is een wereldwijd toonaangevende producent en leverancier van complete meetoplossingen voor industriële procesinstrumentatie (KROHNE, 2016). KROHNE zorgt voor de ontwikkeling en productie van deze instrumenten. De flowmeters zijn verkrijgbaar in een diameter van 2,5 mm tot 3 meter. In figuur 1.1 is een voorbeeld exemplaar van een flowmeter te zien.
Figuur 1.1: Voorbeeld flowmeter(KROHNE, 2016).
De procesinstrumenten worden ontwikkeld voor het meten van verschillende eigenschappen zoals druk, stroming, temperatuur en niveau. Daarnaast zijn er ook analyse-instrumenten voor het meten van bijvoorbeeld eiwitten, vetten, chemische zuurstofgebruik, pH-waarden en troebelheid. KROHNE bied de klanten veel variatie in meetinstrumentatie op verschillende industrieën. Hierbij wordt ook de nodige ondersteuning geboden.
De visie van KROHNE luidt: Measure the facts. Hiermee word bedoeld dat KROHNE ernaar streeft om de juiste en betrouwbare metingen te leveren met betrouwbare instrumenten. Als voorbeeld, een flowmeter van KROHNE kan wel tot 30 jaar, onder de grond, ongestoord werken.
Het toepassingsgebied van de meetinstrumenten is zeer breed, van de olie industrie tot aan het geneesmiddelen industrie. Hieronder is er een opsomming van de toepassings-industrieën en een aantal klanten (figuur 1.2) te zien:
Olie en gas industrie Water en afvalwater industrie
Chemische en petrochemische industrie Energie industrie
Geneesmiddelen industrie Voeding en drank industrie Pulp en papier industrie HVAC industrie
IJzer, staal en metaal industrie Marine industrie
Mineralen en mijnbouw industrie
Voor industrieën die hierboven niet vermeld zijn of voor bedrijven die niet de juiste flowmeter kunnen vinden tussen de producten van KROHNE, is KROHNE bereid om nieuwe producten te ontwikkelen. De meetinstrumentatie van KROHNE word opgedeeld in vier hoofdgroepen. Dit zijn vlottermeters, magnetisch inductieve flowmeters, massaflowmeters en ultrasone flowmeters. Alle vier de hoofdgroepen werken met verschillende technieken en hebben verschillende toepassingsgebieden. In Nederland worden alleen magnetisch inductieve flowmeters en ultrasone flowmeters geproduceerd. De productiefaciliteiten van de instrumenten bevinden zich op 17 locaties in 12 landen (KROHNE, 2016). Daarnaast bevinden zich 45 gemeenschappelijke ondernemingen en 55 exclusieve vertegenwoordigers verspreid over de hele wereld. Figuur 1.3 geeft de verspreiding weer.
Figuur 1.3: Verspreiding KROHNE faciliteiten (KROHNE, 2016).
1.2
KROHNE Altometer
In deze paragraaf wordt er een beschrijving van KROHNE Altometer en de specifieke productiehal waar het onderzoek over gaat gegeven. Ook is er een beschrijving te vinden van de nieuwbouw op het terrein.
In Nederland wordt KROHNE vertegenwoordigd door KROHNE Nederland B.V. Hier bevindt zich de verkoop en serviceorganisatie en KROHNE Altometer. KROHNE heeft in 1962, TOBI, een zelfstandig bedrijf dat flowmeters produceerde overgenomen en heeft deze Altometer genoemd. TOBI was opgericht in 1952 en gevestigd in Sliedrecht, een van de belangrijkste dorpen voor het baggerindustrie. In 1997 kreeg KROHNE Altometer een nieuwe pand in Dordrecht en is sinds dien hier gevestigd. KROHNE Altometer is de ontwikkelaar en producent van elektromagnetische en ultrasone vloeistofmeters. Ook is Altometer de grootste kalibratie faciliteit in de wereld en worden er de meeste elektromagnetische flowmeters geproduceerd. KROHNE Altometer telt meer dan 300 medewerkers en per jaar worden er ongeveer 60 000 instrumenten geproduceerd en gekalibreerd in Dordrecht.
Figuur 1.4: KROHNE Altometer(Bulkonline, 2016).
In figuur 1.4 is KROHNE Altometer te zien. Echter is dit een oude foto, het gebouw rechts achter is twee jaar geleden verwijderd.
KROHNE Altometer is ongeveer 8 jaar bezig met Lean Management. Zo wordt er bijvoorbeeld gebruik gemaakt van Kanban bevoorrading, Root Cause Analysis, Kaizen events, Managing Daily Improvement (MDI) en 5s. Deze begrippen worden verder uitgelegd in paragraaf 2.2.
Dit rapport gaat over productiehal P2 van KROHNE Altometer. In P2 worden er elektromagnetische flowmeters geproduceerd en gekalibreerd. Deze flowmeters maken gebruik van spoelen en magnetische velden om de benodigde informatie op te meten. Ultrasone flowmeters daarentegen maken gebruik van ultrasone straling om te meten.
Productiehal P2 is opgedeeld in segmenten en de segmenten zijn weer opgedeeld in cellen. P2 bestaat uit twee segmenten en een magazijn. De twee segmenten zijn; Sandwich en Altoflux segment. In figuur 1.5 is er een afbeelding te zien van productiehal P2 en in figuur 1.6 een schematische overzicht.
Figuur 1.5: Productiehal P2
Figuur 1.6: Schematische overzicht P2
Ook in productiehal P2 wordt Lean Management toegepast. Tot nu toe zijn de Lean activiteiten alleen uitgevoerd per segment of per cel. De totale productiehal is dus niet vanuit de Lean principes ingedeeld. Hiernaast heeft productiehal P2 last van ruimtegebrek, door de productiegroei is de productiehal steeds voller komen te zitten.
KROHNE Altometer wil eind 2016 een aantal nieuwe gebouwen gereed hebben. Dit omdat de huidige gebouwen niet voldoende ruimte bieden. Figuur 1.7 laat de plattegrond zien van de toekomstige staat. De gebouwen K2, K4 en K5 zijn gepland eind 2016 gereed te zijn voor gebruik. Met de nieuwbouw worden er een aantal activiteiten verplaatst vanaf P2. Hierdoor komt er dus meer ruimte beschikbaar in productiehal P2.
Figuur 1.7: Plattegrond nieuwbouw
1.3
Probleem beschrijving
In deze paragraaf word het probleem van productiehal P2 beschreven. Hierbij komen de belanghebbenden en doelen van het onderzoek ook aan bod. Uiteindelijk wordt er een beschrijving gegeven van de methode die gebruikt gaat worden om dit onderzoek uit te voeren.
