Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | i Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Uitvoeringsgegevens

Uitvoeringsgegevens

DOORONTWIKKELING PRODUCTIE ELEKTRISCHE VOERTUIGEN

- De implementatie van Design For Six Sigma binnen het productieproces van EMOSS –

R.C.M. Biemans

Naam student: Reggie Biemans

Studentnummer: 2043263

Opleiding: Werktuigbouwkunde

Afstudeerperiode: 28-01-2013 t/m 05-06-2013

E-mailadres: reggie.biemans@gmail.com

Naam organisatie: EMOSS B.V.

Adres: Innovatiepark 16

4906 AA Oosterhout

Telefoon: 0162 – 420 005

E-mailadres: info@e-moss.com

Website: www.e-moss.com

Naam praktijkbegeleider: Martijn Noordam

E-mailadres: martijn.noordam@e-moss.com

Begeleider eerste periode: Ben van de Graaf

E-mailadres: ben.vandegraaf@e-moss.com

Naam onderwijsinstelling: Avans Hogeschool

Academie: Technologie en Management

Adres: Lovensdijkstraat 61-63

4818 AJ Breda

Telefoonnummer: 076 – 525 0500

Postadres: Postbus 90.116

4800 RA Breda

Naam docentbegeleider: Niek van Nuijs

Telefoonnummer: 013 – 533 4925 E-mailadres: nacvannuijs@hotmail.nl Afstudeercoördinator: Jo Jacobs Telefoonnummer: 013 – 595 8202 E-mailadres: jhim.jacobs@avans.nl Afstudeerder Afstudeerorganisatie Praktijkbegeleiding Onderwijsinstelling Docentbegeleiding

Pagina | iii Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Voorwoord

Voorwoord

In het kader van de afsluiting van mijn studie werktuigbouwkunde aan Avans Hogeschool te Breda heb ik mijn afstudeerstage mogen volbrengen bij EMOSS BV in Oosterhout. Het document dat voor u ligt is het resultaat van vijf maanden intensief onderzoek, met alle ups en downs die dat met zich mee heeft gebracht. Zo is de probleemstelling van dit rapport tussentijds aangepast, nadat bij een eerste analyse bleek dat er onderliggende problemen speelden binnen het bedrijf die meer aandacht verdienden dan de oorspronkelijke probleemstelling.

Dit rapport is geschreven voor het (technisch) management van EMOSS om te beoordelen of de aangedragen oplossingen vatbaar zijn voor verdere toepassing binnen het bedrijf. Het dient tevens als naslagwerk voor de personen die direct te maken krijgen met de eventuele implementatie van de voorgestelde methode.

Ik wil EMOSS en haar medewerkers bedanken voor de manier waarop ik ben ontvangen en geholpen binnen het bedrijf. Het uitvoeren van dit project was niet mogelijk geweest zonder de input van al het personeel, van directie tot engineering en productiemedewerkers. De samenwerking heb ik dan ook als zeer prettig ervaren.

Bij naam bedank ik nog graag Martijn Noordam voor het geboden vertrouwen en de begeleiding gedurende mijn afstudeerperiode, maar ook Ben van der Graaf voor het aanreiken van de juiste tools in de eerste helft van deze stage. Daarnaast bedank ik Niek van Nuijs voor zijn procesmatige begeleiding van het afstuderen, in naam van Avans Hogeschool.

Oosterhout, juni 2013 Reggie Biemans

Pagina | v Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Samenvatting

Samenvatting

In verband met de opschaling van de productie wil EMOSS BV graag de assemblagetijden van haar elektrische voertuigen inperken. Wanneer dit bereikt wordt kan de doorlooptijd van de voertuigen worden verkort en daalt de kostprijs hiervan. Hiermee kan het bedrijf een betere concurrentiepositie voor zichzelf creëren.

Het eerste project waar deze opschaling op van toepassing is, gaat onder de naam Hytruck. Dit project draait om de conversie van conventioneel aangedreven DAF vrachtwagens naar elektrische voertuigen getypeerd als Ginaf Hytruck.

Het doel van dit rapport is om een plan te presenteren welke de doorontwikkeling van de productie van elektrische voertuigen beschrijft binnen de voor EMOSS BV geldende mogelijkheden. Daartoe zijn de volgende onderzoeksvragen behandeld:

 Wat zijn de oorzaken van de langdurige assemblagetijden van de voertuigen?

 Wat zijn de verbeteringsvoorstellen voor een efficiënter productieproces met in acht name van de kosten en kwaliteit van de voertuigen?

 Wat zijn de voorlopige resultaten van de toepassing van deze verbeteringsvoorstellen op het project Hytruck?

De oorzaken van de lange assemblagetijden zijn vastgesteld door het volgen van het productieproces in de fabriek en het afnemen van interviews met medewerkers binnen EMOSS. De belangrijkste oorzaken zijn samen te vatten in een onrealistische planning, gebrekkige documentatie, het niet aanwezig zijn van (de juiste) materialen en de noodzaak tot handmatige aanpassingen aan de subsystemen op het voertuig.

Om deze oorzaken in een vroeg stadium te elimineren wordt voorgesteld om projecten voortaan aan te pakken volgens een methode die bekend staat als Design For Six Sigma (DFSS). Met deze methode wordt stapsgewijs gewerkt aan het voorkomen van fouten binnen een productieproces.

De eerste resultaten van de toepassing van DFSS op het project Hytruck, gebaseerd op de conversie van DAF vrachtwagens naar elektrische aandrijving, zijn bemoedigend. Door beter rekening te houden met de omgevingsfactoren en risico’s wordt de noodzaak tot handmatige aanpassingen ingeperkt en neemt de betrouwbaarheid toe. Een ander belangrijk speerpunt hierbinnen is de toepassing van Design For Assembly, waarbij een flinke verbetering waarneembaar is. Deze verbeteringen betreffen de vermindering van het aantal onderdelen, het verlagen van de complexiteit, een verbeterde modulaire opbouw en als gevolg van dit alles een sterk versimpelde assemblage.

Ook op het gebied van de klant kwaliteit kritische eisen is een flinke slag gemaakt. Zo kan er nu gebruik worden gemaakt van een rekenmodel om het laadvermogen van door EMOSS opgeleverde voertuigen vooraf te berekenen. Hiermee is bepaald dat de Hytruck vrachtwagens tussen de 72% en 85% van het originele laadvermogen behouden, afhankelijk van de gekozen configuratie.

De aanbeveling luidt om Design For Six Sigma op toekomstige projecten in te gaan zetten voor het productieproces. Verwacht wordt dat de beste resultaten bereikt kunnen worden wanneer deze methode voertuigbreed wordt toegepast, dus niet enkel op de mechanische subsystemen. Voor een duidelijke scheiding tussen de fasen wordt verder aangeraden om een Stage-Gate systeem in te voeren, waarbij iedere fase (stage) wordt gevolgd door een controlepunt (gate).

Daarnaast wordt aanbevolen om een kritische blik te werpen op de inkoop van componenten en materialen, daar de afwezigheid hiervan tot stilstand in de productie heeft geleid. Ook op het gebied van voorraadbeheer valt nog winst te behalen, daar niet altijd precies duidelijk is welk (klein) materiaal op de voertuigen is gebruikt.

