Polca – een haalbare kaart?
Onderzoek naar aanvullingen en veranderingen van zowel Polca als het productieproces
van Variass voor het verkrijgen van betrouwbare productiedoorlooptijden
Polca – een haalbare kaart?
Onderzoek naar aanvullingen en veranderingen van zowel Polca als het productieproces van Variass voor het verkrijgen van betrouwbare productiedoorlooptijden
Auteur: Ing. Hendri Kortman
s1656546
Bedrijf: Variass Electronics Cereslaan 4 9641 MJ Veendam
Begeleider Variass Electronics: Ing. Mariska Kleiker-Buitenhuis CPIM
Eerste begeleider Rijksuniversiteit Groningen: Dr. Jan Riezebos
Tweede begeleider Rijksuniversiteit Groningen: Drs. Erik Soepenberg
Voorwoord
Voor u ligt het resultaat van het afstudeeronderzoek dat is uitgevoerd bij Variass Electronics te Veendam in de periode van april tot en met september 2010. Deze scriptie vormt de afsluiting van enerzijds de masteropleiding Technology Management aan de Rijksuniversiteit Groningen en anderzijds van mijn studerende leven. Tijdens verschillende studies heb ik intensief kennis opgedaan op een verscheidenheid aan vakgebieden, waarbij het verbeteren van processen een primair interessegebied vormt. Dit vakgebied heb ik bij Variass uit mogen diepen en ik hoop dat dit onderzoek een zinvolle bijdrage gaat leveren aan Polca-transformatie van Variass.
Ik wil graag mijn afstudeerbegeleider van de RuG, dr. Jan Riezebos, bedanken voor het vrijmaken van tijd en energie om dit project te begeleiden. Ook zijn inhoudelijke Polca-kennis is van grote waarde geweest voor mezelf, dit project en uiteindelijk Variass. Dankzij uw praktische en wetenschappelijke instelling was een succesvolle samenwerking mogelijk. Als tweede wil ik de tweede begeleider drs. Erik Soepenberg bedanken voor zijn tijd en feedback.
Ook wil ik mijn dank uitspreken naar Mariska Kleiker, mijn begeleidster binnen Variass. Vanaf het begin was er goed, prettig en professioneel contact waardoor een goed afstudeeronderzoek mogelijk was. Daarnaast wil ik je via deze weg nogmaals bedanken voor het lanceren van mij als werknemer waardoor ik, nog voordat ik ben afgestudeerd, verzekerd ben van een baan bij Variass.
Emmie, bedankt voor je luisterende oor, je adviezen en vooral je vertrouwen in mij. Zonder jou was ik wellicht nooit begonnen aan de weg die loopt via de universiteit naar uitgebreide mogelijkheden op zowel persoonlijk vlak als op de arbeidsmarkt. He rerenga tahi!
Management Summary
This research is executed for Variass Electronics, a system supplier for electronics located in Veendam. The scope of this research is the production process at the Assembly-department and the problem definition is as follows:
Which factors in the four subareas influence the reliability of the production throughput times and how should the Polca-system be altered to obtain a reliable production after implementation?
Reliability is defined as the degree to which the planned throughput times are realized. Theory, earlier research and practical acquaintance make Variass believe that Polca is the most suitable material control system to acquire a reliable production. Polca is an acronym for Paired Overlapping Loops of Cards with Authorization which means that authorization from a destination cell (by a Polca-card) is needed for production. Although Polca seems suitable, a Polca-scan (2010) and an internal evaluation highlighted some aspects which have to be dealt with before implementation. These are categorized in four subareas: process times and batch sizes (1), capacity requirements (2), control of the Quality Assurance-station (3) and the role of the Planning department (4). The Diagnose phase of the Diagnose-Design-Change-model (Prins, 2008) is used to identify and examine the main- and subproblems. The Design phase introduces a redesign of the problem’s root causes which eventually leads to a Polca-design for Variass.
Diagnose phase
The main problem is the unreliable production throughput times realized at the Assembly-department which is influenced by the four subproblems.
The functional problem in subarea 1 is the limited workability of orders with a large workload (>80 hours) and prototypes at both the Planning and Assembly department. The limited workability of large orders is caused by the large sized batches while the workability of prototypes is diminished by its unpredictability. The process Final Assembly (FA) is the reason that a proto-order stands still relatively frequent and long.
Subarea 3 focuses at the Quality Assurance (QA) station where the functional problem is, again, unreliable throughput times. One of the causes is that the determination of priorities doesn’t take the workload of a batch into account. This results in the fact that the input of work to QA is unable to consider available capacity. This lack of insight in the workload also leads to the third cause, the timely signaling of capacity issues. The last factor, which needs further research, is the difference between the planned and realized amount of direct hours at the Test department. The problem in the fourth subarea is a reduced output of the Planning department after implementation of Polca. Research reveals that this is an incorrect perception of reality and during this research the perception partly changed. As a result, the Lean Team Planning is convinced that the workload at the Planning department will not significantly increase.
Design phase
By formulating solutions (redesign) to each of the subproblems, the existing production process and the Polca-system is altered in such a way that a reliable production can be realized.
First, it is recommended that orders with a large workload should be split in smaller batches. Polca limits the workload on the shopfloor by using Polca-cards with a workload of 16 hours per card. Calculation reveals that this results in about 90 cards at the Assembly department.
Second, by adjusting the prototype-definition and disconnecting FA from regular production (by determining availability of assembly instructions), the problem in subarea 1 will be reduced. Third, to increase flexibility at Mounting, order splitting is made possible by making use of a standard setup and the investment in a light guided assembly station for large orders. Flexibility at the Solder-workstation is increased by introducing mobile tables between the solder-lines. Fourth, the order release should take the workload at Mounting and Solder into account. Next, it is advised to use more Polca-cards between the warehouse (MAGV) and MS than strictly necessary. Finally, the use of a developed workload-tool visualizes the utilization of both processes. These last two suggestions will give the foreman more space to balance the workload. A fifth recommendation is the use of a supermarket-system for QA. By applying a certain amount of squares on the floor where carts with work can be placed, capacity signaling is secured. It is advised to install two lines: one for carts with a workload of more than four hours (one square) and one line for the others (nine squares). If a cart fills the last available square in the line, extra capacity is needed to ensure the cart is handled within four hours.
Inhoudsopgave
Voorwoord...3 Management Summary ...4 Inhoudsopgave ...6 Gebruikte afkortingen ...8 1. Inleiding ...92. Variass en haar processen ... 10
2.1 Introductie Variass ... 10
2.2 Productiesituatie ... 11
2.3 Onderzoeksmethodiek ... 13
DIAGNOSE
3. Probleembepalende fase – hoofdprobleem... 183.1 Pluriforme beschrijving/ oriëntatie... 18
3.2 Problemen/ klachten uit de organisatie... 19
3.3 Functionele of instrumentele klachten ... 19
3.4 Doelprobleem... 20
3.5 Perceptieprobleem... 21
3.6 Systeem en systeemdoel... 23
3.7 Belanghebbenden analyse ... 24
3.8 Conclusie probleembepalende fase hoofdprobleem ... 24
4. Diagnose deelprobleem 1 – Bewerkingstijden en batches... 24
4.1 Probleembepalende fase – deelprobleem 1 ... 24
4.2 Probleemverklarende fase – deelprobleem 1 ... 24
5. Diagnose deelprobleem 2 – Mens- en capaciteitsbehoeftes ... 24
5.1 Probleembepalende fase – deelprobleem 2 ... 24
5.2 Probleemverklarende fase – deelprobleem 2 ... 24
6. Diagnose deelprobleem 3 – Aansturing QA ... 24
6.1 Probleembepalende fase – deelprobleem 3 ... 24
6.2 Probleemverklarende fase – deelprobleem 3 ... 24
7. Diagnose deelprobleem 4 – Planning ... 24
ONTWERP
8. Resultaten Diagnose ... 24
8.1 Deelgebied 1 - bewerkingstijden en batchgroottes... 24
8.2 Deelgebied 2 - mens- en capaciteitsbehoeftes... 24
8.3 Deelgebied 3 - aansturing QA... 24
8.4 Deelgebied 4 - Planning... 24
9. Ontwerp 1 - Grote orders en prototypes ... 24
9.1 Herontwerp grote orders ... 24
9.2 Herontwerp prototype ... 24
10. Ontwerp 2 - Mens- en capaciteitsbehoeftes ... 24
10.1 Ontwerpprincipes ... 24 10.2 Mogelijke herontwerpen M-S ... 24 10.3 Evaluatie herontwerpen M-S... 24 10.4 Keuze herontwerp M-S ... 24 11. Ontwerp 3 - Aansturing QA ... 24 11.1 Ontwerpprincipes ... 24
11.2 Mogelijke herontwerpen QA-station... 24
11.3 Evaluatie en keuze herontwerp QA ... 24
12. Polca-ontwerp ... 24
12.1 Cellen ... 24
12.2 Ontwerp van control loops ... 24
12.3 Kwantum ... 24
12.4 Bepaling aantal Polca-kaarten en kwantum ... 24
12.5 Ontwerp van visueel signaal... 24
Gebruikte afkortingen
OHW Onderhanden werkERP Enterprise Resource Planning
MTO Make to Order, produceren op klantvraag MTS Make to Stock, produceren op voorraad
Hieronder staan de productieafdelingen en processen van Variass (vaak wordt in de tekst de afkorting gebruikt). In dit onderzoek wordt Test onder de Assemblage-afdeling geschaard.