1.3.1 Het probleem in de productie
Kort en krachtig is het probleem in productiehal P2 dat er geen flow in het systeem zit. Dit kan beargumenteerd worden door de vele en grote tussenvoorraden in het proces, onnodig (interne)transport, onnodig beweging van medewerkers, problemen met bevoorrading en stilstaand productie. Doordat er geen flow in het proces zit worden de productiedoelen niet behaald en dit brengt weer kosten en ontevreden klanten met zich mee. In tabel 5 zijn de percentages te zien van de productiviteit en effectiviteit in productiehal P2.
Sandwich segment Altoflux segment
Productiedoelen niet behaald
(productiviteit) 30.5% 50.0%
Late levering naar klanten
(effectiviteit) 15.0% 40%
Overwerk (effectiviteit) 300 uur/maand 500 uur/maand Tabel 5: Productiedoelen P2
1.3.2 Doelen
Zoals uitgelegd in paragraaf 1.2. komen er bij KROHNE altometer nieuwe gebouwen beschikbaar. Vanuit P2 verplaatsen er een aantal activiteiten waardoor er ruimte beschikbaar komt in de productiehal. Dit is een kans om productiehal P2 opnieuw te analyseren en aan te passen. Hierbij zijn er een aantal doelen vastgesteld. De doelen zijn vastgesteld in twee delen, doelen voor KROHNE Altometer en doelen voor de TU Delft student.
Doelen KROHNE Altometer
1. Productiehal P2 moet in zijn geheel ingericht zijn vanuit de Lean visie, zodat de flow met 10% verbeterd.
Het eerste doel van KROHNE Altometer is om een layout neer te zetten volgens de Lean Management principes. Hiermee wil KROHNE de flow verbeteren in de productie. Dit kan gemeten worden met KPI 1 t/m 5 uit paragraaf 2.3. Het doel van KROHNE Altometer is om deze KPI’s met 10% te verbeteren.
2. De nieuwe layout moet 5 jaar mee kunnen zonder aanpassingen. Er moet dus rekening worden gehouden met de productiegroei in 5 jaar.
Ten tweede wil KROHNE een layout dat vooruitzicht heeft op een productiegroei in 5 jaar. Er moet dus rekening gehouden worden met de productiegroei in 5 jaar. Hiervoor is de beschikbare data (2010 t/m 2015) geanalyseerd en in figuur 1.8 weergegeven. Hieruit is te berekenen dat de gemiddelde productiegroei 5.1% per jaar is.
Figuur 1.8: Productiegroei in P2
De productiedoelen per dag van 2016 zijn bekend. Dit aantal moet vermenigvuldigd worden met 1.0515 om de productiedoelen van 2021 te achterhalen. Hieronder zijn de productiedoelen van
productiehal P2 in 2021 weergegeven.
Sandwich : (45 ∗ 0.88) ∗ 1.0515= 50.78 , dus 51 flowmeters per dag
BNG : 140 ∗ 1.0515= 179.5, dus 180 flowmeters per dag
Altoflux : 120 ∗ 1.0515= 153.9, dus 154 flowmeters per dag
Totaal : 385 flowmeters per dag
3. Winst marge moet verhoogd worden met 5%.
Het derde doel van KROHNE Altometer is de winst marge verhogen met 5%. Het probleem is dat er van productiehal P2 geen data beschikbaar is over kosten en winst. Er is alleen data beschikbaar over kosten en winst van KROHNE Altometer in zijn geheel. Wel is er data beschikbaar van de omzet in productiehal P2. Hierom gaat er in dit onderzoek gekeken worden naar de omzet. De data van de omzet is verdeeld in de verschillende producten. In figuur 1.9 is de grafiek weergegeven van de omzet in productiehal P2 vanaf 2010 t/m 2015 voor de verschillende producten en het totaal. Omdat de
50000 52000 54000 56000 58000 60000 62000 64000 66000 68000 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Geproduc eerde flowmeter per jaa r Jaartal
Productiegroei in P2
berekend worden dat de omzet gemiddeld groeit met 6.9% per jaar. Uiteindelijk worden KPI 7 t/m 9 uit paragraaf 2.3 gebruikt om de verbeteringen van het nieuwe ontwerp te meten.
Figuur 1.9: Omzet in productiehal P2
Doel TU Delft student
Tot slot is het doel van de TU Delft student om een nieuwe productieproces te ontwerpen vanuit een interne transport en logistiek perspectief waarmee het probleem kan worden opgelost.
1.3.3 Randvoorwaarden voor toekomstige proces
Aan de nieuwe layout zitten er een aantal voorwaarden, niet alles kan verplaats worden. In deze paragraaf komen de beperkingen aan bod maar ook de plannen voor het verplaatsen van activiteiten.
1. Pistons
De pistons in de productiehal worden gebruikt voor het kalibreren van flowmeters. Deze pistons moeten regelmatig onderhouden worden. Hiervoor is er een vaste hijskraan aan het plafond bevestigd. Deze hijskraan heeft beperkingen in zijn bereik, hij kan niet het gehele productiehal bereiken maar alleen het midden. Om deze reden moeten de pistons in het midden van de productiehal blijven.
2. Cleanroom
De Cleanroom wordt gebruikt voor handelingen die stofvrij uitgevoerd moeten worden. Deze Cleanroom is gevestigd op de eerste etage. Dit is vervelend omdat het zorgt voor transport en beweging. Het bijzondere aan de Cleanroom is dat het ingericht is met vele eisen, bijvoorbeeld dat het stofvrij moet zijn. Ook heeft het een speciale vloer en plafond voor de afzuiging. Hierom is het moeilijk om deze kamer te verplaatsen, het zorgt voor vele aanpassingen en hoge kosten.
3. Spuiterij
De spuiterij zit in een aparte kamer ruimte. Deze ruimte beschikt over een eigen afzuigsysteem en een ovenkamer. Ook moet de spuiterij explosie veilig zijn. Door deze eisen is het niet gewenst de spuiterij te verplaatsen. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2010 2011 2012 2013 2014 2015 In dex (10 0 = totaa l 20 10 ) Jaartal
Omzet in Productiehal P2
Sandwich BNG Altoflux waterflux Totaal4. Magazijn van P2
Het magazijn wat zich op dit moment bevindt in productiehal P2 verplaatst naar het nieuwe magazijn. Dit levert productiehal P2 200.4 m2 aan extra productieruimte. Ook het klein magazijn wat zich onder de verzending bevindt, verplaats naar het nieuwe magazijn. Dit levert productiehal P2 212.1 m2 aan extra productieruimte. In totaal is dit dus 412.5 m2 aan extra productieruimte.