Pagina | vii Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Inhoudsopgave

Inhoudsopgave

Uitvoeringsgegevens ... i

Voorwoord ... iii

Samenvatting ... v

Symbolenlijst ... ix

1

Inleiding ... 1

2

Situatiebeschrijving ... 5

2.3 Achtergrond project Hytruck ... 6

2.4 Aanleiding en probleemstelling ... 7 2.5 Doelstelling en onderzoeksvragen ... 7 2.6 Afbakening project ... 8

3

Probleemanalyse ... 11

3.4 Analyse van problemen productieproces ... 13

4

Plan van aanpak ... 19

4.1 Werken aan een structurele oplossing ... 19

4.2 Wat is Six Sigma? ... 19

4.3 Wat is Design For Six Sigma? ... 20

4.4 Waarom Design For Six Sigma? ... 20

4.5 Fasering binnen Design For Six Sigma ... 20

5

Design For Six Sigma binnen EMOSS ... 23

5.1 Wat Design For Six Sigma kan voorkomen... 23

5.2 Fasering voor voorlopige implementatie ... 24

5.3 Checklists op basis van DFSS ... 28

5.4 Aanbevelingen buiten de projectgrenzen ... 29

6

Project Hytruck volgens Design For Six Sigma ... 33

6.1 Initiatie Hytruck ... 33

6.3 Concept Hytruck ... 34 6.4 Engineering Hytruck ... 35 6.5 Validatie Hytruck ... 37 6.6 Evaluatie Hytruck ... 38

7

Conclusies en aanbevelingen ...41

8

Literatuurlijst ...45

Bijlage 1 – Project Management Document ...49

Bijlage 2 – Systeemoverzicht Hytruck ...67

Bijlage 3 – Lay-out productiefaciliteit EMOSS ...67

Bijlage 4 – Definitie fase project Hytruck ...71

Bijlage 4.1 : Quality Function Deployment ... 71

Bijlage 4.2 : Technical Design Specifications ... 75

Bijlage 4.3 : Affinity Diagram ... 87

Bijlage 5 – Concept fase project Hytruck ...89

Bijlage 5.1 : Boundary Diagram ... 89

Bijlage 5.2 : Interacties van Boundary Diagram ... 90

Bijlage 5.3 : Parameter Diagram ... 93

Bijlage 5.4 : Risk Prediction & Validation Plan ... 97

Bijlage 5.5 : Concept CAD tekeningen ... 100

Bijlage 6 – Engineering fase project Hytruck ... 102

Bijlage 6.1 : Critical to Quality ... 102

Bijlage 6.2 : Meetrapport afmetingen en massa ... 104

Bijlage 6.3 : Design for Manufacturing & Assembly ... 108

Bijlage 6.4 : CAD tekeningen definitief ... 110

Bijlage 7 – Validatie fase project Hytruck ... 113

Bijlage 7.1 : Eindige Elementen Methode ... 113

Bijlage 7.2 : Controle berekeningen ... 114

Pagina | ix Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Symbolenlijst

Symbolenlijst

In onderstaande tabel zijn alle symbolen opgenomen welke in dit verslag gebruikt zijn.

Symbool Betekenis Eenheid

a Acceleratie [ m*s-2 ]

aa Constante bij afschuifspanning [ - ]

A Oppervlak [ mm2 ] As Spanningsdoorsnede [ mm2 ] d Diameter, afstand [ mm ] F Kracht [ N ] G Gravitatieversnelling [ m*s-2 ] i Stroom [ A ] l Lengte [ m ] M Moment [ N*m ] m Massa [ kg ] Re Rekgrens [ N*mm-2 ] Rm Treksterkte [ N*mm-2 ] σl Stuikdruk [ N*mm-2 ] σ Standaard deviatie [ - ] s Afstand [ m ] SM Veiligheid [ - ] τa Afschuifspanning [ N*mm-2 ] t Dikte [ m ] U Spanning [ V ] v Snelheid [ m*s-1 ]

In onderstaande tabel zijn alle (overige) subscripties van symbolen opgenomen welke in dit verslag gebruikt zijn.

Subscript Betekenis Bij symbool

aa Achteras d, F

aux Auxiliaries frame F

bat Batterijbakken F

bak Carrosserieopbouw + belading F

max Maximaal min Minimaal mot Motorframe F n Normaal F, P nom Nominaal F, P, T sch Schacht d va Vooras d, F

Pagina | xi Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | 1 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H1 – Inleiding

1 Inleiding

EMOSS BV heeft zich als bedrijf gespecialiseerd in de ontwikkeling van elektrische aandrijflijnen die ingebouwd worden in bussen, vrachtwagens, commerciële voertuigen en taxi’s. Hiermee voorziet het bedrijf in een vraag naar schoner en duurzamer vervoer, met name in de binnensteden waar steeds meer milieuzones worden geïnitieerd.

Bij de conversie van conventioneel aangedreven voertuigen naar elektrische aandrijving loopt het bedrijf echter tegen problemen op van zowel functionele als organisatorische aard. De benoemde problemen tekenen zich voornamelijk af in de lange doorlooptijd die de voertuigen hebben binnen de productiefaciliteit van EMOSS.

Het is voor het bedrijf van groot belang om deze problemen te ondervangen zodat kan worden bespaard op de productie en assemblage van de voertuigen, terwijl de kwaliteit van het product daar niet onder mag lijden. Het directe gevolg van een dergelijke oplossing is dat de productie kan worden opgeschaald en de kostprijs van het eindproduct naar beneden kan worden bijgesteld. Dit alles zal ertoe moeten leiden dat de voertuigen en het bedrijf in zijn algemeen een betere concurrentiepositie verkrijgen. Als praktijkvoorbeeld geldt de opschaling van de productie van de Hytruck. Dit project draait om de conversie van negen DAF vrachtwagens (type LF 45 en LF 55) van conventionele naar elektrische aandrijving. Deze vrachtwagens worden vervolgens ingezet onder het merk Ginaf Hytruck.

Het doel van dit verslag is om een methode te presenteren welke de doorontwikkeling van de productie van elektrische voertuigen beschrijft binnen de voor EMOSS geldende mogelijkheden. Hiertoe zullen de volgende drie onderzoeksvragen worden behandeld:

 Wat zijn de oorzaken van de langdurige assemblagetijden van de voertuigen?

 Wat zijn de verbeteringsvoorstellen voor een efficiënter productieproces met in acht name van de kosten en kwaliteit van de voertuigen?

 Wat zijn de voorlopige resultaten van de toepassing van deze verbeteringsvoorstellen op het project Hytruck?

Allereerst vindt er een inventarisering van het productieproces plaats om de problemen (en oorzaken daarvan) in kaart te brengen. Op basis van deze analyse wordt er in de literatuur gezocht naar een geschikte methode voor de verbetering van het productieproces in zijn algemeen. Als laatste wordt er gewerkt aan de toepassing van deze methode op het project Hytruck, waarvan de eerste resultaten in dit verslag worden benoemd.

Als beperking is aan het onderzoek meegegeven dat de oplossingen integraal van aard moeten zijn en in hoofdlijnen toepasbaar op- en uitwisselbaar met andere typen voertuigen. Hierbij is de aandacht gericht op een viertal mechanische subsystemen, te weten: de accubakken, de bevestiging van accubakken aan het chassis, het motorframe en het auxiliariesframe. De werking van de elektrische aandrijflijn en daarmee ook het voertuig an sich blijven buiten beschouwing.

Om de hoofdvraag van dit rapport te beantwoorden wordt allereerst de situatie beschreven in hoofdstuk 2. Hierin is een korte beschrijving van de organisatie opgenomen, evenals de aanleiding en probleemstelling van het project. Hoofdstuk 3 beschrijft de probleemanalyse, waaronder een beschrijving van het productieproces en de daarbij optredende problemen. In hoofdstuk 4 volgt het plan van aanpak, waarbij de keuze voor Design For Six Sigma wordt toegelicht. Hoofdstuk 5 voorziet in de vraag wat Design For Six Sigma kan betekenen en hoe deze op toekomstige projecten toegepast kan worden. In hoofdstuk 6 wordt de effectiviteit van deze methode bewezen door de toepassing op het project Hytruck. Het daaropvolgende hoofdstuk 7 bevat de conclusies en aanbevelingen.

Pagina | 3 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | 5 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H2 – Situatiebeschrijving

2 Situatiebeschrijving

In dit hoofdstuk wordt de situatie van het bedrijf toegelicht om een beeld te scheppen van de omstandigheden waarin het project wordt uitgevoerd. Daarnaast zal de probleemstelling en de achtergrond van het project verder worden verduidelijkt. Deze informatie is samengesteld met behulp van het Project Management Document, welke in Bijlage 1 is opgenomen.

2.1 Over EMOSS

EMOSS BV (figuur 2-1) is halverwege 2011 opgericht door Frank Verhulst en Bob Bouhuijs, destijds nog onder de volledige naamgeving van Electric Mobility One Stop Shop. Het bedrijf dat begon als een intermediair op het gebied van elektrisch vervoer heeft begin 2012 de focus verlegd naar ontwikkeling en productie in eigen huis.

EMOSS heeft personeel in huis met meer dan een decennium aan ervaring op het gebied van elektrische voertuigen. Dit personeelsbestand komt voort uit het in 2011 failliet verklaarde All Green Vehicles BV. In totaal gaat het om 15 medewerkers die gestationeerd zijn in de productiefaciliteit in Oosterhout (figuur 2-2). De organisatiestructuur is terug te vinden in bijlage 1.

Figuur 2-2 : Productiefaciliteit EMOSS Oosterhout

De producten die EMOSS oplevert worden ingezet door (semi-)overheden en bedrijven en zijn onder te verdelen in vier categorieën: e-powertrain (elektrische aandrijflijnen), e-truck (elektrische vrachtwagens en commerciële voertuigen), e-bus (elektrische bussen) en e-taxi (elektrische taxi’s).