SMT Surface Mounted Technology; machine-afdeling SMT T-UP SMT Touch Up; controlehandeling na SMT AOI Automatische Optische Inspectie
THT Through Hole Technology; conventionele (handmatige) assemblage
MAG Magazijn
V Voorbewerking M Montage S Solderen
NasNam Nasolderen Namonteren, ook wel met S aangeduid H Handsolderen
AF Afbouw
L Lakken R Reinigen
T Functionele Test
E Soldeerstation voor Photonis producten ICCT In Circuit Component Test
IPC3 Institute for Interconnecting Packaging Electronic Circuits, soldeerstation hoge nauwkeurigheid klasse)
QA Quality Assurance, kwaliteitscontrole
EXP Expeditie
SMT-afdeling Assemblage-afdeling Test
1. Inleiding
In 2007 is Variass Electronics in Veendam gestart met een traject waarin Lean Manufacturing is geïntroduceerd. Dit project heeft een positieve bijdrage geleverd aan het bedrijf maar na verloop van tijd is dit traject afgezwakt. Typische Variass-eigenschappen als kleine aantallen en een hoge variëteit sluiten niet goed aan bij de principes van Lean Manufacturing. Dit ligt ten grondslag aan het feit dat Variass haar blik verbreedt heeft om desondanks een betrouwbare doorlooptijd te kunnen realiseren. Binnen Variass heerst er vertrouwen dat het materiaalbeheersingssysteem Polca de verwachtingen waar kan maken.
Dit onderzoek richt zich dan ook de op combinatie van Polca en Variass. Enerzijds dient het Polca-systeem op bepaalde punten aangevuld te worden om bij het productieproces van Variass te passen. Anderzijds dienen er bepaalde wijzigingen in de productie aangebracht te worden die als voorwaarde gezien worden voor een succesvolle implementatie van Polca.
De hoofdindeling van het onderzoek is gebaseerd op de DOV (Diagnose, Ontwerp en Verandering) benadering van Prins (2008), zoals weergegeven in Figuur 1. Allereerst zal Variass, haar processen, het Polca-systeem en de onderzoeksmethodiek geïntroduceerd worden. Deel twee van het rapport bestaat uit de diagnose. In deze fase zullen het hoofdprobleem en de deelproblemen geanalyseerd worden. In deel drie, de ontwerpfase, zullen herontwerpen gepresenteerd worden op basis van de geanalyseerde oorzaken. Elk herontwerp is gericht op het zodanig veranderen van de oorzaken dat de deelproblemen, verbeteren. Uiteindelijk resulteert dit in aanvullingen op het bestaande Polca-systeem zodat een Polca-ontwerp voor Variass ontstaat die het hoofdprobleem moet verbeteren.
Figuur 1: Hoofdindeling rapport
Hoofdstuk 13 zal kort een stappenplan voor implementatie van het Polca-ontwerp behandelen waarna overgegaan wordt naar de conclusie en aanbevelingen.
2. Variass en haar processen
In dit hoofdstuk wordt het bedrijf Variass Electronics kort geïntroduceerd en daarnaast zal een algemeen beeld geschetst worden van de productie en processen die daar gaande zijn. Ten slotte geeft de derde paragraaf kort de keuze voor Polca (Paired Overlapping Loops of Cards with Authorization) als materiaalbeheersingsysteem weer.
2.1 Introductie Variass
Variass Electronics omschrijft zichzelf als een ketenregisseur van elektronische en mechatronische producten en systemen. In Nederland zitten twee vestigingen, in Veendam en Leeuwarden, en in de eerstgenoemde vindt het onderzoek plaats.
Variass Veendam is in zijn huidige vorm begonnen in 1989 en telt ongeveer 100 flexibele medewerkers. De naam is een samenvoeging van “variabel” en “assemblage”. Het is een jong, dynamisch bedrijf dat als missie heeft om een totaalpakket van diensten met een hoge kwaliteit te bieden. In de toekomst wil het deze activiteiten uitbreiden naar onderzoek en ontwikkeling.
Het bedrijf bezit verscheidene certificeringen en de kwaliteitsnormen die Variass hanteert, worden door gecertificeerde instellingen gecontroleerd. Verder wordt een positie in de top van industriële toeleveranciers nagestreefd. Andere speerpunten zijn flexibiliteit, een complete dienstverlening en (lever)betrouwbaarheid.
Figuur 2: Variass producten: Eye Catcher, navigatie- en communicatie systemen en de hoorbril
Bij de totaalassemblage worden de gefabriceerde PCB’s, in combinatie met andere onderdelen, tot tussenproducten of complete eindproducten samengesteld. Variass richt zich op eindproducten (modules) waarbij de samenstelling bestaat uit 80% elektronica en 20% mechanica. Naast de assemblage vormt service naar de klant een ander aspect van het profiel.
Figuur 3: Voorbeelden van Variass producten en specialisaties
De omzet in 2008 bedroeg 22 miljoen euro die behaald werd door een productportfolio bestaande uit 925 producten aan te bieden. Variass is gespecialiseerd in miniaturisering, assemblage van flexibele PCB’s, coaten van PCB’s en het ingieten van producten. In 2007 heeft Variass zowel de Groningen Ondernemingsprijs als de Dutch Industrial Achievement Awards gewonnen. Ook in deze tijden van economische onrust blijft Variass relatief stabiel opereren waaruit opgemaakt zou kunnen worden dat Variass goede prestaties levert.
2.2 Productiesituatie
Deze paragraaf beschrijft de huidige productiesituatie van Variass en de processen die op de werkvloer plaatsvinden. Het primaire proces van de productie, evenals de aansturing hiervan, zijn al (gedeeltelijk) beschreven door Kortman en Van de Wetering (2010) en Koppenrade (2005). Deze informatie zal, naast eigen observaties, bevindingen en interviews, dienen als input voor dit hoofdstuk.
Een belangrijk kenmerk van de productie van Variass is de grote productvariatie. De orders kennen een hoge variatie in het totaal aantal productie-uren, lopend van minder dan een uur tot 300 uur. Meestal betreffen de orderaantallen relatief kleine series en daarnaast zijn er vele productroutes mogelijk. De volgorde van de bewerkingen die plaatsvinden binnen de productie, zoals hieronder beschreven, is veelvoorkomend maar niet leidend. Het is illustratief bedoeld om zodoende een beeld te krijgen van de handelingen die verricht worden binnen de productie (Figuur 4). In bijlage 3 is een plattegrond van de Assemblage-afdeling bijgevoegd.
Figuur 4: Schematische weergave van informatie- en goederenstromen Productieafdeling
Een andere toeleverancier van de voorbewerking (al dan niet via het magazijn) is de SMT-afdeling. SMT staat voor Surface Mounted Technology en dit is een techniek voor het machinaal plaatsen van componenten op een Printed Circuit Board (hierna PCB of printplaat). Voordat begonnen kan worden met het machinaal plaatsen van componenten dient de machine ingesteld en geprogrammeerd te worden. Sommige componenten kunnen niet (machinaal) geplaatst worden, en deze worden bij Montage handmatig gemonteerd. Elke eerste printplaat wordt gecontroleerd door de Quality Assurance (QA) en vervolgens wordt de batch naar een ander station verplaatst.
Op de Voorbewerking (V) worden handmatige en/of machinale handelingen aan componenten en PCB’s uitgevoerd. Deze processtap is bedoeld om de componenten gereed te maken voor plaatsing op een PCB. De handelingen bestaan voornamelijk uit het (machinaal) scheiden van componenten van rollen, afrubberen van gaatjes in een PCB en het in bakjes plaatsen van deze componenten. Vanuit Voorbewerking gaan de componenten naar Montage.
Bij de Montage (M) worden de verschillende componenten handmatig geplaatst op een printplaat. Een monteuse begint deze bewerking met het sorteren van de benodigde componenten per bakje om ze vervolgens in te richten op een zogenoemde jakobsladder (de werktafel). Afhankelijk van de grootte van de printplaat en de orderomvang, worden meerdere printplaten tegelijk door één monteuse behandeld. De gemonteerde PCB’s worden op een transportband geplaatst waarna ze richting de soldeerbewerking bewegen.
Het solderen (S) vindt plaats door de gemonteerde PCB’s door een soldeerbad te laten lopen. Sommige componenten zijn echter niet geschikt voor het soldeerbad en worden handmatig gesoldeerd (nasolderen). Als componenten niet goed gesoldeerd blijken te zijn, worden deze bij Touch-up alsnog goed vastgezet. Ook worden bepaalde componenten op dit station nageplaatst (namonteren). De soldeerstappen worden binnen Variass ook wel omschreven als NasNam (Nasolderen, Namonteren).