1.3.4 Scope
De scope van dit onderzoek is gefocust op het vooronderzoek van de verhuizing. Hierbij wordt het productieproces bekeken, geanalyseerd en verbetervoorstellen worden gegeven. De verhuizing zelf en de exacte beschrijving van de layout vallen buiten de scope van dit onderzoek. Wel wordt er een richtlijn gegeven voor het in elkaar zetten van verschillende scenario’s voor een nieuwe layout m.b.v. de karakteristieken voor het nieuwe productieproces.
1.3.5 Stakeholders
Er zijn verschillende belanghebbenden met het resultaat van dit project. Hieronder zijn de belanghebbenden beschreven.
Segmentleiders: Een segmentleider is verantwoordelijk voor de productiedoelen in zijn/haar segment. Daarom moet de segmentleider controle hebben over de productie en zorgen dat alles goed en veilig gaat. De segmentleiders willen graag dat er verandering komt in de huidige processen omdat nu de doelen niet worden behaald en zij hiervoor verantwoordelijk zijn. Ook zijn de segmenten op dit moment niet overzichtelijk en is het moeilijk controleerbaar.
Directie: De directie wil goede resultaten en tevreden klanten zien. Een vernieuwde productiehal heeft als doel om betere resultaten te bereiken en dit zorgt weer voor tevreden klanten. Dit is in het voordeel van de directie.
Klanten: Voor de klanten is het aanpassen van de productielijnen ook belangrijk. Wanneer alles goed loopt krijgen zij hun producten op tijd binnen. In de huidige situatie zijn er problemen met het op tijd leveren.
Lean office: KROHNE Altometer heeft zijn eigen Lean office. Hier zijn een drietal medewerkers die zich constant bezighouden met het verbeteren van processen. Het opnieuw inrichten van de productiehal is hierbij een goede stap.
Medewerkers: Als het productieproces lean verloopt heeft dit veel voordelen voor medewerkers. Ze hebben meer overzicht en controle over het proces waardoor ze efficiënter kunnen werken. Ook is de omgeving beter ingedeeld waardoor ze ontspannen kunnen werken en het zorgt voor minder stress.
1.3.6 Hoofdvraag
Met beschikbare informatie wordt de hoofdvraag samengesteld die beantwoordt moeten worden in dit onderzoek. Hieronder is de hoofdvraag weergegeven.
Hoofdvraag
Wat zijn de ontwerpkarakteristieken voor een nieuwe productieproces in productiehal P2, voor het produceren van flowmeters, vanuit een interne transport en logistiek perspectief ter verhoging van de productieflow?
1.4
Opzet van het rapport
Allereerst is er in dit rapport een introductie gegeven over KROHNE en KROHNE Altometer. Hierna werd het probleem in productiehal P2 beschreven met de hoofdvraag, randvoorwaarden, scope, stakeholders en doelen van het onderzoek.
In de volgende hoofdstuk wordt er een literatuur onderzoek uitgevoerd naar verschillende onderzoeksmethoden, verbetermethoden, simulatiesoftware en Key Perfomance Indicators. Alle benodigde begrippen die in dit onderzoek van belang zijn worden hierbij uitgelegd. Ook wordt de literatuur gekoppeld aan het onderzoek.
Vervolgens wordt de huidige staat van de productiehal geanalyseerd met de hulpmiddelen van de verbetermethoden. Zoals eerder beschreven bestaat de huidige staat van de productiehal uit verschillende segmenten en cellen. Grotendeels gebeurt de analyse op cel niveau. Er worden bijvoorbeeld workflows en productie layouts weergegeven van alle aparte cellen. Echter is niet alles op cel niveau geanalyseerd, bijvoorbeeld de value stream maps worden weergegeven van gekoppelde cellen die samen een product tot stand brengen. In tabel 6 zijn alle analyses weergegeven met de bijbehorende niveau in de productiehal.
Wo
rkfl
ow
Productie layout Value
stre am Vers pi lli ng en We rktijd en Producten Interactie s Sub conclu sie Losse cel x x x x Gekoppelde cellen x Segment x x Productiehal x x x
Tabel 6: Schema voor het analyseren
Nadat alle processen zijn geanalyseerd en de problemen zijn samengevat worden de ontwerpkarakteristieken samengesteld voor het toekomstige systeem. Met deze karakteristieken worden er een drietal layouts opgesteld en deze worden gemodelleerd met een simulatie programma. Dit wordt gedaan om te kunnen experimenteren met de layouts en om het toekomstige systeem te valideren. Uiteraard wordt eerst het model zelf geverifieerd en gevalideerd. Vervolgens wordt er m.b.v. een Multicriteria analyse een keuze gemaakt tussen de verschillende layouts. Tot slot worden de resultaten, conclusies en aanbevelingen gepresenteerd.
2 Literatuuronderzoek
In dit hoofdstuk wordt allereest de methode behandeld voor het structureren van dit onderzoek. Vervolgens worden de verschillende verbetermethoden voor een proces, met bijbehorende begrippen, beschreven. Hierna worden de KPI´s, randvoorwaarden en deelvragen behandeld. Tot slot wordt het theoretische kader van dit onderzoek beschreven.
2.1
Onderzoeksmethode
In dit rapport wordt er gebruik gemaakt van de DMAIC methode om het onderzoek te structureren. DMAIC staat voor de vijf fasen van de methode; Define, Measure, Analyze, Improve and Control. Het is een systematische, gestructureerde en op feiten baseerde methode om problemen op te lossen en verbeteringen door te voeren (SixSigma, 2016). Figuur 2.1 geeft de cyclus van de DMAIC weer.
Figuur 2.1: DMAIC cyclus (Novy-T, 2016).
Hieronder zijn de 5 stappen van de DMAIC cyclus beschreven. 1. Define
In de definieer fase wordt het probleem gedefinieerd. Ook worden de doelstellingen en eisen vastgesteld in deze fase. Hierna wordt er een tijdsplanning gemaakt.
2. Measure
In de measure fase wordt het proces bekeken en alle informatie verzameld. In deze fase wordt er een duidelijk overzicht verkregen van het proces. Ook wordt dit de huidige staat van het proces om latere aanpassingen mee te vergelijken.
