A
FSTUDEERSCRIPTIE
Inrichting van assemblagelijnen
Ontwerpmodel en pilot
Rijksuniversiteit Groningen Faculteit Bedrijfskunde September 2006 Auteur: Harry Wind Studentnummer: 1274910 Eerste begeleider: dr.ir. J. Slomp
Inrichting van assemblagelijnen
Ontwerpmodel en pilot
¸Harry Wind Studentnummer: 1274910 ¸
Neopost Technologies BV Drachten Bedrijfsbegeleiders: ing. D. Baarda, ir. A. Rietveld en ing. F. Hettinga ¸
Technische Bedrijfswetenschappen Faculteit Bedrijfskunde Rijksuniversiteit Groningen Eerste begeleider: dr. ir. J. Slomp Tweede begeleiders: dr. ir. D.J. van der Zee en dr. ir. J.A.W.M. Vos ¸
Drachten, september 2006 De auteur is verantwoordelijk voor de inhoud van het afstudeerverslag. Het auteursrecht van het afstudeerverslag berust bij de auteur
Samenvatting
Neopost is een bedrijf dat envelopvulmachines ontwikkelt en produceert. De vestiging in Drachten (375 medewerkers; omzet 2005: €60 mln.) doet dit met een eigen afdeling R&D en een eigen productiefaciliteit. Het bedrijf heeft te maken met verhoogde concurrentie en de opkomst van lagelonenlanden, en wil daarom de kosten verlagen. Daarom heeft het management de vraag gesteld om een onderzoek te doen naar de lay‐out en aansturing van een assemblagelijn (de zgn. FV2a‐ assemblagelijn). Deze lijn kampt met een te lage efficiency (75% in plaats van 100%) en een te lange doorlooptijd (2,3 dagen in plaats van 2).
Na een analyse van de achtergronden van de problematiek is gebleken dat Neopost geen consistente en efficiënte methode heeft om assemblagelijnen in te richten. Daarom is besloten om in dit onderzoek eerst (vanuit de literatuur) een algemeen ontwerpmodel op te stellen waarmee assemblagelijnen ontworpen kunnen worden. Daarna is dit model als pilot toegepast op de FV2a‐ assemblagelijn.
De vraagstelling van het onderzoek luidt als volgt:
1. Hoe ziet een geschikt ontwerp voor de lay‐out en aansturing van de FV2a‐lijn er uit, gegeven de eisen en wensen van NTBV ten aanzien van de prestaties van de lijn, onder de randvoorwaarde van een set operationele karakteristieken, en hoe kunnen deze worden geïmplementeerd?
2. Hoe ziet een algemeen ontwerpmodel voor assemblagelijnen er uit, gegeven de resultaten van het FV2a‐lijn‐ontwerp?
Uit literatuur is een conceptversie van het algemene ontwerpmodel geformuleerd. Hierin zijn ontwerpstappen voor zowel de fysieke inrichting als voor de besturing van de assemblagelijn opgenomen.
Onder de fysieke ontwerpstappen vallen de afweging om wel of geen Dual Resource Constrained system toe te passen, het aantal benodigde stations, balancering, schikking van de lijn en buffergrootte. Onder de besturingsvraagstukken vallen bezettingsplanning, teamvorming, worker assignment policy, deployment strategy, werkorder vrijgave mechanisme en omgang met uitzonderingen.
Dit model is toegepast op de FV2a‐lijn. Daarbij kon voor de meeste ontwerpstappen een passend ontwerp gevonden worden. Voor een vijftal punten bleek dat de omstandigheden dusdanig onvoorspelbaar en stochastisch van aard waren dat een simulatiestudie nodig was. Dit betreft de punten: het aantal stations, werkorder vrijgave mechanisme, balancering, sequencing en verschillende scenario’s voor de klantvraag.
Uit de simulatie is gebleken dat voor het werkorder vrijgave mechanisme een takttijdsysteem het beste werkt; goede of slechte balancering geen invloed op de prestaties van de lijn heeft; verschillende sequencingmethodes ook geen invloed op de prestaties hebben, en dat voor de klantvraag bleek dat
een hogere vraag lagere prestaties tot gevolg heeft (een gemiddelde vraag geeft acceptabele prestaties). Voor het aantal stations is geen eenduidig antwoord gevonden. Hierbij wordt nu uitgegaan van de literatuur.