Magazijn
SMT
Voorbewerking Montage NasNam
De Testafdeling bestaat uit verschillende soorten werkplekken waar verschillende testhandelingen plaatsvinden. Het juist functioneren van een printplaat wordt getest door middel van klantspecifieke testkasten. Bij kleine fouten wordt de printplaat ter plekke gerepareerd terwijl bij grote- of seriefouten de gehele order teruggestuurd wordt naar de montage. Na de eerste test worden de tussenproducten op karren geplaatst en per batch vervoerd naar de volgende bewerking. Een andere test is de duurtest waar een component of eindproduct 24 uur lang in een klimaatkast geplaatst wordt. Hier wordt bepaald of een product of printplaat ook gedurende een langere periode zijn functie kan vervullen. Ten slotte is er een klantspecifieke ICCT (In Circuit Component Test) waar de positionering van componenten op de PCB gecontroleerd wordt. Deze test wordt echter steeds minder toegepast en zal in de toekomst waarschijnlijk verdwijnen.
Bij Afbouw (AF) worden de eindproducten veelal handmatig geassembleerd. Componenten en deelproducten kunnen van vele andere bewerkingsstappen komen en een deel van de orders komt rechtstreeks van Magazijn. Dit kan twee oorzaken hebben: het is puur een assemblageproduct (waar alle onderdelen extern aangeleverd worden) of het product komt van een andere interne afdeling en gaat via het magazijn naar Afbouw. Bij producten met meerdere PCB’s worden alle onderdelen verzameld in het magazijn en gaan dan in één keer door naar de Afbouw om geassembleerd te worden.
Uiteindelijk wordt een bepaald percentage van de producten gecontroleerd bij Quality Assurance (QA). Voor deze bewerking is standaard per order vier uur doorlooptijd ingecalculeerd. De QA-handeling wordt uitgevoerd door een medewerker die op dat moment beschikbaar is. Vanuit de QA worden de producten naar de distributie gebracht waar ze ingepakt en verzonden worden.
De gehele Assemblage-afdeling is ESD-veilig. ESD (Electro Static Discharge) is een vonk die overspringt van een geladen geleidend oppervlak naar een ander geleidend oppervlak. Deze enorm snelle verplaatsing van wat daarvoor een statische (dus niet bewegende) lading was, kan vuur, explosies, warmte, licht en zelfs geluidsgolven veroorzaken. Hierdoor kan elektronica worden beschadigd (website www.nefab.nl). Voor Variass betekent dit dat er een speciale vloer ligt en alle transportbakken, dozen en andere voorwerpen ESD veilig moeten zijn.
2.3 Onderzoeksmethodiek
2.3.1 Inleiding Diagnose, Ontwerp en Verandering
Het startpunt van de DOV methode betreft het in kaart brengen en analyseren van de klachten in de probleembepalende fase, zoals te zien is in Figuur 5. In deze fase moet bepaald worden of het “juiste” probleem onderzocht wordt (Prins, 2008). Belanghebbenden constateren dat de organisatie in onvoldoende mate doet waarvoor het bedoeld is. Er wordt bepaald of de klacht instrumenteel (eigenschap van het systeem) dan wel functioneel (output van het systeem) is. Nadat vastgesteld is dat de klacht ook daadwerkelijk reëel is (en geen perceptie- of doelprobleem betreft), wordt het systeem en zijn doel definitief vastgesteld. Als de belanghebbenden eenzelfde doel voor de output van het gedefinieerd systeem nastreven kan bepaald worden of de klacht als legitiem wordt beschouwd. Het resultaat van de probleembepalende fase is de doelstelling van het onderzoek.
Figuur 5: Diagnose in detail (Uit: Prins, 2008)
In de probleemverklarende fase worden de oorzaken voor het probleem verklaard. Deze fase begint met het vaststellen van de kennisbehoefte die voor de situatie bestaat, in vraagvorm. Om deze vraag te beantwoorden zijn in de conceptuele analyse mogelijke oorzaken in kaart gebracht. De mogelijk oorzaken staan in een causaal conceptueel model (CCM) die opgesteld is met behulp van de instrumentele klachten uit de organisatie, theorie en gezond verstand. In de empirische analyse wordt vervolgens de stap gemaakt van mogelijke naar de feitelijke oorzaken.
Probleembepalende fase
- Pluriforme beschrijving/ oriëntatie - Problemen/ klachten
- Functionele/ instrumentele klacht - Doel/ perceptie/ realiteitsprobleem - Systeem en systeemdoel
- Belanghebbenden analyse - Output: doel onderzoek
Probleemverklarende fase
- Vraagstelling - Conceptuele analyse
- Onderzoeksopzet empirische analyse - Empirische analyse
Figuur 6: Ontwerp in detail (Uit: Prins, 2008)
Na de Diagnosefase volgt de Ontwerpfase, in detail weergegeven in Figuur 6. In de Ontwerpfase zal er gezocht worden naar oplossingen voor de feitelijke oorzaken van het probleem. Door oplossingen en oplossingsrichtingen telkens intern te evalueren (iteratief) wordt er toegewerkt naar een realistische oplossing waarvoor op dat moment ook draagvlak aanwezig is. Uiteindelijk zal deze fase moeten leiden tot een herontwerp die het hoofdprobleem positief beïnvloedt. Ten slotte zal er toegewerkt worden naar de Veranderingfase waarin het voorgestelde ontwerp geïmplementeerd zal worden. Deze laatste fase valt in principe buiten dit onderzoek en zal daarom slechts kort aangestipt worden.
2.3.2 DOV-toepassing
De opbouw van dit rapport is in detail weergegeven in Figuur 7. Er zal gestart worden met de diagnose van de DOV-methode op een hoog aggregatieniveau om het hoofdprobleem te analyseren. Vervolgens zullen er vier deelgebieden (aandachtspunten) geïntroduceerd worden waarop de DOV-methode opnieuw wordt uitgevoerd. Deze deelgebieden zijn in Figuur 7 aangeduid als fase 1 tot en met 4: bewerkingstijden en batchgroottes (1), mens- en capaciteitsbehoeftes (2), aansturing werkplek QA (3) en de rol van de Planning (4). Op elk deelgebied zal een probleembepalende en probleemverklarende diagnose plaatsvinden. De geïdentificeerde functionele deelproblemen en de verklaarde oorzaken zullen in de Ontwerpfase samengevat worden.
Resultaten Diagnose
- definitief oordeel functionele- / realiteitsklachten - gefundeerd oordeel over oorzaken
- zicht op samenhang met eigenschappen van het systeem - inzicht in de beïnvloedbare eigenschappen
- bouwstenen voor het ontwerp
ONTWERP
Ontwerpvraagstuk / ontwerpprincipes
Één of meer herontwerpen
Keuze voor herontwerp
Figuur 7: Opbouw rapport: Diagnose en Ontwerp (PB=probleembepaling, PV=probleemverklaring)
De resultaten uit de diagnosefase vormen de input voor de herontwerpen per deelprobleem. De herontwerpen hebben betrekking op de verandering van het huidige productieproces. De uitkomsten zullen samen worden gevoegd in hoofdstuk 12 waar het gehele Polca-ontwerp voor Variass behandeld zal worden. De methodiek eindigt met een kort stappenplan voor implementatie van het Polca-systeem die het hoofdprobleem moet verbeteren.
Probleembepalende fase (PB) (hoofdstuk 3)
Hoofdprobleem PB fase 1 (hst. 4) DIAGNOSE PV fase 1 (hst. 4)
3. Probleembepalende fase – hoofdprobleem
Voor het bepalen van het hoofdprobleem wordt de probleembepalende diagnose uit de DOV (Diagnose, Ontwerp en Verandering; Prins, 2008) methode gebruikt, zoals weergegeven in Figuur 8. De klachten van probleemhebbers zullen in deze fase beoordeeld worden en uiteindelijk is het resultaat van deze fase het doel van het onderzoek. Vanaf dat punt zal de probleembepalende fase opnieuw plaatsvinden maar op een lager niveau, de vier deelgebieden.
Figuur 8: Probleembepalende diagnose
De probleembepalende diagnose begint met een korte, algemene beschrijving van Variass. Daarna zullen de klachten uit de organisatie beschreven en geanalyseerd worden om tot een functioneel probleem te komen. Er zal bepaald moeten worden of het functionele probleem ook een reëel probleem is waarvoor een oplossing gewenst is. Om dit te bepalen zal er een analyse plaatsvinden die uitsluit dat het probleem een waarneming (perceptie) betreft of dat het probleem een doel nastreeft dat niet haalbaar is.
3.1 Pluriforme beschrijving/ oriëntatie
Ondanks dat het bedrijf (en de productie) relatief goed presteert, heerst er in de organisatie het gevoel dat met de huidige aansturing van de productie een optimum is bereikt. Variass ziet zichzelf als een goed presterende leverancier van hoge kwaliteitsproducten en dit is onder andere terug te zien in de leverbetrouwbaarheid van 98% (prestatie-indicatoren Logistiek, 2009). De leverbetrouwbaarheid wordt extern gezien gehaald maar intern (binnen de productie) wordt er vaak met prioriteiten gewerkt wat de overzichtelijkheid en rust van de afdeling aantast. Variass wil een betrouwbare, overzichtelijke productie, zeker met het oog op de toekomst en de trend naar kleinere series, meer complexe producten en de daarbij behorende productroutes.