Voor de unieke ervaringen die het bedrijf opdoet met pilot projecten werkt het regelmatig samen met OEM’s zoals Toyota, Volvo, GINAF en DAF. Een mooi voorbeeld van een dergelijk uniek project is de ontwikkeling van de eerste 12 meter lange stadsbus met inductieve lading, welke momenteel als pilot wordt ingezet in de gemeente ’s Hertogenbosch.

2.2 Elektrische voertuigen

Hoewel EMOSS incidenteel werkt aan hybride techniek, ligt de meeste focus op het produceren van 100% elektrische voertuigen. Het bedrijf voorziet daarbij in het ombouwen van conventioneel aangedreven voertuigen. Zaken die daarbij komen kijken bestaan onder andere uit het plaatsen van een elektromotor, batterijpakket, vervangen van componenten afhankelijk van de brandstofmotor, het aanleggen van een draadboom en inregelen van onder andere inverters (omvormers) en chargers (laders).

Accupakket

Accupakket

Elektromotor Inverter Charger

R ad ia teu r Charge plug Po m p (c ) Po m p (d ) 24V accu DC/DC Hoogvoltage (HV) Regeneratief HV Laagvoltage (LV) Koelleiding

Figuur 2-3 : Schematische weergave elektrische vrachtwagen

Een schematische weergave van de ‘werking’ van een door EMOSS opgeleverd voertuig is in figuur 2-3 te zien. Deze figuur bevat hoofzakelijk de componenten die direct of indirect in de elektrische aandrijving voorzien en zodoende qua interacties binnen de projectgrenzen (zie §2.6) optreden.

2.3 Achtergrond project Hytruck

Het eerste voertuig waarop de opschaling van de productie van toepassing is, is de conversie van een DAF LF 45/55 (figuur 2-4) van conventionele naar elektrische aandrijving. Dit voertuig zal in een serie van tenminste negen stuks worden geproduceerd.

De vrachtwagens worden uiteindelijk opgeleverd onder de naam GINAF Hytruck S21## E en zijn verkrijgbaar in de volgende configuraties:

 Bakwagenchassis 4x2;

o Gebaseerd op DAF LF 45 of DAF LF 55; o Gross Vehicle Mass (GVM) van 12, 16 of 18 ton;  Wielbasis tussen 3900 en 5300 mm;

 Batterijcapaciteit tussen 120 en 200 kWh;  Actieradius van 140 tot 230 km.

Figuur 2-4 : DAF LF 45 (l) en DAF LF 55 (r)

Voor deze conversie heeft het bedrijf Studio Mango een concept gemaakt in de vorm van 3D CAD tekeningen van benodigde onderdelen om de elektrische aandrijflijn te bevestigen aan het chassis. Dit concept is gebaseerd op het ontwerp van de MAN e-TGL en zal uitgewerkt moeten worden tot een ontwerp dat geschikt is voor serieproductie op de DAF chassis’. Hiervoor zal het huidige concept worden

Pagina | 7 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H2 – Situatiebeschrijving

geanalyseerd, de opgedane kennis worden verwerkt en het ontwerp zal op deze gronden worden uitgewerkt tot een productiewaardig geheel.

2.4 Aanleiding en probleemstelling

Zoals aangegeven in de inleiding bevindt EMOSS zich op het moment van schrijven in de transitie van prototype ontwikkeling naar (kleine) serieproductie. In deze transitie wordt het bedrijf met het volgende probleem geconfronteerd:

“De huidige producten zijn prototypes die veel assemblagetijd vergen. Hiermee zijn veel (onnodige) kosten gemoeid.”

Aan dit probleem is uiteindelijk de volgende opdracht gekoppeld:

“Onderzoek de mogelijkheid om de productie dusdanig te verbeteren, opdat de assemblagetijd kan worden verkort en de kosten kunnen worden beperkt, zonder dat dit afdoet aan de kwaliteit van het eindproduct.”

Het moge duidelijk zijn wat het belang van EMOSS is om dit project op te starten. Door de assemblagetijd te verkorten kunnen kosten worden bespaard op het personele vlak. Daarnaast wordt hiermee de doorlooptijd in de productiefaciliteit beperkt, waardoor een hogere capaciteit mogelijk wordt.

Als daarbij de kosten van productie / inkoop ook nog kunnen worden beperkt, wordt de kostprijs van het product sterk verlaagd. Onder de voorwaarde dat de kwaliteit van het product er niet onder lijdt, kan EMOSS hiermee een betere concurrentiepositie verkrijgen.

2.5 Doelstelling en onderzoeksvragen

Het doel van de afstudeeropdracht is om een rapport te presenteren welke de doorontwikkeling van de productie van elektrische voertuigen beschrijft binnen de voor EMOSS geldende mogelijkheden. Dit rapport bevat tevens een uitgewerkt voorbeeld welke toepasbaar is op het project ‘Hytruck’.

Om deze doelstelling te behalen zullen de volgende onderzoeksvragen worden behandeld:  Wat zijn de oorzaken van de langdurige assemblagetijden van de voertuigen?

 Wat zijn de verbeteringsvoorstellen voor een efficiënter productieproces met in acht name van de kosten en kwaliteit van de voertuigen?

 Wat zijn de voorlopige resultaten van de toepassing van deze verbeteringsvoorstellen op het project Hytruck?

2.6 Afbakening project

Het project wordt aangevangen met een onderzoek naar de oorzaken van de langdurige assemblage. Daarnaast dient er een tweeledige oplossing geboden te worden voor de problemen. Ten eerste moet er een plan opgesteld worden waar toekomstige projecten aan zouden moeten voldoen. Ten tweede dient dit plan zo ver mogelijk uitgewerkt te worden op het project Hytruck.

De volgende randvoorwaarden zijn gesteld binnen het project:

 Het onderzoek moet gericht zijn op een beperkt aantal mechanische subsystemen, te weten: de accubakken (inclusief bevestiging aan chassis), het motorframe en de bevestiging van de auxiliaries aan het chassis.

 De oplossing moet integraal van aard zijn, zodat een verbetering van de assemblagetijd bijvoorbeeld niet leidt tot een verhoging in kosten of vermindering van kwaliteit.  Het proces verbeteringsplan dient in hoofdlijnen toepasbaar te zijn op alle type

voertuigen in het assortiment van EMOSS, te weten: bussen, vrachtwagens, commerciële voertuigen en taxi’s.

 De oplossingen binnen het ontwerprapport dienen in hoofdlijnen uitwisselbaar te zijn met andere type vrachtwagens.

 De oplossingen moet zowel financieel als organisatorisch binnen de mogelijkheden van EMOSS passen.

Daarnaast is vastgelegd dat de werking van de elektrische aandrijflijn buiten de grens van het project valt. Dit houdt onder andere in dat er geen ruimte is om invloed uit te oefenen op de (keuze / inkoop van) de componenten die de basis vormen van de elektrische aandrijving. Alle invloeden die deze aandrijflijn, inclusief de auxiliaries, heeft op de uitvoering van het project dienen dus gedocumenteerd of anderszins beschikbaar te zijn binnen EMOSS.

De realisatie van de serieproductie valt ook buiten de grenzen van het project, daar deze naar verwachting pas eind mei 2013 van start zal gaan.

Pagina | 9 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | 11 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H3 – Probleemanalyse

3 Probleemanalyse

In dit hoofdstuk wordt de probleemstelling, zoals in het vorige hoofdstuk gedefinieerd, verder uitgediept. Het doel hiervan is het achterhalen van de oorzaken van de problemen.

3.1 Interviews

Bij het in kaart brengen van de huidige situatie en de analyse daarvan zijn gesprekken gevoerd met diverse medewerkers binnen het bedrijf. Zo is er inhoudelijk gesproken met de Chief Technical Officer, de Projectleider, de Controller en productiemedewerkers op zowel mechanisch als elektrisch gebied. Uit deze gesprekken is duidelijk geworden dat een deel van het probleem met de assemblagetijd toegeschreven kan worden aan de noodzaak tot handmatige aanpassingen aan de constructies. Dit houdt bijvoorbeeld in dat er gaten bijgeboord moeten worden, of stukken afgeslepen moeten worden om een constructie passend te maken. Dit heeft niet alleen negatieve gevolgen voor de assemblagetijd, het beïnvloed ook de betrouwbaarheid van het eindproduct; de constructie wijkt immers af van hetgeen ontworpen en geverifieerd is.