De uitkomsten van de simulatie en de theoretische analyse zijn verwerkt in het algemene ontwerpmodel. Deze luidt nu als volgt (tussen de haakjes is de voorkeurskeuze weergegeven): A. Vooronderzoek 1. Besluit welk(e) product(en) gemaakt moet(en) worden op de assemblagelijn. 2. Verzamel de volgende informatie: a. Gewenste minimale en maximale output per dag; b. Assemblageopbouw van het product; c. Bewerkingstijden van alle elementen van het product (opgebouwd volgens b). B. Fysiek ontwerp 1. Maak de afweging om wel of niet DRC toe te passen (wel DRC); 2. Bepaal de cyclustijd;
3. Bepaal het aantal stations (overwegende het minimum aantal stations en het wel of niet toepassen van DRC. Voor DRC: neem 1,5 keer de minimum hoeveelheid stations);
4. Kijk naar variatie in taaktijd en balanceer de lijn zo goed mogelijk (overwegende dat balancering niet belangrijk is in DRC‐systemen);
5. Zoek naar een goede schikking van de lijn en maak de afweging dikke/korte lijn versus dunne/lange assemblagelijn. Laat deze afhangen van de assemblageopbouw van het product; 6. Kies een buffergrootte (één product). C. Besturingsontwerp 1. Kies een geschikte bezettingsplanning (in te zetten capaciteit = gevraagde capaciteit); 2. Deel de lijn op in teams (rekeninghoudend met de ideale teamgrootte), wijs stations toe aan de teams, en kies een worker assignment policy (maximale beheersing van taken en stations binnen het team); 3. Kies een geschikte deployment strategy (TNO‐flexing); 4. Kies een geschikt werkorder vrijgave mechanisme (takttijd); 5. Maak procedures voor uitzonderingssituaties (stel coördinatoren aan). Als dit model wordt toegepast op de FV2a‐lijn kan jaarlijks €120.000 euro bespaard worden (2,6 FTE, een besparing van 26% op de werkelijke kosten). Als het model ook op andere lijnen van Neopost wordt toegepast kan jaarlijks nog eens €420.000 (9,0 FTE) bespaard worden.
Voorwoord
Envelopvulmachines: van sommige soorten machines heb je het bestaan nooit kunnen vermoeden, maar er blijken zowaar bedrijven te zijn die ze maken! En zo kom je als afstudeerder binnen in een bedrijf waar ze dit soort machines maken.
Dit afstudeeronderzoek vormt de afronding van de studie Technische Bedrijfswetenschappen, waarvan ik het vijfjarige verdiepingsprogramma (‘honours master’) heb gevolgd. Vier jaar lang heb ik bedrijfskunde uit de boeken mogen leren; in het laatste jaar heb ik het geleerde voor het eerst in de praktijk kunnen brengen. Naast het afronden van deze scriptie heb ik de resultaten van het onderzoek ook binnen Neopost in de praktijk mogen brengen. Een hele leerzame ervaring, en bovendien heeft Neopost mij de kans gegeven om daarna mijn werk voort te zetten als werknemer van het bedrijf.
Hiervoor wil ik mijn bedrijfsbegeleider Dirk Baarda bedanken. Voor de mogelijkheid om binnen Neopost mijn afstudeerscriptie te schrijven, maar ook voor de mogelijkheid om de uitkomsten van mijn onderzoek te implementeren. Ook wil ik Arnout Rietveld en Fred Hettinga bedanken als mede‐ bedrijfsbegeleiders van mijn onderzoek, en Bert Westra, teamleider van de assemblagelijn, voor de goede samenwerking.
Naast mijn bedrijfsbegeleiders wil ik ook mijn begeleiders van de universiteit bedanken voor hun waardevolle commentaar en hun inzet. Meerdere malen zijn Jannes Slomp, Durk‐Jouke van der Zee en Jeroen Vos in Drachten op bezoek geweest voor mijn afstudeeronderzoek. Drie begeleiders kunnen de problematiek van vele kanten belichten, en mede daardoor is deze scriptie geworden tot dat wat nu voor u ligt.
Het afstudeeronderzoek was niet alleen heel erg leerzaam, maar ook erg gezellig. Graag wil ik mijn Neopost‐collega’s, in het bijzonder mijn kantoorgenoten Fred Hettinga, Jon Reitsma en Dirkjan de Ruiter, bedanken voor de gezellige periode.