3.2 Problemen/ klachten uit de organisatie
Het management heeft als doelstelling om ieder jaar (vanaf 2011) een omzetgroei van 10% te realiseren. Om daarnaast de toenemende complexiteit in variatie en variëteit van producten op te vangen, is gesteld dat de werklast beter te beheersen moet zijn. Het management heeft verschillende doelen gesteld voor de productie en logistiek. Deze betreffen bijvoorbeeld het verlagen van zowel de doorlooptijd, onderhanden werk als het aantal indirecte uren.
De oorspronkelijke klachten komen van de Plannings-afdeling in het algemeen en van Mariska Kleiker-Buitenhuis (hoofd Planning) in het bijzonder: De productie dient betrouwbaarder en stabieler te worden om een bepaalde doorlooptijd (intern) en uiteindelijk een levertijd (extern) naar de klant te kunnen garanderen. Daarnaast stellen zowel de Plannings- als de Productie-afdeling (bij monde van procesmanager Bouwe Simens en hoofd Assemblage Ernst Mik) dat de productie rustiger en overzichtelijker dient te worden zodat medewerkers duidelijk weten wat, hoe en wanneer ze iets moeten doen. Daarnaast wordt de hoeveelheid onderhandenwerk (OHW) en indirecte uren van de voormannen als te groot ervaren.
3.3 Functionele of instrumentele klachten
Problemen en klachten uit een organisatie kunnen worden ondergebracht in instrumentele klachten (op basis van eigenschappen van het systeem) en functionele klachten (op basis van output van systeem). Alleen functionele klachten worden meegenomen in de probleemstelling (Prins, 2008).
voor 2010 gesteld op maximaal 13% en wordt niet gehaald (in februari 2010 is 17% gerealiseerd)1. De achterstand in orders wordt ook bijgehouden en vanaf maart 2010 wordt dit omgezet naar onderhandenwerk (OHW). De doelstelling voor de achterstand in orders voor 2010 is maximaal 13% terwijl in februari 2010 de achterstand uitkwam op 16% van het totaal aantal orders1. Dit geeft een indicatie van de waarschijnlijk oplopende hoeveelheid OHW.
Een van de criteria waaraan een systeem moet voldoen is dat de organisatie efficiënt moet zijn (Haselhoff, 1977). Hieronder wordt verstaan dat een organisatie producten en/of diensten levert tegen zo laag mogelijke kosten (Prins, 2008). De hoeveelheid OHW en percentage indirecte uren van voormannen zijn instrumentele klachten. Doordat het lastig is de werklast efficiënt te beheersen loopt zowel de hoeveelheid OHW als het percentage indirecte/directe uren op. Samen met de onduidelijkheden op de werkvloer betreffende wie, wanneer wat moet doen leidt dit tot het functionele probleem van onbetrouwbare productiedoorlooptijden. Betrouwbaarheid is hier gedefinieerd als de mate waarin de geplande productiedoorlooptijden van een order daadwerkelijk gehaald worden. Daarnaast kan geconcludeerd worden dat het een functionele klacht is omdat de klacht gerelateerd is aan de output van het productiesysteem.
Na het vaststellen van de functionele klacht, wordt er nagegaan of het een doel-/perceptie-klacht of een reële klacht is. Hiervoor moet worden vastgesteld of het probleem daadwerkelijk bestaat en geen perceptie is, en of de doelstelling haalbaar is. Als blijkt dat het geen doelprobleem of een perceptieprobleem is, kan er geconcludeerd worden dat het een reële klacht betreft.
3.4 Doelprobleem
Het is mogelijk dat de probleemhebber doelen nastreeft die per definitie of uit praktische beperkingen onhaalbaar zijn. De doelstelling van het systeem ‘productie’ die Variass nastreeft is het produceren van (tussen-)producten binnen de gestelde tijdslimiet en kwaliteitseisen, binnen een stabiele omgeving. Deze doelstelling bestaat uit drie componenten: tijd, kwaliteit en stabiliteit. De stabiliteit komt terug in de productiedoorlooptijd en kwaliteit die gehaald moet worden.
Ten eerste zal bepaald worden of betrouwbare doorlooptijden haalbaal zijn. In het algemeen wordt er binnen Variass een productiedoorlooptijd van maximaal drie werkweken (15 dagen) gehanteerd. Om te bepalen of dit haalbaar is wordt er gekeken naar de som van de bewerkingstijden van orders. De order met de grootste totale productietijd (insteltijd en procestijd) op de Assemblage-afdeling (inclusief Test) betreft 302 uur2. De normcapaciteit van deze afdeling
is 874 uur (in week 15, 2010, door Planning aangeduid als gemiddeld). Dit is voldoende om
(theoretisch) de doorlooptijd van 15 dagen te realiseren. Gekeken naar het derde en vierde kwartaal van 2009, dan blijkt de geplande bezetting ruim 80% van de normcapaciteit te zijn. Met de aantekening dat het een relatief rustige periode betrof (hoofd Planning). Er is op aggregaat niveau voldoende capaciteit beschikbaar om orders binnen gestelde tijd te bewerken.
Er kan gesteld worden dat de doelstelling qua productiedoorlooptijd theoretisch gehaald kan worden. Na implementatie van Polca zal de betrouwbaarheid bovendien vergroot moeten zijn.
De andere component, kwaliteit, betreft het halen van de gevraagde kwaliteit en dit aspect is gerelateerd aan de stabiliteit van de omgeving. Als het op de werkvloer duidelijk is wat er wanneer en hoe gedaan moet worden, zal dit moeten leiden tot een stabiele kwaliteit. Binnen Variass is kwaliteit gedefinieerd als “net iets meer dan voldoen aan de steeds toenemende uitgesproken en vanzelfsprekende verwachtingen van de interne en de externe klant”3.
De doelstelling kwaliteitsverlies4 is voor 2010 vastgesteld op maximaal 3% en in 2009 is een percentage van 4,7 gerealiseerd. Er is echter een dalende trend en door middel van continue verbetering wordt er binnen Variass vanuit gegaan dat een stabiele hoge kwaliteit op de productie gerealiseerd kan worden. Op dit moment is de behaalde hoge kwaliteit onder andere terug te zien in defensieproducten waarbij de strengste kwaliteitseisen gesteld en gehaald worden. Dit heeft Variass, als enige Nederlandse leverancier, de hoogste (level A) status opgeleverd. Daarnaast heeft Variass in 2005 de tweede prijs behaald in de Dutch Industrial Supplier Awards, waarin onder andere op kwaliteit is getoetst5.
Concluderend, er is geen reden om aan te nemen dat het nagestreefde doel van een betrouwbare doorlooptijd (en kwaliteit) niet realiseerbaar is. Het betreft dus geen doelprobleem.
3.5 Perceptieprobleem
Om uit te sluiten dat de onbetrouwbare productiedoorlooptijden een perceptieprobleem is, moet achterhaald worden of de probleemhebber uitgaat van iets wat aantoonbaar niet waar is (Prins, 2008). Het zou kunnen dat de probleemhebber een onjuist beeld heeft van de werkelijkheid en dat er bij een “juist” beeld geen problemen ervaren worden.
Eerst zal er op een hoger aggregatieniveau gekeken worden naar de doorlooptijd. De totale doorlooptijd van Variass bestaat uit de inkooptijd, productiedoorlooptijd, levertijd, en de ingebouwde buffers vóór en na de productie, zoals te zien is in Figuur 9.
3 Memo Kwaliteitsniveau 060511
4 Prestatieindicatoren KAM 2010: Kwaliteitsverlies / Faalkosten (Interne afkeur): deel van de totale
productietijd dat besteed wordt aan herbewerken en repareren van foutieve producten
Figuur 9: Opbouw totale doorlooptijd (uit: Koppenrade, 2005)
Op dit moment lopen de levertijden van componenten (inkooptijd), binnen de elektronica markt, op tot meerdere maanden. Tijdens de crisis hebben leveranciers de capaciteit afgeschaald en nu de vraag toeneemt ontstaan er grote leveringsproblemen. Dit resulteert in lange inkooptijden waarop Variass relatief weinig invloed op uit kan oefenen. De Inkoop-afdeling is bezig om te zorgen dat componenten zo spoedig mogelijk geleverd worden. Als de componenten eenmaal binnen zijn is het zaak om zo snel mogelijk te produceren om de totale doorlooptijd (en dus de levertijd naar de klant) zo laag mogelijk te houden. Vanuit Variass zijn vooral de productiedoorlooptijden te beïnvloeden en hier zal de opdracht zich dan ook op richten.
Bij Variass wordt er gewerkt met drie productiedoorlooptijden: financiële, norm en werkelijke. De normdoorlooptijden zijn in principe de geplande doorlooptijden. Deze gegevens worden door het SAP pakket echter niet goed vastgesteld en zullen daarom niet gebruikt worden. De financiële doorlooptijd wordt berekend door de waarde van het OHW over een periode te delen door de gefactureerde omzet en te vermenigvuldigen met 365. Op basis van de financiële berekening is in 2008 een productiedoorlooptijd van 15,2 kalenderdagen gerealiseerd, en het doel voor 2009 en 2010 ligt op 10 dagen6. Voor de beeldvorming van de prestatie van Variass kan gekeken worden naar de benchmark van Nevat (Nederlandse Vereniging Algemene Toelevering) over 2008. Hieruit blijkt dat bedrijven in dezelfde branche (Electronic Manufacturing Supplier) beter scoren dan Variass. Variass valt in het derde kwartiel, dus bij de 25% laagst scorende bedrijven.