3. Analyze
In de analyse fase wordt het proces geanalyseerd en er wordt gezocht naar verbeteringen om de doelen van het onderzoek te bereiken. Hiervoor wordt er gekeken naar de root cause van de problemen en kan er gebruik gemaakt worden van een root cause analyse.
4. Improve
In deze fase worden de meest belovende verbetering uitgewerkt. Het is belangrijk dat deze verbetering wordt gevalideerd voordat het daadwerkelijk wordt toegepast. Uiteindelijk wordt de verbetering toegepast in het proces.
5. Control
De laatste fase van de cyclus is voor het controleren en het toezicht houden op het nieuwe proces. Het is belangrijk dat de aanpassingen goed worden uitgevoerd. Hiervoor moet het proces worden gestandaardiseerd en gedocumenteerd.
Naast de DMAIC methode wordt er gebruikt gemaakt van Multicriteria analyse (MCA). Dit is een wetenschappelijke methode om een keuze te maken tussen alternatieven op basis van meer dan één criterium. MCA maakt het mogelijk om deze alternatieven en criteria met elkaar te vergelijken.
Om een MCA uit te voeren moeten er eerst een aantal criteria bepaald worden. Deze criteria moeten allemaal hun eigen gewogen waarde hebben en gerangschikt worden van minder belangrijk naar belangrijk aan de hand van de doelen van het project. De verschillende criteria moet dus met elkaar vergeleken worden om zo tot de juiste waarden uit te komen.
Hierna moeten de alternatieven geëvalueerd worden met de vastgestelde criteria. Er moet een score toegekend worden aan de alternatieven aan de hand van de criteria. Deze score kan liggen tussen 1 en 10. Hieronder zijn de waarden weergegeven.
1 = Zeer slecht, 2 = Slecht, 3 = Ruim onvoldoende, 4 = Onvoldoende, 5 = Zwak , 6 = Voldoende, 7 = Ruim voldoende, 8 = Goed, 9 = Zeer goed en 10 = Uitstekend
Tot slot worden de scores van de alternatieven vermenigvuldigd met de waarden van de criteria. Deze uitkomsten worden bij elkaar opgeteld en zo krijg je de uiteindelijke score. Hoe hoger de score van de alternatief, des te aantrekkelijker het is.
De verkregen resultaten moeten uiteindelijk gevalideerd worden. Omdat het MCA een complexe methode is voor validatie is de enige methode in dit geval de zogenoemde face validatie (Qureshi, 1999). Hierbij worden met verschillende experts de resultaten kritisch bekeken om het model te valideren. Hierna wordt er een sensitiviteit analyse uitgevoerd om de stabiliteit van het model te controleren. Hierbij worden de waarden van de criteria aangepast met ±25% (Qureshi, 1999). Na deze twee controlerende stappen is het model betrouwbaar.
Hieronder zijn er zes criteria samengesteld die relevant zijn voor het onderzoek bij KROHNE Altometer. Met deze criteria kan er een uiteindelijke layout gekozen worden voor productiehal P2.
1. Investering kosten voor de verhuizing 2. Gemak van het verhuizen/productiestilstand 3. Benodigde oppervlakte
4. Flow in het systeem
5. Flexibiliteit voor aanpassingen/automatisering/uitbreidingen 6. Betrouwbaarheid van het proces
2.2
Verbetermethodes
Er zijn een aantal verschillende verbetermethodes voor een proces. Over het algemeen hebben alle proces verbetermethoden dezelfde doel. Ze willen met zo weinig mogelijk kosten en een korte levertijd, zoveel mogelijk waarde toevoegen voor de klant. In deze paragraaf worden de verbetermethodes behandeld die relevant zijn voor dit onderzoek.
2.2.1 Lean Management
Lean Management is een managementfilosofie dat gericht is op het creëren van maximale waarde voor de klant door verspillingen zoveel mogelijk te reduceren(Lean Six Sigma, 2016). Het begrip Lean heeft een interessante achtergrond. Henry Ford was de eerste die een volledige productieproces heeft ontwikkeld in 1913 (Lean Enterprise Institute, 2016). Hij vond standaard werk en elimineren van verspillingen belangrijk en noemde zijn manier ‘flow production’. Rond 1930 werd de vraag naar verschillende opties vrij groot en liep de productie niet meer volgens flow production. Kiichiro Toyoda and Taiichi Ohno bekeken deze situatie en ontdekten dat een serie van simpele aanpassingen het mogelijk maakte om verschillende opties in een continu proces flow te produceren. Ze pasten de flow production aan en kwamen met het nieuwe Toyota Production System(TPS) rond 1950. Dit systeem was ontwikkeld voor het produceren van Toyota auto’s. Wat belangrijk is bij TPS is het elimineren van verspillingen, stabiliteit in het proces, het Just in Time produceren en continu verbeteren van het proces. TPS zorgde voor goede resultaten maar was niet direct toepasbaar op alle industrieën. Hierom werd de algemene vorm Lean Management, een uitbreiding/aanpassing op TPS, ontwikkeld en heeft een breed toepassingsgebied van productie processen tot ziekenhuizen.
Figuur 2.2: Lean huis (ProcesPortaal, 2016).
In figuur 2.2 is het Lean huis te zien. Hierin zijn de doelen van Lean weergegeven in het dak. Lean streeft naar lage kosten, korte levertijden en hoge kwaliteit. Om deze doelen te behalen is het belangrijk om bij de fundering te beginnen. Stabiliteit speelt een belangrijke rol bij Lean Management. De pilaren en de vloer zijn tools om Lean goed toe te passen. De begrippen die hierin voorkomen worden uitgelegd in de volgende paragrafen.
Figuur 2.3 laat de principes van Lean zien. De eerste stap is de waarde voor de klant definiëren. Waar wil de klant voor betalen? Om de waarde te onderscheiden van de verspillingen is het goed om een waarde stroom op te stellen. Zo word het proces duidelijk en kunnen er analysen worden uitgevoerd. De derde stap is het creëren van flow. Het is hier belangrijk om te focussen op de waarde toevoegende stappen. Vervolgens moet het pull principe toegepast worden. Dit betekend dat er geproduceerd moet worden op de klantvraag. Wanneer alle stappen doorlopen zijn beginnen we weer opnieuw. Er is altijd meer te halen en het streven is naar perfectie.
Figuur 2.3: Lean principes (LikeMyIdea, 2016).