En deze gezelligheid heb ik natuurlijk ook gehad tijdens de rest van mijn studie. Daarom wil ik graag mijn studiegenoten en vrienden bedanken voor deze fantastische tijd. En natuurlijk mijn vriendin Kitty, voor de leuke tijd samen en nodige afleiding en steun tijdens het typen van deze scriptie.
Ten slotte wil ik graag mijn ouders bedanken, die mij al 23 jaar bijstaan en mij de kans hebben gegeven om te gaan studeren.
Groningen, september 2006 Harry Wind
Inhoudsopgave
Samenvatting ...ii Voorwoord...iv Inhoudsopgave ... v Begrippen en definities... x Hoofdstuk 1 Aanleiding en initiële managementvraag... 1 1.1 Neopost ... 1 1.1.1 Neopost SA... 1 1.1.2 Neopost Technologies BV ... 1 1.2 Aanleiding van het onderzoek ... 2 1.3 Initiële managementvraag ... 3 1.4 Conclusie ... 3 Hoofdstuk 2 Probleemverkenning... 4 2.1 Beschrijving assemblagelijn... 4 2.1.1 Product... 4 2.1.2 Proces ... 5 2.1.3 Planning... 6 2.2 Afbakening van het te beschouwen systeem ... 6 2.3 Inventarisatie van de problemen met de FV2a‐lijn ... 7 2.3.1 Efficiency... 8 2.3.2 Doorlooptijd ... 8 2.3.3 Kwaliteit ... 8 2.3.4 Volume‐ & mixflexibiliteit... 9 2.4 Relevantie van de problematiek... 9 2.5 Koppeling van de problemen in het licht van de historie van de huidige assemblagelijn ... 10 2.6 Resumé ... 10 Hoofdstuk 3 Onderzoeksopzet ... 11 3.1 Doelstelling ... 11 3.2 Vraagstelling... 11 3.3 Operationalisaties, aannames en randvoorwaarden... 12 3.3.1 Operationalisatie van begrippen ... 12 3.3.2 Aannames... 13 3.3.3 Randvoorwaarden ... 133.4 Methoden en technieken ... 13 3.5 Plan van aanpak ... 14 Hoofdstuk 4 Theoretisch kader ... 15 4.1 Fysiek ontwerp van een assemblagelijn... 15 4.1.1 Cyclustijd van de assemblagelijn ... 15 4.1.2 Het aantal stations ... 16 4.1.3 Variatie in de taaktijd ... 17 4.1.4 Balancering van werktijd ... 17 4.1.5 Schikking van stations ... 18 4.1.6 Buffers ... 19 4.2 Dual Resource Constrained systems ... 19 4.2.1 Assemblagelijn als DRC‐systeem... 20 4.2.2 DRC en mixflexibiliteit ... 21 4.3 Besturingsmodel van een assemblagelijn ... 21 4.3.1 Offline besturingsvraagstukken ... 21 4.3.2 Online besturingsvraagstukken ... 22 4.4 Relatie tussen ohw‐niveau en doorlooptijd (Little)... 23 4.5 Sequencing ... 23 4.6 Samenvatting ... 24 Hoofdstuk 5 Conceptueel model en algemeen ontwerpmodel ... 25 5.1 Conceptueel model ... 25 5.2 Concept algemeen ontwerpmodel... 28 5.2.1 Inleiding ... 28 5.2.2 Concept algemeen ontwerpmodel ... 28 5.3 Link tussen conceptueel model en het algemeen ontwerpmodel ... 29 5.4 Afbakening van het algemeen ontwerpmodel... 29 Hoofdstuk 6 Toepassing concept algemeen ontwerpmodel op FV2a‐lijn... 30 6.1 Vooronderzoek... 30 6.2 Fysiek ontwerp ... 30 6.2.1 DRC ... 30 6.2.2 Cyclustijd ... 31 6.2.3 Aantal stations ... 31 6.2.4 Variatie in taaktijd & balancering... 31 6.2.5 Schikking ... 32 6.2.6 Buffergrootte... 33 6.2.7 Samenvatting ... 33
6.3 Besturingsontwerp... 34 6.3.1 Bezettingsplanning ... 34 6.3.2 Worker assignment policy ... 34 6.3.3 Deployment strategy ... 35 6.3.4 Werkorder vrijgave mechanisme ... 35 6.3.5 Uitzonderingen ... 35 6.3.6 Samenvatting ... 35 6.4 Andere overwegingen... 36 6.4.1 Verband tussen doorlooptijd en onderhanden werkniveau (Little) ... 36 6.4.2 Sequencing ... 36 6.4.3 Samenvatting ... 36 6.5 Samenvatting ... 37 Hoofdstuk 7 Simulatie ... 38 7.1 Inleiding ... 38 7.2 Ontwerp simulatiestudie ... 38 7.2.1 Algemeen... 38 7.2.2 Beperkingen van simulatie ... 38 7.2.3 Scope en level... 39 7.2.4 Typering simulatiemodel... 40 7.2.5 Experimentele factoren... 40 7.2.6 Validatie ... 41 7.2.7 Analyseplan... 43 7.3 Resultaten... 44 7.3.1 Inleiding ... 44 7.3.2 Aantal stations ... 44 7.3.3 Balancering ... 45 7.3.4 Werkorder vrijgave mechanisme ... 46 7.3.5 Vraagpatroon... 48 7.3.6 Sequencing ... 50 7.3.7 Staffinglevel in een DRC‐systeem... I 7.3.8 Verklaring structureel lage efficiencies...II 7.3.9 Het aantal subassemblagestations ... III 7.4 Conclusie ... III Hoofdstuk 8 Evaluatie algemeen ontwerpmodel... V 8.1 Inleiding ...V 8.2 Integraal ontwerp FV2a‐lijn...V 8.3 Evaluatie van concept algemeen ontwerpmodel... VI