Uit het ERP-systeem van Variass (SAP) kunnen de werkelijke productiedoorlooptijden (in werkdagen) gehaald worden. Deze betreffen de tijd tussen ordervrijgave (moment van goederenbeweging, als begonnen wordt met componenten picken in het Magazijn) en het moment dat een order gereed gemeld wordt (als het de productie verlaat en de Expeditie binnenkomt). In deze doorlooptijd zitten bewerkingen op zowel de SMT- als Assemblage-afdeling. In Figuur 10 zijn het gemiddelde en de standaarddeviatie (verticaal boven elkaar) weergegeven van artikelen die in de periode van juni 2009 tot juni 2010 minstens vijf keer in dezelfde
hoeveelheid besteld zijn. Op deze manier is een vergelijking mogelijk tussen de doorlooptijden van eenzelfde artikel die op verschillende momenten door de productie is gestroomd.
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0
artike le n (die minste ns 5 ke e r in de ze lfde hoe v e e lhe id be ste ld zijn)
st an d aar d d evi at ie ( in d a g e n ) stand.dev. (dagen) gemiddelde (dagen)
Figuur 10: Gemiddelde en standaard deviatie van artikelen die minstens 5 keer besteld zijn
Zonder de grootste uitschieters (vier artikelen met een standaarddeviatie groter dan 10 werkdagen) schommelt de standaardafwijking rond de 3,5 werkdagen. Het doel voor de korte termijn gesteld ligt op 10 werkdagen en dit houdt in dat de standaardafwijking als te groot wordt beschouwd om te spreken van een betrouwbaar systeem. De onbetrouwbare productiedoorlooptijden blijken dus geen perceptie.
De Assemblage (V, M, S, AF, T en QA) wordt binnen Variass als grootste veroorzaker van deze onbetrouwbare doorlooptijden beschouwd. Van de 28 geanalyseerd producten in Figuur 10 blijkt dat er slechts vijf de SMT-afdeling aandoen en 25 ondergaan bewerkingen op de Assemblage. Gekeken naar de werkinhoud van de artikelen, dan blijkt SMT verantwoordelijk voor 10% van de totale productie-uren. Er wordt daarom geconcludeerd dat Assemblage de grootste veroorzaker van onbetrouwbare doorlooptijden is en hier zal het onderzoek zich verder ook op richten.
3.6 Systeem en systeemdoel
(sub)bewerkingen (Lakken, Reinigen, Handsolderen, IPC3, E) niet opgenomen in dit overzicht. De Test betreft een eigen afdeling met een eigen leidinggevende. Aangezien deze bewerking zich fysiek op de Assemblage-afdeling bevindt, wordt in dit onderzoek Test onder Assemblage geschaard (tenzij anders vermeld).
Figuur 11: Schematische weergave van een mogelijke goederenstroom op de Assemblage-afdeling
Het systeemdoel van de Assemblage-afdeling is als volgt gedefinieerd: het realiseren van (tussen-) producten binnen de gestelde tijdslimiet, kwaliteitseisen en een stabiele omgeving. In dit systeemdoel zit het probleem opgesloten; de onbetrouwbare productiedoorlooptijden7 waardoor een betrouwbare productie op de Assemblage niet voldoende gerealiseerd kan worden. Variërende productiedoorlooptijden zijn normaal binnen Variass. De minimale productietijd van een order kan minder dan een uur zijn, maar er zijn ook orders met een productietijd van ruim 300 uur2. De variërende productiedoorlooptijden hoeven geen beperking te zijn voor een stabiele productie. Echter als de variërende productiedoorlooptijden van een order per keer teveel variëren (onbetrouwbaar zijn) is het lastig om een stabiele productie te realiseren waarbij levertijd en hoge kwaliteit gegarandeerd kunnen worden.
3.7 Belanghebbenden analyse
Hieronder zullen kort de belanghebbenden en hun doelen, met betrekking tot het productiesysteem, geïntroduceerd worden. Als de doelen van belanghebbenden overeenkomstig zijn, verwachten ze een soortgelijke output van de organisatie. In dat geval kan de probleem-oplossing als een inhoudelijk en rationeel proces aangepakt worden (Prins, 2008). In het organogram (bijlage 1) zijn de relaties tussen de afdelingen en belanghebbenden weergegeven.
3.7.1 Planning
De Planning bestaat uit ruim twee fte (full time equivalent) banen die door drie personen worden ingevuld, waaronder het hoofd van de Planning en de masterplanner. Het doel van de Planning is
7 Vanaf dit punt wordt onder productiedoorlooptijd bedoeld de doorlooptijd door de Assemblage-afdeling
Magazijn
SMT-afdeling
Voorbewerking Montage Solderen
QA Test Afbouw
Expeditie
IN
UIT
om orders voor de Productie in te plannen en vrij te geven op een dusdanige manier dat de levertijden naar de klant gehaald worden. De Plannings-afdeling heeft daarom profijt van een betrouwbare productie waar productiedoorlooptijden en kwaliteit stabiel genoemd kunnen worden.
3.7.2 Assemblage-afdeling
De focus van dit onderzoek is vastgesteld op de Assemblage-afdeling waar op dit moment ongeveer 17 fte banen gevuld worden. Binnen de Assemblage worden verschillende bewerkingen in cellen uitgevoerd. Het Magazijn en de Expeditie zijn respectievelijk een toeleverende en afnemende “cel” en vallen in principe buiten de Assemblage.
De proces manager en hoofd Assemblage verzorgen samen met de voormannen de aansturing van de operators op deze afdeling. De Assemblage is verantwoordelijk voor het leveren van (tussen)producten binnen een bepaalde tijd en met een gesteld kwaliteitsniveau. Het doel van de Assemblage is om dit te doen binnen een stabiele omgeving waar rust en discipline heerst en waar medewerkers weten welke taken ze wanneer en hoe uit moeten voeren (ook genoemd in de Polca-scan, 2010). De medewerkers hebben hiernaast belang bij het op tijd leveren van producten met een goede kwaliteit om stress en overwerk te verlagen. Daarnaast worden ze beoordeeld op zowel kwaliteit als kwantiteit die gerealiseerd is in een bepaalde tijdsperiode.
3.7.3 Managementteam
Het managementteam (MT) bestaat uit de algemeen directeur, hoofd Financiën en Administratie, hoofd Kwaliteit en ICT, hoofd Sales en de Supply Chain Manager. Het MT heeft belang bij het opgestelde systeemdoel. Dit omdat het niet realiseren van een stabiele omgeving waarin producten met een bepaalde kwaliteit binnen een gestelde tijd opgeleverd worden, leidt tot een lagere opbrengst. Het doel van het team met betrekking tot de productie is het realiseren van een zo efficiënt en effectief mogelijke productie, wat zal moeten resulteren in een maximale opbrengst.
3.7.4 Klanten
De klant heeft als doel een kwalitatief goed product te verkrijgen binnen de gestelde levertijd. Het verbeteren van de onbetrouwbare productiedoorlooptijden zal voor de klanten van Variass een meer stabiele levertijd opleveren. Bij de orderacceptatie wordt een leverdatum afgesproken en om deze te realiseren worden de interne activiteiten continue (intern) bijgehouden en/of bijgestuurd.
Zowel de Planningsafdeling (bij monde van hoofd planning en master planner) als de Productie (bij monde van de proces manager en hoofd Assemblage) hebben geconstateerd dat de productie van Variass beter zou kunnen. Deze belanghebbenden zijn van mening dat Variass in onvoldoende mate realiseert vergeleken met waartoe de organisatie in staat is, en onderschrijven zodoende de probleemstelling. In deze situatie is het mogelijk om de organisatie te beschouwen als een instrument dat verbeterd moet worden zodat Variass na de ingreep (verbetering) wel de gewenste output gaat leveren. De opdracht van dit onderzoek is daarom om het productiesysteem (Assemblage) dusdanig te (her)ontwerpen dat de gewenste output ontstaat.
3.8 Conclusie probleembepalende fase hoofdprobleem
Het hoofdprobleem dat in dit onderzoek verder bekeken zal worden betreft de onbetrouwbare productiedoorlooptijden. De systeemdoelstelling van de Assemblage - het op tijd leveren van een product, met een bepaalde kwaliteit, binnen een stabiele productieomgeving - zou gerealiseerd moeten kunnen worden. Variass verwacht dat het materiaalbeheersingssysteem Polca de gewenste betrouwbaarheid van het productieproces op de Assemblage kan realiseren.
Polca staat voor Paired Overlapping Loops of Cards with Authorization wat inhoudt dat er vrijgavekaarten tussen twee opvolgende cellen in de productroute circuleren. Een cel mag beginnen met productie als de vroegste startdatum gepasseerd is en al het materiaal aanwezig is. De laatste voorwaarde betreft de aanwezigheid van een Polca-kaart. Stel, een order moet achtereenvolgens de cellen A-B-D-E aandoen, zoals weergegeven in Figuur 12. Cel A mag pas beginnen met productie van de order als er een Polca-kaart AB aanwezig is. Indien deze kaart niet aanwezig is, kan cel A beginnen met de productie van een andere order die bijvoorbeeld naar cel C moet (als er een kaart AC beschikbaar is). De startvoorwaarden gelden voor alle cellen op de productie. Op deze manier wordt de werklast gebalanceerd en middels het aantal kaarten per loop wordt er een limiet gesteld aan de werklast op de werkvloer.