Een andere belangrijke oorzaak voor de lange doorlooptijd in de werkplaats is dat cruciale onderdelen op zich laten wachten. Hierdoor ontstaat stilstand in de productiefaciliteit. Buiten het feit dat dit directe negatieve gevolgen heeft voor de totale assemblage tijd, veroorzaakt dit ook een verminderde sfeer op de werkvloer. Het eerste gevolg hiervan is namelijk van psychologisch effect: de werknemers raken enigszins gedemotiveerd omdat ze niet door kunnen werken. Anderzijds weten ze dat deze stilstand uiteindelijk ook ingehaald moet worden, met mogelijk overwerk tot gevolg.

Het laatste probleem wat uit de interviews naar voren kwam, is dat engineering en productie door elkaar heen lopen. Hierdoor worden tijdens de productie nog wijzigingen aangebracht aan de subsystemen op het voertuig. Hoewel dit niet volledig uit te sluiten valt, zeker niet bij prototypes in deze innovatieve markt, is het toch een onwenselijke situatie die zo veel mogelijk dient te worden vermeden.

3.2 Directe kosten

Het doel van dit project is om de kosten van het product te drukken, waarbij gericht wordt op de directe kosten. Onder deze kosten verstaan we de kosten van materialen en uren van personeel die direct toe te wijzen zijn aan een voertuig.

3.2.1 Kosten van materiaal en uitbesteed werk

Voor deze analyse is in eerste instantie gebruik gemaakt van gegevens afkomstig van het project MAN e-TGL. Deze gegevens zijn gekozen omdat het project Hytruck hierop voortborduurt en zodoende grote gelijkenissen vertoont.

Tabel 3-1 : Kostenspecificatie materiaal MAN e-TGL

Type Kosten

Bevestigingsmaterialen € 1.529,84

Uitbesteed metaalwerk € 7.879,23

Uitbesteed coating € 2.037,02

Uitbesteed TIG laswerk € 962,48

Diversen € 1.374,99

De gespecificeerde kosten (tabel 3-1) bestaan grotendeels uit de kosten die ook binnen de grenzen van het huidige project vallen. De onderdelen van de aandrijflijn zijn hierin niet opgenomen, daar dit in principe vaste kosten zijn waar geen invloed op uitgeoefend kan worden binnen de gestelde projectgrenzen.

3.2.2 Kosten van manuren

Om de assemblagetijd van de voertuigen te verbeteren moeten er gegevens bekend zijn van de productie van eerdere voertuigen, om zodoende een uitgangspositie te hebben. Hiervoor is getracht gebruik te maken van de urenregistratie van het personeel dat de assemblage verzorgd, omdat er op dat moment geen relevante doorlopende productie was. Bij de analyse van de urenregistratie kwamen al snel enkele proces gerelateerde problemen aan het licht.

De urenregistratie geschiedt op projectbasis. Dit houdt in dat het personeel haar uren toeschrijft aan een projectnummer, welke is gekoppeld aan de administratie. Hetzelfde projectnummer kon echter gebruikt worden voor meerdere (zelfde type) voertuigen.

Daarnaast worden de uren niet consequent genoeg gespecificeerd om te weten te komen hoeveel tijd er nodig is geweest voor specifieke taken. Een aantal medewerkers specificeert de taken wel, maar in het boekhoudsysteem wordt er enkel onderscheid gemaakt in projecten, niet in werkzaamheden. Hierdoor is niet duidelijk geworden welk aandeel de verschillende taken hebben op de totale assemblagetijd.

Het andere probleem dat speelt is de hoeveelheid relevante informatie. Er is een urenregistratie beschikbaar van twee vergelijkbare trucks die gefabriceerd zijn onder EMOSS. Overige data, bijvoorbeeld van elektrische taxi’s, is technische gezien niet relevant genoeg om mee te nemen in een analyse voor het Hytruck project.

Door bovengenoemde problemen zijn de gegevens uit de urenregistratie niet vatbaar voor (statistische) analyses. Hiervoor is simpelweg te weinig concrete data beschikbaar. Daarom is besloten om de productie van het prototypevoertuig te gaan volgen vanuit de productiefaciliteit.

3.3 Beschrijving productieproces

Na het afnemen van interviews en de analyse van de uren is besloten om het productieproces in kaart te brengen. Dit is beperkt tot zaken die direct of indirect raken aan het mechanische aspect van de conversie. Eerst is een globale beschrijving gemaakt van de conceptuele fase. Daarna is het productieproces vanuit de productiefaciliteit gevolgd.

3.3.1 Concept ontwikkeling

In deze fase zijn afspraken gemaakt over de eisen aan de voertuigen, onder andere bestaande uit het gekozen chassis uit de DAF LF serie, benodigde actieradius en gevraagd laadvermogen. Aan de hand van deze eisen is het project verder vorm gegeven. De eerste stap daarin is het omzetten van de klantwensen en eisen in technische specificaties voor de voertuigen. Hierdoor ontstaat een lijst met benodigde specificaties, bijvoorbeeld op het gebied van vermogen / koppel van de motor en capaciteit van het accupakket.

Deze technische specificaties worden vervolgens omgezet in een lijst van benodigde componenten. Hier wordt onder andere gekozen welke elektromotor in het voertuig dient te worden geplaatst en de hoeveelheid en type batterijen.

3.3.2 Conceptuele invulling

Wanneer de componenten vast staan, wordt de informatie overgedragen aan de tekenafdeling. Op de tekenafdeling worden de componenten verwerkt in CAD tekeningen voor aanpassingen op en aan het chassis van de voertuigen. De tekenafdeling is verantwoordelijk voor het opvragen/opzoeken van

Pagina | 13 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H3 – Probleemanalyse

bijbehorende dimensies en specificaties. Deze gegevens worden gebruikt voor het vervaardigen van de 3D tekeningen van de drie mechanische subsystemen: het motorframe, de accubakken en het auxiliaries frame.

De tekenafdeling verzorgt tevens het opvragen van offertes voor al het metaalwerk. De beslissing over deze offertes ligt bij de betreffende leidinggevende, waarna de tekenafdeling de bestelling definitief plaatst.

3.3.3 Assemblage subsystemen

Vervolgens komt het plaatwerk aan bij de productiefaciliteit van EMOSS in Oosterhout, waarvan de layout in bijlage 2 is opgenomen. Hier worden de delen samengesteld tot een subsysteem in “assembly mechanisch”. Deze dient vervolgens te worden gehecht. Na het hechten worden de subsystemen gepast op het betreffende chassis ( “voertuig #2” red.). Indien er geen rariteiten optreden en het subsysteem dus passend is, kan deze worden afgelast, wederom in het gedeelte “assembly mechanisch”.

Hierna worden de subsystemen extern voorzien van de verschillende type coatings. Ondertussen wordt ook in “assembly auxiliaries” gewerkt aan de assemblage van twee componenten met een speciale koelbehuizing; de inverter en de DC/DC converter.

3.3.4 Assemblage voertuig

Wanneer de onderdelen terug komen van de coaters, worden de subsystemen op het voertuig gemonteerd. Nu worden ook de componenten gepast en gemonteerd, welke voor het grootste deel afkomstig zijn uit “opslag onderdelen”. Klein materiaal ligt opgeslagen in het “magazijn” en wordt voornamelijk gebruikt als grijpvoorraad. Het eerste subsysteem dat in het voertuig ingebouwd wordt is de elektromotor. Hierna wordt het auxiliaries frame opgebouwd, onder andere voor het construeren van het koelleidingwerk.

Gelijktijdig met deze werkzaamheden worden de batterijpakketten samengesteld in “assembly accu’s”. Dit gaat in modules van 12 tot 16 accu’s, welke afzonderlijk in de accubakken worden geplaatst “assembly mechanisch”.

Hierna volgt het afmonteren van het voertuig. Dit gaat voornamelijk om het daadwerkelijk aanleggen van de koelleidingen, maar ook het aansluiten van de kabelboom. Deze taak geschiedt wederom aan het voertuig zelf (“voertuig #2”).

3.4 Analyse van problemen productieproces

De problemen binnen het productieproces zijn talrijk en hebben meerdere oorzaken. Deze paragraaf voorziet voornamelijk in de benoeming van deze problemen.

3.4.1 Planning en onderschatting

De planning rondom het project bleek al snel niet haalbaar te zijn. Dit kan deels toegeschreven worden aan een zekere vorm van onderschatting. In eerste instantie werd gedacht dat het concept van de MAN e-TGL gemakkelijk kon worden geïmplementeerd. Met dit gegeven in het achterhoofd is waarschijnlijk ook de planning opgesteld en zijn er afspraken gemaakt met de klant over oplevering van de voertuigen. Naar nu blijkt was het concept van de MAN toch niet zo gemakkelijk te converteren naar de DAF voertuigen. Het gevolg is een niet haalbare planning met onrealistische doelstellingen op het mechanische gedeelte.