2.2.1.1 Lean verspillingen
Verspillingen in Lean Management is alles wat geen waarde toevoegt aan de klant en wordt verdeeld in de 3 M’s (Panview, 2016). Dit zijn Muda(verspillingen), Mura(variatie) en Muri(overbelasting). Lean Management streeft ernaar om deze 3 M’s zoveel mogelijk te elimineren. Ook KROHNE Altometer houd zich bezig met het reduceren van deze verspillingen.
Muda
Muda zijn de verspillingen in de processtappen. Deze verspillingen worden verdeeld in 8. De eerste letters van de verspillingen vormen het woord DOWNTIME. Hieronder zijn de verspillingen weergegeven.
1. Defecten: Defecten zijn de eerste vorm van verspillingen. Het moet voorkomen worden dat klanten defecte producten krijgen. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen worden met Poke Yoke of Standaard werk. Deze begrippen worden uitgelegd in de volgende paragraaf.
2. Overproductie: Overproductie ontstaat wanneer er meer wordt gemaakt dan de klant vraagt. De reden hiervoor kan zijn dat het bijvoorbeeld economisch gezien interessanter is om in grote batches te produceren. Het nadeel van overproductie is dat het zorgt voor grote voorraden in de productie.
3. Wachten: Deze vorm van verspilling is gebaseerd op zowel mensen als producten. Het houdt een wachtproces in zonder dat er waarde aan het product wordt toegevoegd. Een voorbeeld is wachten op informatie of een langzame computer.
4. Niet gebruikt talent: Talent van operators wat niet gebruikt wordt is ook een belangrijke verspilling. Dit kan worden voorkomen door ideeën van operators in behandeling te nemen en trainingen te geven.
5. Transport: Transport van producten of gereedschap dat gehaald moet worden is de vijfde vorm van verspilling. Het voegt geen waarde toe aan het product en moet worden geminimaliseerd.
6. Inventory(Voorraad): Voorraad is een vorm van verspilling waarbij producten of deelproducten stilstaan zonder dat er aan gewerkt wordt. Dit neemt extra ruimte in beslag en kost geld.
7. Motion(Beweging): Het verschil met beweging en transport is dat bij beweging geen producten of gereedschap wordt meegenomen. Beweging houd ook in dat wanneer een operator hoog of ver moet reiken om een handeling uit te voeren.
8. Extra bewerkingen: Dit zijn handelingen waarbij er geen waarde wordt toegevoegd aan het product. Een voorbeeld hiervan is het tussendoor inpakken van een product wat niet het eindverpakking is maar nodig voor transport.
Mura
Mura is variatie in een proces en kan op verschillende manieren beschreven worden. Het betreft variatie in klantvraag, productmix, productiemethoden, procestijden of werkmethoden. Het probleem met variatie is dat het functioneren van een productielijn degradeert. Ook wordt variatie gebufferd in een combinatie van de factoren voorraad, capaciteit en tijd (Panview, 2016). Meer Mura leidt dus tot meer Muda en moet worden geëlimineerd.
Muri
Muri staat voor overbelasting en kan voorkomen bij zowel mens als machine. Bij mensen wordt het vertaalt in stress en bij machines in storingen. Muri kan ontstaan door Mura en leidt weer tot Muda. De beste manier om Muri te minimaliseren is om Mura te minimaliseren. Hierbij is het gebruik van standaardiseren en 5s een handige tool.
2.2.1.2 Lean tools
Er zijn een aantal tools die het mogelijk maken om Lean in een proces te implementeren. Hieronder zijn de belangrijkste tools beschreven die gebruikt worden bij KROHNE Altometer.
Just in time(JIT)
Just in time is een manier van toeleveren voor de productie. Het doel is om zo laat mogelijk geleverd te krijgen maar toch op tijd. Wanneer je benodigdheden precies op tijd aangeleverd krijgt kunnen de interne voorraden geminimaliseerd worden. Een nadeel met JIT is de storing gevoeligheid, een kleine verstoring in de toelevering van de benodigdheden kan grote gevolgen hebben voor het proces (LeanInfo, 2016).
Standaard werk
Standaard werk is het documenteren, liefst op 1 blad, van de best mogelijke manier van aanpakken zodat iedereen dit in 1 opslag kan zien en op dezelfde manier kan toepassen. Ook is het hierbij de bedoeling dat er continu verbeterd en aangepast wordt op dit document.
5S
5S is gebaseerd op het vereenvoudigen van werk en het kunnen acteren op afwijkingen van de standaard (LeanSixSigma, 2016). Het zorgt voor minder verspilde tijd en energie en de efficiëntie en productiviteit gaan omhoog. Aan 5S is er nog een zesde S bijgevoegd, het safety aspect. Hieronder en in figuur 2.4 is weergegeven waar 5S voor staat.
1. Seiri = Scheiden, de nodige spullen behouden en de onnodige spullen verwijderen.
2. Seiton = Schikken, alles opruimen en een vaste plaats geven zodat het gemakkelijk gevonden kan worden.
3. Seiso = Schoonmaken, alles schoonhouden zorgt voor een prettige en veilige werkomgeving. 4. Seiketsu = Standaardiseren, een standaard creëren waar iedereen zich aan houd.
5. Shitsuke = Standhouden, afspraken over handhaven, verbeteren en volhouden met wilskracht en toewijding.
Figuur 2.4: 5S (LeanSixSigma, 2016)
Wanneer 5S word toegepast brengt dit de onderstaande succesfactoren met zich mee (LeanSixSigma, 2016).
Vereenvoudigt de manier van werken. Vermindert verspilling bij materiaalverbruik. Waarborgt hogere veiligheid en kwaliteit. Geeft overzicht en rust op de werkplek. Vermindert de zoektijden.
Verbetert opstarttijden aan het begin van een dag of dienst. Vermindert machine/apparatuur stilstanden.
Verbetert de algehele efficiëntie en productiviteit. Maakt fouten sneller zichtbaar.
Kaizen
Kaizen staat voor veranderen naar beter(LeanInfo, 2016). Kaizen is een filosofie waarin de mens centraal staat met een focus op het continu verbeteren van processen en alle randvoorwaarden. Het is een cyclus die nooit stopt indien perfectie niet wordt bereikt. Een effectieve tool om kaizen toe te passen is PDCA
PDCA
PDCA is de afkorting van Plan, Do, Check en Act. Het is een structurele en cyclische aanpak voor het continu verbeteren (zie figuur 2.5). De eerste stap bestaat uit het probleem definiëren en een plan van aanpak maken met doelstellingen. De tweede stap is het uitvoeren van de plan met alle betrokkenen. Ook is het belangrijk de uitvoering te registreren. Hierna is het tijd voor de check. Zijn de doelen daadwerkelijk gerealiseerd? Het is een fase waarin wordt gemeten en gecontroleerd. Ten slotte worden de behaalde resultaten gewaarborgd en gestandaardiseerd in de act fase en kan de cyclus opnieuw beginnen.