Polca is een hybride productiebeheersingsysteem, dat het push-element van MRP systemen combineert met de WIP-limiet van pullsystemen. De methode is ontworpen voor omgevingen met een laag volume en een hoge variatie aan producten (Suri, 1998). Deze kenmerken sluiten goed aan bij de karakteristieken van Variass. Polca koppelt cellen aan elkaar door middel van een loop waarover vrijgave-kaarten lopen. Deze kaarten zorgen voor materiaalbeheersing van de orders tussen de verschillende cellen.
Eerdere onderzoeken (Koppenrade, 2005; Kortman en Van de Wetering, 2010) hebben de productie planning en beheersing van Variass nader bekeken. Hiervoor is de selectiematrix voor het Production Planning en Control (PPC) systeem van Stevenson et al. (2005) gebruikt. Uit beide onderzoeken blijkt dat Variass zich op de as van de general flow shop en Make To Order (RBC) bevindt. RBC staat voor Repeat Business Customisers wat inhoudt dat de producten veelal klantspecifiek zijn en de vraag enigszins voorspelbaar. Daarnaast is een typische RBC-eigenschap dat er wordt getracht een stabiele relatie met de klant aan te gaan. De selectiematrix voor PPC-systemen is weergegeven in Figuur 13.
Make To Stock Make To Order (RBC) Make To Order (VMC)
Kanban Workload Control Not applicable
CONWIP CONWIP
ERP ERP
Pure flow shop
Theory of Constraints POLCA
General flow shop
Theory of Constraints
Workload Control Workload Control
General ERP ERP
job shop
Theory of Constraints Theory of Constraints
Figuur 13: Selectiematrix met alternatieven voor PPC systemen (uit: Stevenson et al., 2005)
Op basis van de bevindingen van Koppenrade (2005) en een interne praktijkevaluatie (Kleiker, 2010) blijkt dat Polca het meest lijkt te passen bij de (productie)karakteristieken van Variass. Intern is bovendien enthousiasme ontstaan over Polca en de toepasbaarheid van dit systeem binnen Variass. Koppenrade (2005) stelt echter wel dat een uitgebreide analyse nodig is voordat het Polca systeem ingevoerd kan worden.
productiekarakteristieken om uiteindelijk de gewenste betrouwbaarheid en overzichtelijkheid te bereiken.
Tot slot heeft Variass een Polca-scan (2010) uit laten voeren door de Rijksuniversiteit Groningen. Uit dit kortlopende onderzoek is gebleken dat de basisvoorwaarden voor Polca aanwezig zijn bij Variass. Hieruit wordt geconcludeerd dat Variass geschikt is voor implementatie van Polca mits aan enkele aandachtspunten wordt gewerkt (Polca-scan, 2010). In de interne Polca-evaluatie bij Variass (Kleiker, 2010) is naar voren gekomen dat deze punten opgelost of verduidelijkt dienen te worden voordat Variass kan overgaan op een (succesvolle) implementatie van Polca.
In dit onderzoek zijn deze aandachtspunten, waarvoor Polca niet direct een kant en klare oplossing heeft, in vier deelgebieden ondergebracht op basis van logica en overleg met begeleiders. Deze vier deelgebieden zijn:
1. bewerkingstijden en batchgroottes 2. mens- en capaciteitsbehoeftes 3. aansturing werkplek QA 4. rol van de Planning
In de volgende hoofdstukken zullen deze deelgebieden systematisch gediagnosticeerd worden. Elk deelprobleem heeft een relatie met het hoofdprobleem en daarom zullen deze opgelost of verbeterd moeten worden. De diagnoses op de deelgebieden richten zich voornamelijk op problemen in de huidige situatie die opgelost dienen te worden voordat tot Polca-implementatie overgegaan kan worden. Aangezien Polca geen expliciete oplossingen voor deze problemen aandraagt, worden deze beschouwd als aanvulling van het Polca-systeem. Door middel van onderzoek en aanbevelingen zal duidelijk moeten worden op welke manier Polca binnen Variass succesvol kan zijn.
4. Diagnose deelprobleem 1 – Bewerkingstijden en batches
Het eerste deelgebied betreft bewerkingstijden en batchgroottes van orders. Het functionele probleem zal in kaart worden gebracht en een analyse naar mogelijke oorzaken zal uitgevoerd worden. Er dient onderzocht te worden wat er gedaan moet worden met de batchgroottes, de capaciteit die gekoppeld moet worden aan een Polca-kaart en de hoeveelheid kaarten in een Polca-loop. De batchgroottes en bewerkingstijden hebben ook te maken met de prototypes die gemaakt worden. Ook hiervoor moet bepaald worden of deze binnen of buiten het Polca-systeem gelaten moet worden. Uiteindelijk dient het Polca systeem op een bepaalde manier aangepast of aangevuld te worden om het geschikt te maken voor toepassing binnen Variass.4.1 Probleembepalende fase – deelprobleem 1
De Diagnose-Ontwerp-Verandering (DOV) methode, die uitgebreid toegepast is op het hoofdprobleem, vormt ook de basis voor analyse van de deelproblemen. De probleembepalende fase van deelprobleem 1 begint met een algemene beschrijving van bewerkingstijden en batchgroottes. Uiteindelijk zal bepaald worden of de gestelde klachten reëel zijn zodat de werkelijke oorzaken hiervoor geïdentificeerd kunnen worden.
4.1.1 Algemene oriëntatie
Binnen de productie van Variass wordt er gewerkt met batches om schaalvoordeel te verkrijgen en om de kostprijs zo laag mogelijk te houden. De batches zijn vooral van belang op de SMT-afdeling (Surface Mounted Technology) waar de insteltijden relatief groot zijn maar die verder buiten beschouwing worden gehouden. Figuur 14 laat de verhouding insteltijd/ procestijd zien van de top 15 actieve orders met de grootste werkinhoud op de Assemblage (totale productietijd).
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% V M S AF SMT arbeid SMT machine Bewerking v e rh oud in g s e tu p -pr oc e s ti jd in % procestijd setuptijd
De Assemblage-afdeling wordt gekenmerkt door een conventionele bevestigingsmethode van componenten op de printplaat (Through Hole in plaats van Surface Mounting Technology). De bewerkingstijden op Voorbewerking, Montage, Solderen, Afbouw, Test en Kwaliteitsbewaking variëren per order en ook per proces (tussen minder dan een uur tot 155 uur8).
Nieuwe producten worden bij Variass eerst als prototype beschouwd. Prototypes betreffen meestal het startpunt om “flow” (een normale serie van dat artikel) binnen te halen. Vaak wordt er eerst een model gemaakt van het artikel om de meeste fouten eruit te filteren. De prototypes worden soms in reguliere productie opgenomen en soms los gefabriceerd door ervaren medewerkers. Het assembleren gebeurt op basis van bouwtekeningen. Door hoofd Assemblage wordt gesteld dat alleen ervaren mensen voldoende kennis hebben om dit (zonder werkinstructies) op een juiste manier uit te voeren.
Variass heeft de wens om in een eerder traject de productie te betrekken bij de ontwikkeling van een product bij een klant. Dit om de maakbaarheid te vergroten, time-to-market te verlagen en uiteraard de kosten zo minimaal mogelijk te laten zijn.
4.1.2 Problemen/ klachten uit de organisatie
De oorspronkelijke klachten komen van Mariska Kleiker-Buitenhuis (hoofd Planning) en Melvin van der Weele (master planner): Orders met veel bewerkingstijd op een bepaald proces zijn lastig in te plannen in het geheel. Daarnaast stellen zowel de Plannings- als de Assemblage-afdeling (bij monde van procesmanager Bouwe Simens en hoofd Assemblage Ernst Mik) dat de productie van orders met grote bewerkingstijden veel hinder veroorzaken voor andere orders. Deze problemen zijn, indien er niets aan gedaan wordt, ook na een Polca-implementatie aanwezig. Ten tweede is het na implementatie van Polca mogelijk dat er meerdere Polca-kaarten voor productieautorisatie van een grote order nodig zijn. Zowel Planning als Assemblage vraagt zich af of medewerkers dan niet de voorkeur hebben voor kleine orders (waar weinig Polca-kaarten voor nodig zijn) boven de grote. Door het capaciteitsgebruik van een grote order moeten andere orders wachten en dit verhoogd de hoeveelheid onderhandenwerk (OHW) en de doorlooptijd. Ook de productie van prototypes wordt als verstorend ervaren op de werkvloer. Assemblage stelt dat er bij proto’s een grote afwijking bestaat tussen voor- en nacalculatie in productietijden, vooral op de Afbouw. Het hoofd van de Engineering stelt dat het ad-hoc karakter van prototypes verstorend werkt op de productie.