Daarnaast is de volgorde van productie van de voertuigen tussentijds aangepast. Omdat op dat moment al was begonnen met uitwerken van tekeningen voor het voertuig dat origineel als eerste in de planning stond, is besloten deze tekeningen eerst af te maken.

eerste gereed moet zijn, veel later binnen komen dan dat van voertuig #2 (gebaseerd op LF 45).

Een extra pijnpunt hierbij is dat de techniek die in voertuig #1 toegepast wordt sterk afwijkt van de overige voertuigen, daar dit het eerste voertuig is met een GVW van 18 ton welke door EMOSS elektrisch zal worden uitgevoerd.

3.4.2 Communicatie en documentatie

De communicatie en documentatie van afspraken schiet op cruciale momenten tekort. Sommige wijzigingen in ontwerpen worden doorgegeven aan de tekenafdeling, maar vervolgens niet verwerkt. Dit valt toe te schrijven aan een gebrekkige documentatie. Wijzigingen aan het ontwerp dienen niet terloops in een gesprek aangekaart te worden, maar goed gedocumenteerd te worden zodat dit niet vergeten kan worden.

Onder documentatie wordt ook het opstellen van een pakket van eisen geschaard. Deze ontbreekt tussen de engineering- en de tekenafdeling. Hierdoor sluipen er onvolkomenheden in het ontwerp, omdat niet met elke eis rekening gehouden wordt. De kaders en randvoorwaarden van het project zijn dus onvoldoende vastgesteld.

3.4.3 Beslis- en bestelmomenten

Eén van de grootste veroorzakers van de lange assemblagetijd is het niet aanwezig zijn van cruciale materialen of onderdelen. Daardoor ontstaat er stilstand in de werkplaats.

Dit gegeven is toe te schrijven aan de inkoop (het moment van bestellen en daarbij gemaakte afspraken betreffende levering) en goedkeuring (tekenafdeling die wacht op goedkeuring van tekeningen en/of offertes).

Daarnaast is na de start van het project nog een aantal wijzigingen aangebracht op engineering gebied. Zo is pas relatief laat besloten om een zwaardere motor te monteren in voertuigen met een GVW van 18 ton.

3.4.4 Afspraken

Op het gebied van afspraken met toeleveranciers valt ook nog een slag te maken. Een voorbeeld hiervan is terug te vinden in het deksel van de accubakken. De leverancier kon het deksel niet over de benodigde lengte zetten en heeft de eindplaat los bijgeleverd, met extra manuren voor EMOSS (uitzoeken, passen, lassen) tot gevolg.

3.4.5 Conceptontwikkeling

Onder conceptontwikkeling verstaan we de fase waarin oplossingen voor het probleem worden aangedragen en concepten worden uitgewerkt. In deze fase worden de interacties tussen verschillende systemen onvoldoende vastgesteld en/of vastgelegd. Het gevolg hiervan is dat met bepaalde zaken onvoldoende of zelfs geen rekening wordt gehouden, zoals het gebrek aan ruimte voor koelleidingen.

3.4.6 Engineering

Ook bij het uitwerken van concepten voor het prototype worden fouten gemaakt. Onderdelen die niet blijken te passen zijn aan de orde van de dag binnen EMOSS. Dit zijn menselijke fouten, die voor een groot deel met een goede (zelf)controle en gebruik van de juiste hulpmiddelen kunnen worden voorkomen.

Een praktisch voorbeeld hiervan bevindt zich in de accubakken. De accu’s worden per module van 24 accu’s met een bodemplaat en een dekselplaat in de accubak geplaatst. In de bodemplaat was echter geen rekening gehouden met een stuk plaatwerk dat zich tussen de modules bevindt. Hierdoor moest uit alle bodemplaten een hoek van 50 mm geslepen worden om de modules in de accubak te kunnen plaatsen (figuur 3-1).

Pagina | 15 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H3 – Probleemanalyse

Figuur 3-1 : Handmatige aanpassing plaatwerk

Een ander optredend probleem bij het prototype is de volgorde van handelingen. Na het hechten, passen en (af)lassen van de subsystemen zijn deze voorzien van een coating. Pas toen de subsystemen terug kwamen zijn de componenten binnen het subsysteem gepast, waar op één onderdeel een onvolkomenheid is geconstateerd. Een betere volgorde was geweest om de onderdelen op de subsystemen te passen voordat deze gecoat werden.

Pagina | 17 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | 19 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H4 – Plan van aanpak

4 Plan van aanpak

Dit hoofdstuk beschrijft de methode die gekozen is om de aan de hoofdvraag van dit rapport te voldoen.

4.1 Werken aan een structurele oplossing

Om de problemen met de lange assemblagetijd op te lossen zou men het bestaande ontwerp kunnen wijzigen aan de hand van de bevindingen die bij een prototype worden gedaan. Dat is echter geen structurele oplossing en vereist bij ieder nieuw ontwerp veel kosten. Dit komt voort uit het feit dat de kosten van het maken van aanpassing exponentieel oplopen hoe later in het product ontwerp proces deze plaatsvinden (figuur 4-1).

Een betere - meer duurzame - oplossing is om te werken vanaf de bron van het probleem. Hiervoor zal gebruik worden gemaakt van een methode die bekend staat als Design For Six Sigma.

Figuur 4-1 : Kosten van wijzigingen aan product in ontwikkeling

4.2 Wat is Six Sigma?

Six Sigma is een veelomvattend en flexibel systeem om proces- en productverbeteringen aan te brengen. Deze methode is in 1985 voor het eerst toegepast door Motorola en kreeg 10 jaar later bekendheid door het gebruik van de methode binnen het explosief groeiende General Electric.

De term Six Sigma komt voort uit statistische modellen die onder andere bij productie processen worden toegepast. Het duidt er op dat 99,99966% van de producten statistisch gezien foutloos zou moeten zijn, ofwel 3.4 defecte onderdelen per miljoen mogelijkheden (Defects Per Million Opportunities).

Six Sigma tracht de kwaliteit van proces ‘outputs’ te verbeteren door het identificeren en verwijderen van defecten (fouten) en het minimaliseren van variabelen in de productie en bedrijfsprocessen. Het maakt gebruik van een aantal kwaliteitsmanagement methoden en creëert een bedrijfsstructuur van gecertificeerde rollen voor medewerkers (“Champion”, “Black belt”, “Green belt”, etc. ) die zo tot experts worden benoemd op hun specifieke vakgebied.

Six Sigma geïnitieerde projecten volgen een gefaseerde methode welke is geïnspireerd door Deming’s Plan-Do-Check-Act cirkel (Deming, 1989). Deze fasering draagt het DMAIC acroniem:

 Define : Definieer het probleem en het doel.

 Measure: Meet sleutelwaarden van het huidige proces en verzamel relevante data.  Analyse : Analyseer de data en oorzaak-gevolg relaties.

 Improve : Verbeter het huidige proces en voer een pilot uit.

4.3 Wat is Design For Six Sigma?

Design For Six Sigma (DFSS) is een opkomend proces management methode welke sterk gerelateerd is aan het traditionele Six Sigma. Waar de hulpmiddelen van Six Sigma echter gebaseerd zijn op het verbeteren van een bestaand proces, heeft DFSS als hoofddoel de wens van de klant te verwerken in de productontwikkeling. Praktisch gezien gaat Six Sigma bijvoorbeeld uit van bestaande tekeningen en productie als basis van de analyse, terwijl DFSS juist simulaties en parametrische systemen gebruikt om de kosten en prestaties van een nieuw te ontwikkelen product in kaart te brengen.

Kort gezegd staat DFSS dus voor procescreatie in tegenstelling tot procesverbetering van het traditionele Six Sigma.

Om een dergelijk proces op touw te zetten maakt Design For Six Sigma gebruik van een ‘roadmap’ op basis van het DMADV acroniem (Hahn, 2000):

 Define : Definieer het ontwerpdoel dat strookt met de eisen van de klant.  Measure: Meet en identificeer karakteristieken die kritisch zijn voor het product.  Analyse : Analyseer en verwerk de gegevens in conceptontwerpen.

 Design : Werk het concept uit tot een volwaardig product ontwerp.

 Verify : Verifieer het ontwerp, voer tests uit en implementeer het productieproces.