Figuur 2.5: PDCA cyclus (LeanInfo, 2016)
Pull systeem
Een pull systeem is een systeem waarbij de productie wordt aangestuurd door de vraag. Het product wordt niet geduwd naar de volgende proces maar wanneer er behoefte is wordt het product getrokken. Dit zorgt voor minder tussenvoorraden in het proces, kortere doorlooptijden en een continu flow.
Push systeem
Een push systeem maakt producten bij stap A en wanneer deze klaar zijn worden deze doorgestuurd naar stap B. Het nadeel hiervan is dat je niet weet of de producten klaar voor ontvangst zijn bij stap B. Dit zorgt voor tussenvoorraden.
Kanban
Kanban staat voor ‘visueel bord’ en word gebruikt als visueel signaleringssysteem van voorraden. Door middel van kaartjes of bordjes wordt er gesignaleerd wanneer specifieke behoeften benodigd zijn. Het doel van Kanban is om de (tussen)voorraden te minimaliseren.
Milkrun
Milkrun is een vaste route voor het versnellen van materiaalflow tussen leverancier en productie. Dit zorgt voor vermindering in voorraden.
Root cause analysis
Root cause analyse is een systematische methode om problemen op te lossen. Hierbij is het belangrijk om de grondoorzaak van het probleem te bepalen, en de grondoorzaak op te lossen aan de hand van een systematische aanpak. Typisch voor een root cause analysis is om de vraag, waarom?, vijf keer te beantwoorden. Bij een root cause analysis wordt gebruik gemaakt van ishikawa en PDCA. In Appendix A is een voorbeeld template te zien voor een root cause analyse die gebruikt word bij KROHNE.
Ishikawa
Ishikawa is een visgraatdiagram om oorzaken van problemen in kaart te brengen. Omdat er in een proces veel factoren zijn die van invloed zijn is het lastig om alles overzichtelijk te noteren. Het ishikawa diagram is een grafisch hulpmiddel om oorzaken van een probleem ordelijk weer te geven. De oorzaken worden onderverdeeld in 6 categorieën (Wikipedia, 2016).
1. Mens: Zijn de mensen goed genoeg opgeleid en getraind? Is er goede communicatie aanwezig?
2. Machine: Worden de juiste machines en software gebruikt? Is het veilig?
3. Metingen: Wat zijn de criteria voor de metingen? Hoe meten we de kwaliteit en hoevaak? 4. Materialen: Welke materialen worden er gebruikt en wat is de kwaliteit hiervan?
5. Milieu: Wat is de invloed van de omgeving en natuur?
6. Methode: Hoe zijn de processen opgesteld en worden ze nageleefd? Hoe verloopt de logistiek en communicatie.
Een voorbeeld van een ishikawa diagram is weergegeven in appendix A.
Poka-Yoke
Poka yoke betekend fouten voorkomen. Poka yoke is een manier om fouten te voorkomen door maatregelen te nemen. Het is een methode om een productiestap zodanig te vormen dat het bijna onmogelijk wordt om een fout te maken. In figuur 2.6 wordt er een simpele voorbeeld gegeven van Poka-Yoke. Door de bedrading en aansluitpunten dezelfde kleur te geven is het duidelijk waar de draden aangesloten moeten worden.
Figuur 2.6: Poka-Yoke voorbeeld (Quotes, 2016).
MDI
Managing for daily improvement is een tool om constant te denken over verbeteringen. Doelen zijn hierbij een belangrijk onderwerp. Alles wordt visueel zichtbaar gemaakt op een bord zodat er een overzicht is van de voortgang. Dagelijks worden er korte meetingen gehouden met belanghebbenden bij het visuele bord. PSQDC word gebruikt om doelen zichtbaar te maken. PSQDC staat voor People, Safety, Quality, Delivery en Costs. Per categorie wordt er aan de hand van de doelen een kleurtje gegeven per dag. Hiermee is in 1 oogopslag te zien of het goed of slecht gaat in de betreffende maand. In figuur 2.7 is een voorbeeld te zien van de safety aspect dat gebruikt word bij MDI.
Takt time
De takt tijd wordt ook wel is beschreven met de hartslag van een proces. De takt tijd is de benodigde tijd voor het produceren op klantvraag. In vergelijking 1 is de formule weergegeven voor het berekenen van de takt tijd.
𝑇
𝑡=
𝑇𝑎𝑇𝑑 (1)
Hierin is 𝑇𝑡 de takttijd, 𝑇𝑎 de netto beschikbare productietijd en 𝑇𝑑 de klantvraag. Als voorbeeld wilt een klant 40 producten per dag en er zijn 400 minuten beschikbaar om te produceren. De takt tijd is dan 400/40 = 10 minuten. Elke 10 minuten moet er een product geproduceerd worden in deze voorbeeld.
2.2.1.3 Value stream mapping en simulatiesoftware
Value stream mapping(VSM) is een tool om een procesflow van goederen en informatie te analyseren. De VSM wordt gebruikt om het proces in kaart te brengen en te begrijpen. Allereerst wordt er een productfamilie gedefinieerd uit de verschillende producten die geproduceerd worden. Een productfamilie is een verzameling van producten die een soortgelijke proces doorlopen. Dit zorgt voor minder variatie en meer overzicht. Stap voor stap wordt het materiaal- en productstroom vanaf de order tot de levering in kaart gebracht. Hierbij worden metingen bijgehouden zoals lead time en cycle time. Lead time is de doorlooptijd van het product in een proces. Dit houdt de tijdsduur in vanaf de bestelling tot de levering naar de klant. De lead time is de cycle time plus de wachttijden bij elkaar opgeteld. Cycle time houdt de tijdsduur in hoelang er daadwerkelijk aan het product gewerkt wordt. De productiestappen en procestijden worden onderverdeeld in twee groepen: Value added(VA) en Non value added(NVA). Non value added is een activiteit wat geen waarde toevoegt aan het product en value added voegt wel waarde toe. Met andere woorden, de klant wil betalen voor value added en niet voor non value added. Uiteindelijk kunnen er vanuit de VSM punten worden gevonden om het proces te verbeteren. De verbeterpunten kunnen worden aangepast in de zogeheten future state map. Dit is een value stream map met de verbeterpunten erin verwerkt. De value stream map van het huidige proces wordt de current state map genoemd.