Op de Assemblage wordt er gestuurd op kwaliteit en kwantiteit. De doorlooptijd en de hoeveelheid onderhandenwerk dient verlaagd te worden net als het aantal indirecte uren die voormannen maken.
4.1.3 Functionele of instrumentele klachten
Uit interviews met verschillende medewerkers, voormannen en het hoofd van de Assemblage (Ernst Mik) blijkt dat er klachten zijn op het gebied van batchgroottes en bewerkingstijden. Een grote order (>80 uur werkinhoud op Assemblage) wordt als lastig hanteerbaar gezien op zowel de Assemblage als de Planning. Een order wordt in een bepaalde hoeveelheid besteld en Variass maakt een keuze betreffende de manier van produceren. In de huidige situatie wordt een order met veel werkinhoud meestal in een grote batch geproduceerd. Het gebruik van een grote batch is een instrumentele klacht, een eigenschap van het systeem. Het productiesysteem werkt met batches om schaalvoordeel te behalen. Grote batches leiden tot meer onderhandenwerk en daarmee tot een beperkte hanteerbaarheid van de order op de Assemblage.
De hanteerbaarheid van een order op de Planning betreft het lastig in te plannen van een grote order, rekening houdende met de beschikbare normcapaciteit. Het zoeken naar oplossingen voor het inplannen (inclusief de vele benodigde communicatie) neemt tijd in beslag. Dit zou erop kunnen wijzen dat het systeem niet efficiënt is, er wordt moeite gedaan (en dus kosten gemaakt) voor iets wat niet nodig is. De output van de Planning is lager dan nodig.
Prototypes worden intern aangeduid als Nieuw Product9 maar in dit rapport zal de term prototype gebruikt worden. Door middel van een voorcalculatie wordt de productietijd voor een nieuw product geschat. Hiermee is het van belang voor de capaciteitsbezetting op Assemblage.
Prototypes hebben altijd haast en dit heeft een impact op de productie in termen van capaciteit die snel beschikbaar moet zijn. Andere orders kunnen op dat moment stil komen te liggen (OHW). De hanteerbaarheid op de werkvloer is beperkt door het ad-hoc karakter van dit type product.
Uiteindelijk heeft een beperkte hanteerbaarheid (van grote orders en prototypes) een negatieve impact op de betrouwbaarheid van de productiedoorlooptijden. Het systeem is niet effectief, want het realiseert niet de doelen die gesteld zijn op het gebied van onderhandenwerk en doorlooptijd. Het functionele probleem is de beperkte hanteerbaarheid van grote orders en prototypes op zowel de Planning- als de Assemblage-afdeling.
4.1.4 Doel-/ perceptieprobleem
In deze sectie wordt voor beide aspecten van het functionele probleem (prototypes en grote orders) vastgesteld of het geen doel- of perceptieprobleem is.
9 Uit: Gebruik productieversie bij nieuw product en/of revisie. Een Nieuw Product is een product/project,
waarmee geen enkele discipline binnen Variass ervaring heeft. De term “Nieuw Product” zal intern bij Variass gebruikt worden, voor externe partijen zal deze term in voorkomende gevallen niet gebruikt worden, hierbij is dan vaak sprake van een werkelijke proto of protofase.
Prototypes
Een nieuw product (prototype) komt binnen bij Variass en er wordt een “nieuw product calculatie” gemaakt. De afdeling Engineering zorgt voor de product-controle en daarna wordt inkoop aangestuurd. Op deze manier worden prototypes intensief begeleid om te zorgen dat er zo weinig mogelijk verstoringen optreden. De productieaantallen waar het om gaat vallen typisch tussen de 5 en 10 stuks. Er zijn echter ook nieuwe producten die wel een ‘normale’ ordergrootte betreffen. De productietijden uit de “nieuw product calculatie” worden ingevoerd in het SAP systeem en vormen de basis voor het inplannen van de capaciteit. Als de proto vervolgens opnieuw wordt besteld, wordt een “null calculatie” gemaakt (o.b.v. ongeveer 100 stuks). Dit wordt upgedate in SAP en hiermee wordt verder gepland en gerekend (o.a. in de verkoopprijs). Problemen op de productie die in één van deze fases plaatsvinden worden geregistreerd in een productierapport. Alleen indien deze problemen opgelost zijn, wordt de order vrijgegeven voor flow-productie. Dit valt onder de verantwoordelijkheid van de Engineering.
De ervaren onzekerheid in productietijd van een prototype (afwijking werkelijke t.o.v. gecalculeerde tijd) blijkt een perceptie te zijn. Uit een intern onderzoek door het Proto team (2009) bleek Calculatie “goed in staat om een juiste calculatie te maken welke op Productie gerealiseerd
kon worden. De standaard calculatiemethodiek is proefondervindelijk juist gebleken en hoeft niet aangepast te worden.”
Er zijn echter uitzonderingen in de vorm van strategische producten (in 2009 bijvoorbeeld Sony en Maser) waar de afwijkingen voornamelijk optreden op de SMT-afdeling. Deze betreffen innovatieve producten die aangeduid zijn als zijnde van strategisch belang voor Variass. Dit houdt in dat het een relatief nieuwe productiemethode betreft waarmee uitgebreider geëxperimenteerd moet worden en waarmee Variass een technologische voorsprong ten opzichte van concurrenten kan boeken. Voor nieuwe producten wordt extra productietijd ingecalculeerd en voor strategische producten is wordt een ruimere marge gehanteerd. Voor deze (strategische) gevallen is een mogelijke tijdsoverschrijding ondergeschikt aan het belang voor Variass. De Productie wordt echter wel afgerekend op een verlaagde efficiëntie.
De beperkte hanteerbaarheid van prototypes is geen perceptie, zoals blijkt uit stilstanddata van de Assemblage. In 2009 blijkt dat 51 van de 157 on-hold situaties, prototypes betreft (32%) en dit laat zien dat proto-orders niet vaker stilstaan dan andere orders. Gekeken naar de totale gemaakte nacalculatorische uren op Assemblage in 2009, dan blijkt dat proto’s bijna 20% voor zijn rekening neemt. Dus één op de vijf orders (qua verhouding werkinhoud) is een prototype. Dit in ogenschouw nemende, zorgt hij relatief vaak voor een stilstandsituatie (1 op de 3). Daarnaast blijkt dat als een order stilstaat, de tijdsduur bij een prototype wel significant langer is. Het gemiddeld aantal dagen dat een prototype on-hold staat betreft 8,3 dagen terwijl het gemiddelde voor niet-prototypes op 5,8 dagen ligt (on-hold analyse van SAP data uit 2009).
Grote orders
De hanteerbaarheid van een order, op zowel de Assemblage als op de Planning, wordt bepaald door de werkinhoud. Een order met een grote werkinhoud (>80 uur assemblagetijd) geeft hinder op de werkvloer omdat veel capaciteit nodig is en andere orders daardoor mogelijk stil komen te staan. Daarnaast ontstaat bij een on-hold situatie van een grote order een gat in de bezetting waarvoor de voorman een oplossing moet zoeken.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Artikel A a n ta l uu r pe r be w e rk in g s s ta ti o n V M S AF
Figuur 15: Bewerkingstijden van top 15 artikelen per bewerking (in uren)
Als er op een lager niveau (op werkplek) gekeken wordt naar de werkinhoud van een order, is te zien dat de bewerkingstijden per werkcel behoorlijk kunnen variëren (Figuur 15). Daarnaast blijkt dat de grootste piekbelastingen plaatsvinden op de Assemblage- en niet op de SMT-afdeling. In de top 15 grootste orders qua werkinhoud, Figuur 15, zit bijvoorbeeld zowel een order met 2,7 uur afbouw-tijd als één die 146 uur bewerkt moet worden. Weer een andere order moet 155 uur op Solderen doorbrengen terwijl er geen afbouw-handeling nodig is.
van de top 15 actieve grootste orders gebruikt. Als een order met een piekbelasting vrijgegeven wordt, dan heeft dit een enorme capaciteitsbezetting op een station tot gevolg (oplopend tot 75%). De beperkte hanteerbaarheid van grote orders blijkt geen perceptieprobleem te zijn.
Werkplek Norm Week
15 2010 (uren)
Maximale benodigde uren voor een order
Percentage maximale uren t.o.v. weeknorm
V 102 63 62% M 138 62 45% S 292 155 53% AF 151 113 75% T&I 120 67 56% SMT (machine-uren) 96 30 31% SMT (man-uren) 95 30 32% Totaal 994 520 52%
Figuur 16: Beschikbare capaciteit en benodigde maximale productie-uren per bewerking
Volgens Haselhoff (1977) moet een organisatie effectief zijn en dit houdt in dat het doelen moet realiseren die gesteld zijn. Het doel van de productie om een doorlooptijd van 10 dagen te realiseren is in principe voor deze top 15 orders haalbaar omdat de benodigde capaciteit niet boven de beschikbare normcapaciteit komt. De order zou theoretisch zelfs binnen een week geproduceerd kunnen worden. Hierbij is echter geen rekening gehouden met andere orders die zich gelijktijdig in het systeem kunnen bevinden. De Assemblage stelt dat het doel om grote orders hanteerbaarder te maken, realiseerbaar is.