4.4 Waarom Design For Six Sigma?

EMOSS opereert in een innovatieve markt, waar constant nieuwe technieken om de hoek komen kijken. Elk project kent daardoor specifieke nieuwe uitdagingen die elke keer weer een creatieve aanpak vereisen. Design For Six Sigma biedt uitstekende handvaten om deze zaken aan te pakken. Een groot aandeel hiervan komt voort uit het feit dat DFSS verder stroomopwaarts opereert dan andere methoden, zoals het traditionele Six Sigma (Chowdhury, 2003).

DFSS is een beproefde methode welke kneedbaar is naar de behoeften van het bedrijf en specifieke projecten. De keuze voor Design For Six Sigma is er dan ook één voor de lange termijn en voor een brede aanpak.

Het implementeren van Design For Six Sigma binnen het bedrijf zal niet zonder slag of stoot gaan. De methode vereist een behoorlijke tijdsinvestering in het ontwikkelen van handigheid met de verschillende hulpmiddelen die de methode rijk is. Daarnaast is een stevige discipline vereist in het consequent uitvoeren van deze taken binnen nieuwe projecten. Al met al vraagt het extra tijd in de vroege ontwikkeling van een product, om daarmee de daadwerkelijke productie soepeler en sneller te laten verlopen.

Hierbij dient direct opgemerkt te worden dat het daadwerkelijk behalen van het 6σ target een utopie is. Het is de denkwijze van (Design For) Six Sigma die voor verbetering moet zorgen. De toepassing is er dan ook meer gericht om structuur en fasering aan te brengen in het product creatie proces binnen EMOSS.

4.5 Fasering binnen Design For Six Sigma

Het Product Creatie Proces (PCP) binnen Design for Six Sigma welke op basis van literatuuronderzoek tot stand is gekomen, wordt onderverdeeld in 6 fasen (figuur 4-2): initiatie, definitie, concept, engineering, validatie en evaluatie (Paccar, 2012). In elk van deze fasen worden hulpmiddelen toegepast om te komen tot een product dat zo veel mogelijk aan de theorie van Six Sigma voldoet.

Figuur 4-2 : Fasering binnen Design For Six Sigma

Pagina | 21 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

Pagina | 23 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H5 – Design For Six Sigma binnen EMOSS

5 Design For Six Sigma binnen EMOSS

In dit hoofdstuk staat beschreven wat de Design For Six Sigma methode binnen EMOSS kan betekenen en hoe deze toegepast dient te worden.

5.1 Wat Design For Six Sigma kan voorkomen

Eerder in hoofdstuk 3 zijn de problemen van het productieproces binnen EMOSS beschreven. Constatering is de eerste stap, maar veel belangrijker is het voorkomen van deze problemen. In deze paragraaf komt aan bod op welke wijze Design For Six Sigma de eerder genoemde problemen kan voorkomen.

5.1.1 Planning en onderschatting

De projectplanning binnen EMOSS schiet duidelijk tekort. Design For Six Sigma schrijft voor dat historische gegevens moeten worden geanalyseerd voor het opstellen van de planning. Deze gegevens zijn echter onvoldoende aanwezig binnen EMOSS.

De geconstateerde onderschatting binnen EMOSS is een menselijk probleem, maar kan deels voorkomen worden door een veelzijdig team samen te stellen en een project kick-off te houden. Door iedere vakspecialist om zijn input te vragen betreffende de projectdefinitie en de (voorlopige) projectplanning kan beter worden vastgesteld of de gestelde doelen haalbaar zijn.

5.1.2 Communicatie en documentatie

De toepassing van Design For Six Sigma is ook van betekenis op het gebied van communicatie en documentatie. Ieder project zal moeten worden beschreven in een Technical Design Specification document. Dit document beschrijft de kaders van het project, inclusief pakket van eisen.

Waar in het verleden nog wel eens ontwerp wijzigingen in opdracht van engineering verloren zijn gegaan, moet dat met DFSS voorkomen kunnen worden. Om een ontwerp wijziging te initiëren moet namelijk een document aangemaakt worden met de details van de wijziging, welke afgetekend dient te worden.

5.1.3 Beslis- en bestelmomenten

De inkoop van onderdelen valt buiten de grenzen van dit project. Hierdoor blijft het in deze beperkt tot de constatering van het probleem, met daarbij het advies om de bestelmomenten goed onder de loep te nemen. Dit zal in goed overleg plaats moeten vinden met de projectplanner.

Op het gebied van de beslismomenten valt met behulp van Design For Six Sigma wel iets te verbeteren. Gesteld kan worden dat beslissingen beter genomen kunnen worden wanneer een grote hoeveelheid data aanwezig is. Deze data is hetgeen DFSS van andere methoden onderscheidt.

5.1.4 Afspraken

Afspraken met externe partijen dienen in een Supplier Signoff te worden vastgelegd. Hiermee worden beloftes en garanties afgedekt. Een deksel voor een accubak die niet door de leverancier gezet kan worden behoord hiermee tot het verleden, aangezien er op tijd gekozen kan worden voor een alternatief.

5.1.5 Conceptontwikkeling

Conceptontwikkeling vormt een zeer belangrijk deel van Design For Six Sigma. Het is immers in deze fase dat fouten moeten worden vermeden. Daarom begint de conceptontwikkeling met het definiëren van de eisen, wensen en interacties met andere systemen. Hiermee kan bijvoorbeeld voorkomen worden dat er onvoldoende rekening wordt gehouden met de aanleg van koelleidingen.

5.1.6 Engineering

Door het consequent doorlopen van de engineering fase kunnen de ontwerpen van EMOSS op veel gebieden worden verbeterd. Voorgesteld wordt om alle ontwerpen te onderwerpen aan de Design For Manufacturing & Assembly methode. Hiermee kan bijvoorbeeld het aantal onderdelen worden verminderd, waardoor de assemblagetijd afneemt.

Verder dient er ook gewerkt te worden aan het toepassen van Geometrische Product Specificaties. Hiermee moeten functionele en realistische toleranties aangebracht worden, waarmee het niet passen van onderdelen tot het verleden moet behoren.

5.2 Fasering voor voorlopige implementatie

In deze paragraaf wordt de fasering van Design For Six Sigma toegelicht. De genoemde stappen binnen de fasering zijn in principe mogelijk om direct te implementeren binnen EMOSS. Stappen en hulpmiddelen die nog niet direct toepasbaar zijn, bijvoorbeeld door het gebrek aan data, zijn hierbij buiten beschouwing gelaten. Wel wordt aanbevolen om deze stappen zo snel mogelijk op volgende projecten te introduceren.

5.2.1 Initiatie

De eerste stap binnen Design For Six Sigma is de initiatie (figuur 5-1) van een project. Een project wordt aangevangen omdat er een kans wordt waargenomen in de markt. Op basis van deze kans wordt er een idee gevormd. Er zal een verkennend onderzoek plaats moeten vinden naar de behoeften van de consument. Het doel hiervan is om voor de consument een product of dienst te kunnen ontwikkelen, wat hetgeen dat eventueel al verkrijgbaar is overstijgt.

Figuur 5-1 : Stappen binnen Initiatie fase

Projectdefinitie

De projectdefinitie vormt een beschrijving van het idee, bijvoorbeeld een nieuw te ontwikkelen voertuig of de verbetering van een bestaand voertuig. Uit deze definitie rollen ook de eerste cruciale doelen van het project.

Beoordelingen

Het doel van de beoordelingen op technisch gebied is om de haalbaarheid van het project in te schatten, bijvoorbeeld de produceerbaarheid van het product. De eerste financiële raming bestaat uit de te verwachten investeringen en de baten. Uit deze beoordeling volgt ook een globale planning (tijdsinvestering) en organisatie (personeel) voor het project.

Marktonderzoek

Een project volgens Design For Six Sigma is pas geslaagd als deze aansluit bij de wensen van de consument. Om deze wensen te bepalen dient een gedegen marktanalyse uitgevoerd te worden.

5.2.2 Definitie

De ideeën uit de initiatie worden in de definitie fase (figuur 5-2) verder getoetst en uitgewerkt tot concepten. Buiten de behoeften van de consument wordt er nu ook gekeken naar de (technische) mogelijkheden om aan deze behoeften te voldoen. De concepten bestaan uit een beschrijving en/of visualisatie van de vorm, functies en eigenschappen van het eindproduct.

Initiatie

Beoordeling •Financieel •Technisch

Markt-onderzoek

Pagina | 25 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H5 – Design For Six Sigma binnen EMOSS

Figuur 5-2 : Stappen binnen Definitie fase

Project kick-off

Tijdens de project kick-off meeting dienen de vakspecialisten aanwezig te zijn om hun ideeën te uiten omtrent de haalbaarheid van het project en de planning.