Value stream mapping kan toegepast worden op een breed gebied. Fabrieken tot ziekenhuizen waar zich een proces afspeelt kunnen gebruik maken van value stream mapping. Hieronder wordt er een stappenplan beschreven voor het maken van een value stream map.
Bij een VSM wordt er altijd gewerkt vanaf de klantzijden naar de leveranciers toe. Dit is om de klantwaarde goed in kaart te brengen. De eerste stap is het tekenen van proces boxen van de productiestappen die zich afspelen in het proces (Panview, 2016). Hierna wordt er onder elke box een databox gemaakt met verschillende informatie over de productiestap, bijvoorbeeld cycle time. Stap drie is het tekenen van een connectie of voorraden. Indien voorraden, worden deze geteld en weergeven in een voorradensymbool. Hierna worden de interne processen verbonden met de klanten en leveranciers. In de vijfde stap wordt de lead time ladder getekend onder de procesboxen waarin de cycle en wachttijden gepresenteerd worden. Hiermee kan de uiteindelijk waarde toevoegende en geen waarde toevoegende tijden opgeteld en vergeleken worden. Uiteindelijk worden de informatieflowlijnen getekend. Deze flow van informatie laat zien hoe de verschillende stappen aangestuurd worden.
Over het algemeen zijn er geen vaste regels bij VSM. Er kan altijd een extra symbool toegevoegd worden wanneer de juiste niet aanwezig is. Het is de bedoeling dat er een duidelijk overzicht van het proces weergegeven wordt. In figuur 2.8 is een voorbeeld van een value stream map weergegeven.
Figuur 2.8: Voorbeeld value stream map (Conceptdraw, 2016)
Er zitten ook een aantal beperkingen aan VSM. VSM is bijvoorbeeld niet in staat is om met fluctuaties om te gaan van de klantvraag of storingen aan machines. Ook zijn de interacties van processen niet zichtbaar. De VSM focust zich op individuele processen. Om dit probleem te verhelpen en een optimale beeld te krijgen van een proces kan de VSM uitgebreid worden met een simulatie model. Een simulatiemodel is het ontwerpen van een model van de werkelijkheid en hiermee experimenteren om informatie te krijgen over het gedrag van het systeem (J.A. Ottjes, 2012). Een simulatiemodel wordt gemaakt om de volgende twee hoofdredenen.
1. Het systeem is te complex voor een analytische model. 2. Experimenteren in de werkelijkheid is niet mogelijk.
Ook in dit onderzoek is het niet mogelijk om te experimenteren met verschillende productieprocessen en een analytisch model te maken. Hierom wordt er een simulatiemodel gemaakt en dit model wordt gebruikt als toevoeging op de value stream map. Met het simulatie model kan er gevarieerd worden met invoerwaarden om zo het gedrag van het systeem te bekijken. De meest belangrijke informatie dat verkregen wordt met deze simulatiemodel zijn:
Wachttijden van producten en werknemers. Groottes van voorraden.
Benuttingsfactor van machines, werktafels en medewerkers. Aantal benodigde werktafels en machines.
Doorlooptijden van producten.
Voor het maken van een simulatiemodel zijn er verschillende programma’s beschikbaar. De eerste optie is om gebruik te maken van Embarcadero Delphi en Tomas. Met samenwerking tussen Delphi en Tomas kunnen er discrete event simulatie modellen gemaakt worden. Dit heeft als voordeel dat alles in detail geïmplementeerd kan worden naar wens. Het nadeel is dat alles zelf gecodeerd moet worden en dit proces relatief veel tijd kost. Daarom wordt er in dit onderzoek geen gebruik gemaakt van Delphi en Tomas.
In dit project is er gekozen om te simuleren met Simio. De reden hiervoor is dat er met Simio relatief snel gesimuleerd kan worden omdat er niks door de gebruiker zelf gecodeerd hoeft te worden. Ook het feit dat Simio de werkelijkheid van productieprocessen goed benaderd, en in eerdere onderzoeken gebruikt is met juiste resultaten (Chhadva, 2015), is een reden om voor Simio te kiezen. Het nadeel is wel dat je beperkt ben in de software en niet alles zelf naar wens kan coderen. Voor dit onderzoek geven de resultaten van Simio voldoende informatie en is dit geen probleem. Ook kunnen de resultaten uiteindelijk geëxporteerd worden naar Excel om hier verdere bewerkingen mee uit te voeren.
Simio werkt met een bibliotheek met objecten bestaande uit vijf typen (Simio, 2010). Hieronder worden de 5 typen beschreven.
1. Fixed: Type fixed zijn bijvoorbeeld machines en werkplaatsen die een vaste plaats toegewezen hebben. Deze worden gemodelleerd door zogenoemde ‘servers’.
2. Link: Link is een connectie tussen twee objecten. Dit kan bijvoorbeeld een pad zijn waar entities over getransporteerd worden.
3. Node: Een node definieert een kruising tussen een of meerdere links. Ook worden nodes gebruikt om fixed objecten te voorzien van een in- en uitgang.
4. Entity: Een entity is een dynamisch object dat kan worden gecreëerd, vernietigd en getransporteerd over links en nodes.
5. Tranporter: Transporter is een speciaal entity type dat ook entities kan oppakken en transporteren.
De standaard bibliotheek van Simio bestaat uit objecten van de bovenstaande 5 typen. Tabel 7 beschrijft de objecten uit de standaardbibliotheek (Simio, 2010).
Object Beschrijving
Source Genereert entities van een gespecifieerde type en aankomstpatroon. Sink Vernietigt entities die het proces hebben doorlopen.
Server Representeert een proces, bijvoorbeeld een machine.
Workstation Modelleert een complex werkplaats met setup-, proces- en afbreektijd en materiaal benodigdheden.
Combiner Combineert entities met een bovenliggende entity, bijvoorbeeld een pallet. Separator Splitst een batch bestaande uit entities.
Resource Een algemeen object dat kan worden aangenomen en vrijgelaten door andere objecten.
Vehicle Een type transporter dat entities kan transporteren over een link.
Worker Een resource dat kan worden aangenomen voor taken in processen en voor het transporteren van entities.
BasicNode Een simpele kruispunt tussen meerdere links.
TransferNode Een complexe kruispunt tussen meerdere links voor het veranderen van bestemmingen.