Een ander probleem komt van de Planning: die stelt dat het meer moeite en tijd kost om een grote order in te plannen. Dit vooral vanwege het zoeken naar een geschikte plaats om de order in te plannen. Er moet vaak geschoven worden met verschillende orders om voldoende capaciteit vrij te maken voor een grote order. De Planning wil gezamenlijk met de Assemblage de beschikbare productiecapaciteit zo goed mogelijk vullen en afstemmen op de norm, tot 100%. Binnen Variass wordt er gewerkt met capaciteits-/ bezettingsgrafieken. Er wordt gestuurd op de bezetting op Assemblage-niveau maar voor de bewerkingen worden losse grafieken aangeleverd om inzicht te krijgen in de werklast per week (Figuur 17 en Figuur 18).
AF=>Afbouw 0 100 200 300 400 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 B ezetting A fb. No rm:151 uur M=> Montage 0 50 100 150 200 250 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 B ezetting M o nt. No rm: 193 uur
Zoals te zien is in de bezettingsgrafiek van de Afbouw, wordt de normcapaciteit (beschikbare uren) overschreden in week 18 tot en met 24. In Figuur 18 is te zien dat er alleen in week 18 een tekort aan capaciteit op Montage is. In de top 15 van grote orders die actueel en actief zijn, staan drie orders waarvoor ruim 60 uur aan montagetijd nodig is. Deze orders zijn lastig in te plannen zonder overschrijding van de normcapaciteit. Ook zal de capaciteitsbezetting van een grote order gevolgen hebben voor andere (kleine) orders. Het schuiven met een grote order zorgt daarnaast ook snel voor een gat die moeilijk op te vullen is tot de gewenste 100%. Alle orders in de top 15 hebben op een bepaald bewerkingsstation een dergelijke piek in benodigde capaciteit (zie Figuur 15). Het gevolg hiervan is dat deze orders beperkt hanteerbaar zijn voor de Planning. Er wordt door de Planningsafdeling verwacht dat het mogelijk is om grote orders hanteerbaarder te maken.
Een grote order zorgt voor meer communicatie tussen Planning en Assemblage. Daarnaast zorgt de beperkte hanteerbaarheid voor een verlaagde flexibiliteit op zowel de Assemblage- als de Planningsafdeling. Ook bij een prototype is er meer communicatie nodig met verschillende partijen om oplossingen te zoeken voor onvoorziene problemen (aldus hoofd Engineering). Geconcludeerd kan worden dat grote orders en prototypes over het algemeen meer inspanning vergen van de Planning en Assemblage. Er is geen reden om aan te nemen dat het een doel- of perceptieprobleem betreft. De beperkte hanteerbaarheid blijkt een reëel probleem.
4.1.5 Systeem en systeemdoel
Het systeem betreft de Assemblage en Planning van Variass, welke naar mening van de probleemhebbers onvoldoende het doel realiseert waarvoor het systeem ontworpen is. Het doel van zowel de Planning als de Assemblage is om producten te produceren binnen een gestelde tijdslimiet die voldoen aan bepaalde kwaliteitseisen. Dit zal plaats moeten vinden binnen een stabiele omgeving.
4.1.6 Belanghebbenden analyse
De belanghebbenden betreffen -net als bij het hoofdprobleem- de Assemblage, de Planning, het Management Team en de klanten. Daarnaast heeft ook de Engineering een belang in de hanteerbaarheid van prototypes. De verkoop haalt een nieuwe order binnen (dus ook de grote) terwijl Planning de orders van bestaande klanten beheerst. De Planning geeft bovendien een verwachte leverdatum af en zodoende heeft het belang bij het behalen van het systeemdoel in termen van tijd en kwaliteit.
4.1.7 Conclusie probleembepalende fase deelprobleem 1
Het deelprobleem betreft de beperkte hanteerbaarheid van grote orders en prototypes op zowel de Planning- als de Assemblage-afdeling. Het betreft een reëel functioneel probleem die invloed heeft op het hoofdprobleem van onbetrouwbare productiedoorlooptijden. De systeemdoelstelling van Assemblage is het op tijd leveren van een product, met een bepaalde kwaliteit, binnen een stabiele productieomgeving. Dit heeft direct invloed op het doel van de Planning en Assemblage om de capaciteit volledig te benutten en zodoende zijn deze partijen belanghebbenden. bij een oplossing.
De doelstelling van dit deelonderzoek is om te bepalen hoe het Polca systeem, betreffende de hanteerbaarheid van orders, aangevuld zou moeten worden om bij implementatie een betrouwbare productie te verkrijgen.
Deelvraag: Welke factoren bepalen de hanteerbaarheid van grote orders en prototypes, op de Assemblage- en Plannings-afdeling, en hoe moet het Polca-ontwerp op dit punt aangevuld worden?
4.2 Probleemverklarende fase – deelprobleem 1
In de vorige fase is het functionele, reële probleem van beperkte hanteerbaarheid van grote orders en prototypes geïdentificeerd. In de probleemverklarende fase wordt gekeken naar oorzaken van deze beperkte hanteerbaarheid, weergegeven in Figuur 19. Teveel werkinhoud voor een order (door te grote batches) zorgt uiteindelijk voor een beperkte hanteerbaarheid van orders op de Planning en Assemblage. Hetzelfde geldt voor prototypes, die staan teveel stil wat leidt tot onvoorspelbaarheid en uiteindelijk tot een beperkte hanteerbaarheid.
Figuur 19: Conceptueel model beperkte hanteerbaarheid grote orders en prototypes 4.2.1 Prototypes
Productietijd-calculatie
Zoals vermeld in de probleembepalende fase, de productietijd-calculatie voor prototypes wordt als voldoende betrouwbaar beschouwd.
Stilstand
In de probleembepalende fase is gebleken dat prototype orders niet vaker stilstaan dan niet-prototype orders. Afgezet tegen de frequentie van proto-orders is de impact wel groot. Daarnaast is bij een stilstand de totale gemiddelde stilstandtijd ook langer (2,5 dagen).
0 5 10 15 20 25 30 AF M S V V(model) Totaal be w e rk ing ge m . a a nt a l w e rk da ge n o n -h ol d prototype orders niet-prototype orders
Figuur 20: Gemiddeld aantal werkdagen on-hold voor prototype en niet-prototype orders (2009)
Figuur 20 geeft per bewerking op de Assemblage-afdeling de gemiddelde on-hold tijd van zowel prototypes als niet-prototypes weer. Hierin is duidelijk te zien dat op de Afbouw een prototype order beduidend het langst stilstaat, gemiddeld 26,8 werkdagen. Een niet-prototype order staat gemiddeld “slechts” 11,6 dagen on-hold op Afbouw. In totaal gaat het voor 2009 om 157 orders die stilgestaan hebben op een totaal productieorder aantal van 1384, wat overeenkomt met 11%. In 2009 zijn er 218 prototype-orders geproduceerd waarvan er 51 stilgestaan hebben.
De stilstand op andere bewerkingen is vergelijkbaar, alleen op Montage staan prototypes gemiddeld minder lang stil in vergelijking met niet-prototypes. Dit is echter enigszins vertekend omdat bij tekorten op Montage de order alvast gesoldeerd en vervolgens ook daar geboekt wordt.
268 16 114 9 31 afbouw montage nas-nam vbwk vbwk-model 10 4 16 5 16
Figuur 21: Prototypes on-hold per bewerking (2009): links totale tijd (in werkdagen) en rechts aantal keer
Het voorbewerken van een model vindt los van de lijn plaats en betreft het maken van een model om te testen of het product te produceren is. Hier worden de fouten er grotendeels uitgehaald en als het model is goedgekeurd door eindcontrole wordt het artikel uiteindelijk vrijgegeven voor (serie)productie. Het model wordt alleen gemaakt voor de bewerkingen Voorbewerking, Montage en Solderen en vergezeld vervolgens de serie door de productie als voorbeeld. Volgens het hoofd Assemblage wordt voor de Afbouw geen model gemaakt omdat het teveel tijd en geld kost. Op Afbouw komen vaak technische oorzaken aan het licht die veel overleg vergen met klanten. Daarnaast zijn het vaak behuizingen die afgebouwd worden en dit zijn veelal duurdere en klantspecifieke onderdelen. In bepaalde gevallen is het binnenwerk niet meer te zien (door de behuizing die afgebouwd is) en wordt het model praktisch gezien onbruikbaar voor de medewerkers.
Ondanks het gemaakte model, blijkt dat (door bovengenoemde reden) een order bij Solderen (NasNam) toch relatief vaak (31%) en lang (26% van de stilstandtijd) als stilstand wordt geregistreerd. De stilstand van proto’s op Solderen wordt volgens de voorman M-S voornamelijk veroorzaakt door loodvrij solderen.
Bij niet-prototype orders zijn de percentages van aantal keer stilstand en aantal dagen stilstand gelijkwaardig. Opvallend is dat stilstand van niet-prototypes in bijna 60% van de gevallen optreedt bij Solderen en dat dit ook 60% van de totale stilstandtijd van niet-proto’s betreft. Dit is waarschijnlijk een vertekend beeld omdat tekorten vaak al bij Montage geconstateerd zijn. De reden voor stilstand ligt vaak op het gebied van materiaaltekorten (64 van de 157 keer).