Eisen

De klanteisen en wensen voortkomend uit het marktonderzoek dienen nu gekoppeld te worden aan technische ontwerpspecificaties met behulp van Quality Function Deployment (QFD). Verder wordt er gewerkt aan het Technical Design Specification document waarin alle eisen en wensen, maar ook bijvoorbeeld wet- en regelgeving, zijn opgetekend.

Concept generatie

De concept generatie bestaat uit een brainstormsessie waarin oplossingen worden bedacht voor de uitdagingen waar het project voor staat. Daarnaast kan er gewerkt worden aan een functionele decompositie van het product. Het eindproduct van deze fase is een aantal concepten, welke de oplossingen beschrijven of visueel weergeven.

Door de toepassing van bijvoorbeeld de Pugh (Pugh, 1996) of Kesselring methode (de Beer, 2009) volgt een selectie van het meest geschikte concept.

5.2.3 Concept

In de concept fase (figuur 5-3) wordt, in tegenstelling tot wat de naam wellicht doet vermoeden, niet gewerkt aan de concept generatie. Concept generatie komt immers al terug in de definiërende fase. Wel worden hier de concepten afgewogen en dient het beste concept uitgewerkt te worden. Hiertoe dient het product en de omgeving waarin het zich begeeft uitgebreid vast te worden gesteld, inclusief de risico’s die hierbij op kunnen treden. Hierbij worden ook de contouren van het productieproces duidelijk, waarbij bepaald wordt welke handelingen intern kunnen worden uitgevoerd en welke diensten of materialen er ingekocht moeten worden. Voor deze externe diensten en materialen kan in deze fase ook een selectie worden gemaakt van partners en leveranciers.

Figuur 5-3 : Stappen binnen Concept fase

Concept selectie

De concepten uit de vorige fase moeten worden getoetst aan de eisen, wensen en technische specificaties.

Diagrammen opstellen

Om het concept duidelijk in kaart te brengen worden diverse diagrammen opgesteld. Met het Boundary

Diagram worden de grensinteracties vastgelegd van de subsystemen onderling en met de omgeving. Het

parameter diagram zorgt voor een overzicht van de werking van het subsysteem en alle invloeden die hierop uitgeoefend (kunnen) worden.

Definitie

Eisen: •QFD •Technische eisen Concept generatie: •Brainstorm •Functieanalyse •Concepten

Concept

Risico’s

In deze fase worden de eerste generieke risico’s vastgesteld. Belangrijk daarbij is voornamelijk hoe er verder in het proces rekening gehouden gaat worden met deze risico’s, het zogenaamde validatie plan.

Productieplanning

In deze stap wordt vastgelegd hoe de productie vormgegeven gaat worden. Dit bestaat ten minste uit de toewijzing van materiaal, machines en manuren aan de diverse taken. Eventueel kan er ook een eerste inschatting van het inkoopproces worden gemaakt, waarvoor leveranciers geselecteerd worden.

Concept (CAD) tekening

De concept fase wordt afgesloten met een concept CAD tekening waarin alle componenten zijn vastgelegd.

5.2.4 Engineering

Het afgewogen concept dient nu uitgewerkt te worden tot een productiewaardig ontwerp in de engineering fase (figuur 5-4). Waar de eerder doorlopen fasen voornamelijk voorzien in het documenteren van de randvoorwaarden, wordt dit nu in de praktijk gebracht. De globale schetsen en tekeningen worden in deze fase uitgewerkt en voorzien van de benodigde details.

Figuur 5-4 : Stappen binnen Engineering fase

Product controle

Tijdens deze (voorlopige) productevaluatie wordt gekeken of alle kwaliteit kritische eisen (Critical to Quality) voldoende zijn afgedekt. Ook wordt gecontroleerd wat de risico’s zijn met behulp van een Failure

Mode & Effect Analysis. Afhankelijk van onder andere de restrisico’s kan er worden gewerkt aan het

opzetten van experimenten met behulp van Design of Experiments.

Productontwikkeling

Op het gebied van productontwikkeling dient er een Design For Manufacturing & Assembly analyse uitgevoerd te worden. Hiermee worden de juiste productiemethoden geselecteerd en wordt de

assemblage zo eenvoudig mogelijk gemaakt. Met behulp van Geometrische Product Specificaties dienen

de functionele vorm-, plaats- en maattoleranties te worden vastgesteld. Dit alles komt samen in de definitieve CAD- en werktekeningen.

5.2.5 Validatie

Nu het definitieve ontwerp is vastgesteld kunnen de eerste resultaten en risico’s worden geëvalueerd in de validatie fase (figuur 5-5). Wanneer deze voldoende zijn afgedekt wordt overgegaan tot de productie van het prototype. Met behulp van (de productie van) het prototype kunnen de aannames worden gecontroleerd omtrent het proces en het eindproduct.

Figuur 5-5 : Stappen binnen Validatie fase

Engineering

Validatie

Pagina | 27 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H5 – Design For Six Sigma binnen EMOSS

Risicovalidatie

Een belangrijk onderdeel van de validatie is het controleren van de (rest)risico’s en de resultaten die zijn bereikt om risico’s af te vangen. Hiervoor dient teruggekoppeld te worden naar het risico validatie plan.

Productvalidatie

De productvalidatie kan plaatsvinden aan de hand van het prototype. Daarmee kunnen diverse testen worden gedaan. Bepaalde zaken kunnen echter ook gesimuleerd worden. Verder dient er een capability (bekwaamheid) en reliability (betrouwbaarheid) analyse gemaakt te worden.

Procesvalidatie

Met het Proces Control Plan wordt het productieproces gevalideerd. Waar nodig kunnen nog aanpassingen worden gedaan om het proces bij te sturen.

5.2.6 Evaluatie

De evaluatie fase (figuur 5-6) vormt de afsluiting van het project. Hierbij zal het product worden gelanceerd in de markt en worden de resultaten van het project geëvalueerd.

Figuur 5-6 : Stappen binnen Evaluatie fase

Markt introductie

Voor deze stap is overgegaan tot de daadwerkelijke productie van het eindproduct. Er kan nu gewerkt worden aan de introductie op de markt, door het uitvoeren van de commerciële- en marketingplannen.

Project afsluiting

De project afsluiting wordt bekrachtigd met het sluitdocument en de afsluitende meeting waarin de opgedane ervaring wordt geëvalueerd. Het proces wordt geëvalueerd door ervaringen uit te wisselen over wat er in de toekomst beter moet. Ook op financieel gebied dient er het een en ander gedocumenteerd te worden.

Nazorg

Nazorg is een stap die doorlopend plaats vindt na de introductie in de markt. Hierbij dient ondersteuning te worden verleend aan de consument. De handelingen in deze stap dienen ook goed te worden gedocumenteerd, daar het veelal informatie bevat over bijvoorbeeld onderhoud, garantie en aansprakelijkheid.

Evaluatie

Project afsluiting: •Proces

5.3 Checklists op basis van DFSS

Om de Design For Six Sigma methode binnen EMOSS te implementeren is voor toekomstige projecten gewerkt aan een stappenplan, gebaseerd op de fasering van het Product Creatie Proces (tabel 5-1).

Tabel 5-1 : Checklist voor het Product Creatie Proces binnen EMOSS

Doelen Overwegingen Hulpmiddelen Deliverables

Ini ti a ti e - Identificeer de kans - Initieer het project - Ontwikkel het kader

- Verantwoord de tijdsbesteding

- Wie is de klant? - Wat is de scope van het project?