Connector Een link tussen twee nodes met geen transport tijd. Path Een link waarover entities worden getransporteerd.
TimePath Een link waarover entities worden getransporteerd met vastgestelde transporttijden.
Conveyor Een link dat transportbanden modelleert met ophoping en zonder ophoping. Tabel 7: Bibliotheek Simio
2.2.2 Theory of Constraints
Bij Theory of Constraints(TOC), de ongelimiteerde organisatie, staat het verbeteren van de doorlooptijd centraal. Door de bottlenecks of constraints in een logistieke keten optimaal te exploiteren en alle andere bedrijfsprocessen daaraan ondergeschikt te maken, wordt de efficiency van een voortbrengingsketen als geheel verbeterd. Het is dus belangrijk bij TOC om de totale prestatie van het systeem te verbeteren. De prestatie wordt gemeten met de doorvoer, voorraad en uitgaven van het systeem (Izmailov, 2014). Met de doorvoer wordt hier de snelheid van de gemaakte winst bedoeld. De voorraad zijn alle materialen die in het systeem aanwezig zijn en ook de producten die klaar zijn maar nog wel in het systeem zitten. De Theory of constraints is geïntroduceerd in 1984 door Dr. Eliyahu Goldratt en heeft tegenwoordig een breed toepassingsgebied (Vayvay, Gunay, & Simsit, 2014). Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in de productie, logistiek, bevoorradingsketens, accounting en gezondheid.
TOC maakt gebruik van een cyclus bestaande uit vijf stappen om verbeteringen door te voeren. In figuur 2.9 zijn de vijf cyclus stappen te zien die gebruikt worden.
Figuur 2.9: TOC cyclus (LeanInfo, 2016)
Stap 1 is het identificeren van het knelpunt. Dit is het zwakste schakel in het systeem, wat ook de kracht van het systeem presenteert. De knelpunt wordt vaak geïdentificeerd door grote tussenvoorraden voor een processtap.
Stap 2 is het gedefinieerde knelpunt exploiteren om de maximale capaciteit ervan te benutten. Hiermee wordt bedoeld dat de knelpunt maximaal gebruikt moet worden door het verwijderen van beperkingen.
Stap 3 is het aanpassen van de overige processen aan het knelpunt. Hier moeten de overige processen rekening houden met de productietijden en capaciteit van het knelpunt. Het heeft namelijk geen zin om sneller en meer te produceren dan het knelpunt aankan.
Stap 4 is het uitbreiden van de knelpuntproces om de capaciteit te verhogen. Hierbij wordt de productietijd of de capaciteit van het processtap verhoogt.
Stap 5 is het herhalen van de cyclus. Wanneer het zwakste schakel in het proces geëlimineerd is ontstaat er elders een nieuwe zwakste schakel. Hierdoor wordt het proces van TOC continu herhaald en verbeterd.
2.2.3 Six Sigma
Six Sigma, de perfecte organisatie, reduceert de variatie en productie- en bedrijfsprocessen. Hiermee wordt de foutkans van de producten verkleint. Six Sigma streeft naar een foutkans van 0,00034% (figuur 2.10). Het eerste wiskundige basis van Six Sigma is afkomstig uit ongeveer 1800. Motorola
ontwikkelde dit verder uit tot Six Sigma rond 1980 om kwaliteitsproblemen op te lossen. Er werden namelijk hogere eisen gesteld aan de kwaliteit van de producten. In 1995 werd Six sigma populair na het implementeren bij General Electronics (PQA, 2016). Typerend voor Six Sigma is dat de projecten financieel meetbare resultaten opleveren.
Figuur 2.10: Six Sigma normal distribution (Anderton, 2014)
Tegenwoordig wordt Six Sigma vaak gecombineerd met Lean Management. Dit is eigenlijk het gebruiken van Six Sigma met behulp van de Lean tools. Logistiek, management en kwaliteitsverbeteringen worden hier gecombineerd. Deze methode wordt Lean Six Sigma genoemd. Lean manufacturing wordt ingezet om verspillingen in tijd en materialen te reduceren, en om een vlotte doorstroom te creëren. Tegelijkertijd wordt er met Six Sigma gestreefd naar een goede en constante kwaliteit van de, met Lean afgeslankte, bedrijfsprocessen (Procesverbeteren, 2016). De DMAIC cycle, beschreven in paragraaf 2.1, is een belangrijke tool van Lean Six Sigma.
2.2.4 Total Productive Maintenance
Total Productive Maintenance(TPM), de geoliede organisatie, focust zijn aandacht op machinebereikbaarheid en productiviteit. Bij TPM draait alles om productiviteitsverbetering, met als eerste insteek het optimaliseren van de machinebeschikbaarheid (Procesverbeteren, 2016). De overall equipment effectiveness(OEE) word continu verbeterd. De OEE staat voor beschikbaarheid, prestatie en kwaliteit. 100% OEE betekend een goed product, zo snel mogelijk zonder defecten. TPM werd ontwikkeld vanuit de onderhoudsmanagement en werd als eerst toegepast in Japan. De Japanse toeleverancier in de automobielindustrie "Nippondenso" was het eerste bedrijf in Japan die deze vorm van onderhoud in de gehele organisatie integreerde en verder ontwikkelde. Tegenwoordig is Unilever
een belangrijke trendsetter in Nederland.
TPM streeft naar continu verbeteren en autonoom en gepland onderhoud. Hierbij is het doel om nul fouten, nul verliezen en nul ongevallen te hebben. Wanneer dit op orde is kunnen hier nul voorraden aan toegevoegd worden. Dit is een stuk Lean implementatie in TPM. Tot slot komt er een stuk implementatie van Six Sigma bij wat streeft naar nul defecten. Ook TPM is uitgegroeid tot een proces verbetermethode die breed toegepast kan worden in de industrie.
TPM kent 8 basisactiviteiten om een bijdrage te leveren aan de doelen. Deze activiteiten steunen op een fundament van management en 5s (figuur 2.11). Hieronder zijn de activiteiten verder uitgelegd. Continu verbeteren: Er worden continu vele kleine en effectieve verbeteringen doorgevoerd wat resulteert in een hogere productiviteitsverbetering.
Autonoom onderhoud: Preventie van ongeplande stilstanden en verstoringen door de operators kleinschalig onderhoud te laten uitvoeren. Hierdoor kunnen verstoringen worden voorkomen, wordt de betrokkenheid van operators verhoogd en kan de afstemming tussen de onderhoudsafdeling en productie worden gereduceerd.