8.4 Definitieve vaststelling algemeen ontwerpmodel... VI Hoofdstuk 9 Conclusie, aanbevelingen en implementatie ...VIII 9.1 Conclusie ...VIII 9.2 Aanbevelingen...X 9.2.1 Ontwerp FV2a‐lijn...X 9.2.2 Algemeen model voor assemblagelijnen ...X 9.3 Implementatie... XI Hoofdstuk 10 Onderzoeksbeperkingen en discussie... XIII Literatuurlijst ...XV Lijst met figuren ... XVI Lijst met grafieken ... XVI Lijst met tabellen...XVII
Bijlage A Assemblageproces ...Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Lay‐out ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Balancering ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Assemblagestructuur FV2a... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Bijlage B Prestaties huidige FV2a‐assemblagelijn...Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Efficiency ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Doorlooptijd... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Kwaliteit ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Onderhanden werk niveau... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Bijlage C Kostprijsopbouw FV2a ...Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Bijlage D Technisch ontwerp simulatiemodel ...Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Ontwerp simulatiemodel ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Benodigde data... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Input‐kansverdelingen ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Opwarmperiode, runlengte en selectie van experimenten ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Common random numbers ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. Screenshot ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
SPSS‐output ... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Bijlage F Potentiële besparingen in andere assemblagelijnenFout! Bladwijzer niet
gedefinieerd.
Begrippen en definities
De begrippen die in deze scriptie gebruikt worden, zijn als volgt gedefinieerd:
9 Output per medewerker: maximum aantal producten per medewerker per week; 9 Efficiency: de verhouding tussen de werkelijke assemblagetijd en de
verwachte minimale assemblagetijd (normtijd);
9 Normtijd: de totale minimale tijd die benodigd is om een product te assembleren (bestaande uit de kale bewerkingstijd en toeslagen voor transport van materiaal en persoonlijke verzorging); 9 Levertijd: de tijd die verstrijkt tussen het accepteren van de order en het verschepen van de order; 9 Doorlooptijd van de lijn: de tijd die verstrijkt tussen de start van de assemblage van een order en het versturen van het product naar de afdeling
expeditie; 9 Kwaliteit: het aantal fouten per product; 9 Volumeflexibiliteit: de minimaal en maximaal te verwachten output van de assemblagelijn, bij gelijkblijvende prestaties; 9 Mixflexibiliteit: de minimale en maximale werklast van de producten per dag, bij gelijkblijvende prestaties.
Hoofdstuk 1 Aanleiding en initiële managementvraag
In dit hoofdstuk zal kort worden ingegaan op de aanleiding van het onderzoek. De aanleiding van het onderzoek mondt uit in de initiële managementvraag, die door het management is gesteld bij aanvang van dit onderzoek. Om de aanleiding en de managementvraag goed uiteen te kunnen zetten zal eerst het bedrijf Neopost beschreven worden. Daarna zullen de aanleiding en de initiële managementvraag behandeld worden.