- Hoe beïnvloed het product de strategie? - Wat voor relevante ervaringen zijn toepasbaar? - Markt onderzoek - Klant interviews - Benchmarks - Process Capability database - Garantie en aansprakelijkheid analyse - Beschrijving van de kansen

- Markt en klant research - Analyse en verantwoording project - Projectgrenzen - Projectplanning Defi ni ti e - Bepaal de klantwensen - Bepaal de ontwerpvereisten - Beschrijf de samenhang hiervan - Beschrijf de manier van meten

- Wat zijn de targets? (kwaliteit,

betrouwbaarheid, kosten, gewicht etc.) - Hoe zijn wensen, ontwerpvereisten en targets tot stand gekomen? - Quality Function Deployment (QFD) - Systeem analyse - Functie analyse - Functie decompositie - Boomdiagrammen - Rangschikking klantwensen - Rangschikking ontwerpvereisten - Voorlopige targets voor kritieke vereisten - Lijst van prestatie targets C onc e p t - Bepaal de afwegingscriteria - Ontwikkel diverse concepten - Toets de concepten aan de criteria - Selecteer het beste concept - Identificeer en beperk potentiele risico’s - Welke concepten zijn er afgewogen? - Hoe is het beste concept gekozen? - Wat voor aannames zijn er gedaan? - Wat zijn de risico’s en hoe te beperken? - Wat heeft er invloed op het concept? - Concept selectie - Boundary diagram - P-diagram - Risico voorspelling - Risico validatie - Computer Aided Design (CAD) - Beschrijving van de concepten

- Lijst van aannames - Verantwoording conceptkeuze - Overzicht interacties - Overzicht parameters - Preliminaire risico’s en risicobeperking - Concept tekening Engi ne e ri ng - Elimineer fouten - Kosteneffectieve toleranties gebruiken - Voorspel fouten, onderhoud en levensduur - Update risico’s

- Hoe is het concept uitgewerkt? (toleranties, targets) - Wat is er gedaan tegen assemblage en productiefouten? - Zijn er restrisico’s? - Design For Manufacturing & Assembly (DFMA) - Design of Experiments (DoE) - Failure Mode & Effect Analysis (FMEA) - Eindige Elementen Methode (EEM) - Beschrijving van resultaten (DFMA, prestaties) - Ontwerp- en samenstellingstekening - Prestatie voorspelling - Beschrijving (rest)risico’s Va li d a ti e - Test en valideer de voorspellingen - Controleer product prestaties met ontwerpvereisten - Update risico’s - Wat is er gedaan om voorspellingen te valideren?

- Voldoet het aan de ontwerpvereisten? - Zijn er restrisico’s? - Tests (proto/pilot) - Prestatie / onderhoud analyses - FMEA (ontwerp / proces) - Proces controle

- Ontwerp validatie plan - Resultaten van te behalen targets

- Productie controle plan - Beschrijving (rest)risico’s Eva luat ie - Documenteer project activiteiten - Evalueer product prestaties - Evalueer project

- Voldoet het product aan de eisen? - Hoe accuraat waren de voorspellingen? - Wat moet er anders in de toekomst? - Garantie en aansprakelijkheid analyse - Proces controle - Project sluitdocument - Proces evaluatie - Document met resultaten (prestatie, kwaliteit, kosten, etc.)

Pagina | 29 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen

H5 – Design For Six Sigma binnen EMOSS

5.4 Aanbevelingen buiten de projectgrenzen

Binnen dit project is bewust gekozen voor Design For Six Sigma. Deze deels technisch bedrijfskundige methode staat met haar hulpmiddelen zeer dicht bij de techniek. De methode heeft echter ook raakvlakken met zaken die net buiten de projectgrenzen liggen. Daarbij wordt dan ook aanbevolen om op een hoger niveau te kijken naar de processen binnen het bedrijf.

5.4.1 Design For Six Sigma op voertuig niveau

Design For Six Sigma voorziet in het aanpakken van een product ontwerp om daarmee de doorlooptijd en kosten te beperken en onderwijl de effectiviteit en kwaliteit van het product te verbeteren. Dit alles heeft als doel om de wensen van de klant te vervullen (Tennant, 2002).

Die klantwens komt echter onvoldoende naar voren binnen de vooraf gestelde grenzen van dit project. Bij de beperking tot de vier mechanische subsystemen is gebleken dat hier weinig concrete waarden aan meegegeven konden worden. Juist daarom is de aanbeveling gedaan om Design For Six Sigma op het totale voertuig toe te gaan passen. Op voertuigniveau zijn de wensen van de klant namelijk veel beter in kaart te brengen, zoals op het gebied van actieradius, laadgewicht, technische levensduur en economische levensduur.

Wanneer deze klantwens duidelijk in beeld is gebracht, kunnen hier ook eenvoudig targets aan meegegeven worden. Het wordt zodoende mogelijk om bijvoorbeeld de kostprijs en het voertuiggewicht vooraf te bepalen. Ook op het gebied van service, onderhoud, garantie en aansprakelijkheid kunnen stappen gemaakt worden, wanneer duidelijk is wat de risicovolle componenten zijn op het volledige voertuig.

5.4.2 Stage-Gate systeem

Een methode die goed samen kan gaan met Design For Six Sigma is het Stage-Gate Systeem (Cooper, 1990), zoals weergegeven in figuur 5-7. Deze methode schrijft voor dat de kwaliteit van een product valt of staat met de kwaliteit van het proces. Om het proces gestructureerd en succesvol te laten verlopen wordt gebruik gemaakt van zogenaamde stage-gates. Na iedere fase (stage) dient er controle plaats te vinden (gate), waarbij een Go/No-Go/Hold/Recycle beslissing wordt genomen.

Idea

Gate 1 Stage 1 Gate 2 Stage 2 Gate 3 Stage 3 Gate 4 Stage 4 Gate 5 Stage 5

Review Initial screening Interim

approval Approve project

Review development result Product release First quick investigation Detailed investigation Development Testing & validation Full product launch

Figuur 5-7 : Stage-Gate systeem, naar Cooper (1990)

De gates vormen in dit geval een evaluatiemoment binnen het proces. Hierbij dient te worden besloten of het project doorgang moet vinden (Go), moet stoppen (No go), in de ijskast wordt gezet (Hold), of de fase opnieuw uitgevoerd dient te worden (Recycle). Het nemen van deze beslissingen is de verantwoordelijkheid van de gatekeeper, een leidinggevend persoon op het betreffende gebied.

5.4.3 Gebruik van toegewijde software

Op een aantal cruciale punten binnen het procesmanagement mist de juiste software om de diverse taken gestructureerd te laten verlopen. Een eerste punt waarop deze aanbeveling van toepassing is, is de projectplanning. Binnen EMOSS werd hierbij gebruik gemaakt van Microsoft Excel, maar dit is verre van ideaal. Ook opensource software (Gantt Project) welke gebruikt is voor dit project is niet toereikend voor grotere, complexe projecten. Hiervoor wordt aanbevolen om gebruik te gaan maken van Microsoft

Project (of vergelijkbaar).

Een ander product van Microsoft dat goed van pas zou komen (maar niet cruciaal is) in de verdere professionalisering is Microsoft Visio, voor het maken van schematische weergaven. Tot op heden is ook dit gebeurt met behulp van Microsoft Excel of zelfs Word, maar die zijn niet flexibel genoeg voor de complexere schema’s.

Ook vallen er aanbeveling te doen voor het gebruik van software dat al wel aanwezig is. EMOSS maakt gebruik van EXACT als Enterprise Resource Program (ERP). Dit programma wordt echter onvoldoende benut om er de vruchten van te kunnen plukken. Het ERP-systeem wordt namelijk uitsluitend toegepast voor de boekhouding.

Het voorstel is om het gebruik uit te breiden naar een systeem dat in de benodigdheden van meerdere afdelingen voorziet, onder andere door urenregistratie en voorraadbeheer. Dit hoeft niet per se in EXACT te zijn, omdat het gebruik hiervan als zeer lastig wordt omgeschreven. Hier zal dus verder onderzoek naar plaats moeten vinden, daar een goed ERP systeem een zeer complex product is waar de nodige kennis voor vereist is.

De laatste aanbeveling betreffende de software omvat het 3D CAD programma dat door EMOSS, maar ook door het extern ingehuurde ontwerpbureau, wordt toegepast. Het betreft hierbij SolidWorks, waarbij zich twee problemen voordoen. Het eerste probleem is dat de versie van EMOSS achterloopt bij die van het ontwerpbureau. De tekeningen van SolidWorks zijn niet ‘backwards compatible’ met eerdere versies van het programma, waardoor een omweg nodig is om de tekeningen bij EMOSS in te laden. Het nadeel hiervan is dat de tekeningen hierdoor niet, of met veel moeite, aan te passen zijn.

Tevens aan het gebruik van SolidWorks gekoppeld is de afwezigheid van versiebeheer. Voor documenten is deze mogelijkheid wel ingebouwd door het gebruik van Sharepoint. De bestanden die SolidWorks voortbrengt zijn hier echter niet voor geschikt, waardoor het versiebeheer aankomt op de bestandsbenaming die de gebruiker er aan geeft. In deze situatie ligt het maken van fouten op de loer. Een module beschikbaar voor SolidWorks, genaamd PDMWorks, kan voorzien in de oplossing van dit probleem.

Pagina | 31 Doorontwikkeling productie elektrische voertuigen