1.1 Neopost
1.1.1 Neopost SA
Neopost SA, een in Frankrijk gevestigde holding, produceert en verkoopt een complete range aan postverwerkingmachines. De productrange omvat onder meer frankeermachines, couverteermachines (envelopvulmachines) en envelopopeners. Daarnaast biedt Neopost SA diensten aan op het gebied van logistiek management van documenten en pakketpost.
Neopost is in Europa marktleider en wereldwijd tweede. Er werken zo’n 5000 medewerkers, de omzet is ruim 800 miljoen euro (2005), operationele winst is 24,8% (2005) en er zijn eigen vestigingen in 13 landen. In zo’n 100 andere landen zijn verkoop‐ en servicepunten gevestigd. Productielocaties staan in Nederland, Frankrijk en China. R&D‐locaties staan in Nederland, Frankrijk en USA.
1.1.2 Neopost Technologies BV
Neopost Technologies BV (hierna: NTBV) is de Nederlandse vestiging in Drachten waar couverteermachines en een beperkt aantal envelopopeners worden ontwikkeld en geproduceerd. Er werken zo’n 300 mensen in vaste dienst en gemiddeld 75 uitzendkrachten. De omzet in 2005 bedroeg zo’n 60 miljoen euro. Jaarlijks wordt 12% van de omzet geïnvesteerd in R&D. Primair proces Het primaire proces van NTBV is het ontwikkelen en produceren van couverteermachines. In onderstaande figuur is het productiegedeelte van het primaire proces weergegeven (de Research & Development afdeling is voor dit onderzoek niet relevant):
Figuur 1 Primair proces NTBV (alleen het productie gedeelte)
In de afdeling Parts Production (PP) worden de meeste onderdelen voor de eindproducten gemaakt (de rest wordt ingekocht bij leveranciers). In PP staan voornamelijk draaibanken, ponsmachines en kantbanken, waarop voornamelijk plaatwerk en draaiwerk worden verwerkt. Daarnaast is er een poedercoatinstallatie om de onderdelen te voorzien van een coating. PP wordt via MRP aangestuurd.
Alle gemaakte en ingekochte onderdelen worden in een centraal magazijn opgeslagen.
In de afdeling Assembly worden de producten geassembleerd. De meeste producten worden op klantorder geassembleerd. Er staan zo’n 13 assemblagelijnen. Aan de grootste assemblagelijn werken zo’n 50 mensen en die lijn maakt 25 tot 35 producten per dag (afhankelijk van de klantvraag). De meeste lijnen maken zo’n 6 producten per dag (met maximaal 10 mensen); de kleinste lijn hooguit enkele producten per week. Hier werkt maximaal één medewerker.
Tenslotte wordt vanuit het magazijn en vanuit de afdeling Assembly een magazijn met reserve onderdelen en service onderdelen gevuld.
1.2 Aanleiding van het onderzoek
NTBV wil het hele bedrijf in Drachten in de komende jaren graag efficiënter laten produceren. Dit onder druk van toenemende concurrentie en door de opkomst van lagelonenlanden. De voornaamste concurrent heeft de afgelopen jaren enkele scherp geprijsde modellen op de markt gebracht. Dit dwingt NTBV er toe om de kostprijs te drukken. Daarnaast vormen lagelonenlanden (in Oost‐Europa of Azië) een steeds aantrekkelijker alternatief voor Nederland als productielocatie. Kortom: de kostprijs in Drachten moet omlaag.
Naast de te hoge kostprijs kampt NTBV met efficiencyverliezen (tot 25%). De werkelijke kosten overschrijden de normkostprijzen ruimschoots, waardoor de positie van NTBV ten opzichte van concurrentie en lagelonenlanden nog slechter is dan het lijkt. Er zijn dus efficiencyverhogingen nodig om de werkelijke kosten naar het niveau van de kostprijs te brengen, en vervolgens om de kostprijs omlaag te brengen.
Deze efficiëntieslag geldt zowel voor Parts Production als voor Assembly. De afdeling Parts Production wordt in de zomer van 2006 efficiënter en leaner ingericht. De grootste assemblagelijn is in
2004 reeds door een consultancybedrijf efficiënter ingericht. Dit onderzoek is gericht op de op één na grootste assemblagelijn.
1.3 Initiële managementvraag
De primaire vraag van het management heeft betrekking op één specifieke assemblagelijn: de zgn. FV2a‐lijn. Gevraagd is om te kijken naar de huidige prestaties van de lijn (in termen van efficiency en doorlooptijd), en verbetervoorstellen te doen voor de lay‐out en de aansturing.
1.4 Conclusie
In dit hoofdstuk is een inleiding gegeven op de organisatie en de problematiek. Het management heeft de vraag gesteld om een onderzoek te doen naar de lay‐out en aansturing van de assemblagelijn en om verbetervoorstellen te doen.
In het volgende hoofdstuk zal het probleem verder verkend worden. In termen van een aantal kritische prestatieindicatoren (KPI’s) zal de problematiek van de lijn beschreven worden. Het te beschouwen systeem zal afgebakend worden, en er wordt gekeken of er nog meer relevante problemen zijn.
Hoofdstuk 2 Probleemverkenning
In dit hoofdstuk zal de problematiek van de FV2a‐assemblagelijn beschreven worden. Om dit goed te kunnen doen zal eerst een beschrijving worden gegeven van de assemblagelijn (het product, het proces en de planning). Daarna zal het te beschouwen systeem worden afgebakend. Met deze inzichten kunnen de prestaties van de lijn beschreven worden, die daarna in een breder perspectief worden getrokken. Tot slot zal de doelstelling van het onderzoek geformuleerd worden.
2.1 Beschrijving assemblagelijn
2.1.1 Product
Het product van de assemblagelijn is de FV2a (Feeder Vertical, versie 2a). Hij is de helft van een complete couverteermachine, de SI‐76 (zie Figuur 2). De SI‐76 bestaat uit twee subsystemen: een feeder/folder en een inserter. De FV2a is de feeder/folder, wat wil zeggen dat hij het papier verzamelt en vouwt; het aangekoppelde apparaat, de inserter, stopt daarna het gevouwen pakketje papier in een envelop.
Figuur 2 Functionele indeling SI‐76
Functionele werking SI‐76
In Figuur 2 is de functionele indeling van de SI‐76 te zien. Als we de papierloop volgen, dan begint het proces rechtsboven bij de feeders (papierinvoer). Daar worden één of meerdere bladen papier via het ‘vertikaal transport’ (nummer 1) naar de ‘verzamelplaats’ (2) gevoerd. In de ‘vouwunit’ (3 en 4) wordt het hele pakket gevouwen (met 1 of 2 vouwen). Vervolgens gaat het gevouwen pakket naar de ‘inserter’ (5), waar het in een envelop wordt gestopt en dichtgeplakt. De gevulde envelop komt links uit het apparaat.
De FV2a kent een aantal opties, waarvan de belangrijkste zijn:
a) Het aantal feeders (papierinvoervakken) (2, 4 of 6) (de assemblagetijd voor een 4‐ of 6‐ stations is één uur respectievelijk twee uur extra t.o.v. een 2‐stations);
b) Wel of geen extra vouwmechanisme (een zgn. ‘bodemadres’ (BA); alleen t.b.v. de Amerikaanse markt) (extra assemblagetijd voor een BA is ruim twee uur),
c) Wel of geen Optical Mark Reading (OMR) (een functie om barcodes op papier te lezen) (extra assemblagetijd: ruim 25 minuten).
Jaarproductie FV2a’s: 1497 (2005)
Gewogen gemiddelde norm‐assemblagetijd: 8:45 uur per product, met als minimum en maximum respectievelijk 7:20 uur en 12:34 uur per product (deze variatie ontstaat ten gevolge van minder of meer in te bouwen klantopties) (gewogen gemiddelde volgens de verkoopcijfers van 2005).
2.1.2 Proces
Assemblageproces
De FV2a‐lijn is een klantorder gestuurde, manuele assemblagelijn. Dit wil zeggen dat alle orders op klantorder geassembleerd worden en dat het eindproduct volledig door operators wordt geassembleerd. De benodigde onderdelen liggen in stellingen en op pallets langs de assemblagelijn, en worden op werktafels aan elkaar worden geschroefd. Het opleidingsniveau van de operators is LTS tot MTS. Het assemblageproces bestaat uit de volgende handelingen: Figuur 3 Het assemblageproces
Een gedeelte van de onderdelen wordt eerst gesubassembleerd. Vervolgens worden deze met andere onderdelen geassembleerd in het eindproduct. Daarna wordt het product door een eindafsteller afgesteld en getest. Ten slotte krijgt het product de juiste bekapping en wordt het verstuurd naar de klant.
Het assemblageproces van het eindproduct vindt volledig in deze lijn plaats (uitzondering: één type module wordt in een andere assemblagelijn gemonteerd). Kerngetallen FV2a‐assemblagelijn: • Gemiddeld aantal monteurs: 12 (2005) • Aantal montagetafels: 18 (waarvan 8 in de lijn, de overige 10 zijn subassemblagetafels) • Maximale dagproductie: 8 producten (gemiddelde 2005: 6)
Aansturing assemblagelijn
In de assemblagelijn is geen expliciet werkorder vrijgave mechanisme aanwezig: de orders die door Supply Chain Management (SCM) zijn vrijgegeven kunnen de monteurs meteen worden gestart. Ze zijn daar zelf voor verantwoordelijk.
De operators werken als een semi‐zelfsturend team. Vier coördinatoren zijn aangesteld voor de volgende vier punten: kwaliteit, werkplekoptimalisatie, efficiency en onderdelenvoorziening. Deze coördinatoren zijn montagemedewerkers met extra taken. Indien nodig voeren ze acties uit op hun vakgebied (bijv. bij onderdelentekort of kwaliteitsproblemen). Ze rapporteren hierover aan de teamleider. De teamleider beslist over het aantal in te zetten monteurs. Hij is eindverantwoordelijk voor de efficiency van de monteurs en de kwaliteit van de producten.
2.1.3 Planning
De afdeling Resource Planning (onderdeel van SCM) maakt het Hoofd Productie Plan (HPP) op basis van verkoopprognoses. Het time fence is daarbij acht weken. In het HPP wordt voor elke week vastgelegd wat de dagproductie van FV2a’s wordt. Binnen een bepaalde week is de productie voor elke dag dus gelijk; van week tot week kan de dagproductie wel verschillen. De afdeling Material Management (ook onderdeel van SCM) wijst individuele klantorders toe aan de orders in het HPP. Deze afdeling zorgt daarna voor de vrijgave van orders naar de assemblagelijn.Voor meer informatie over de assemblagelijn, het assemblageproces en het product: zie Fout!
Verwijzingsbron niet gevonden..
2.2 Afbakening van het te beschouwen systeem
In termen van systeemgrenzen is dit onderzoek afgebakend op de fysieke FV2a‐assemblagelijn en de bijbehorende monteurs. De inputs van het systeem zijn de orders van SCM (SCM is daarbij verantwoordelijk voor de orders in de buffer vóór de lijn); de output van het systeem is het gerede product. Alles daarbuiten wordt als gegeven aangenomen.
De assemblagelijn moet natuurlijk presteren in overeenstemming met andere elementen in de organisatie. Dit wordt gedaan door middel van operationele karakteristieken1 (OK’s) en kritische prestatie
indicatoren (KPI’s). OK’s1 zijn een set eigenschappen of parameters die worden gebruikt om de
assemblagelijn te besturen als black box. KPI’s zijn indicatoren die de prestaties van de assemblagelijn weergeven.
De door Neopost gebruikte OK’s1 zijn: output per medewerker, doorlooptijd, volumerestricties en
mixbeperkingen. Door deze vier parameters vast te stellen kan de lijn bestuurd worden als black box: SCM weet hiermee hoeveel en welke typen producten kunnen worden ingepland om gemaakt te worden, en de leidinggevende van de lijn weet daarmee hoeveel operators ingezet moeten worden. De door Neopost gebruikte KPI’s zijn: efficiency, doorlooptijd en kwaliteit (deze begrippen zullen in paragraaf 3.2 verder gedefinieerd worden). Deze moeten respectievelijk minimaal 100%, maximaal 2 werkdagen en minimaal 75% zijn. Het is nodig om OK’s en KPI’s goed uit elkaar te houden: OK’s beschrijven welke eigenschappen de assemblagelijn heeft, het zijn veronderstelde prestaties; de KPI’s meten in hoeverre de OK’s worden behaald. Dit onderscheid zal ook voor dit onderzoek gelden: KPI’s zullen worden gebruikt om te beoordelen in hoeverre de assemblagelijn aan de gestelde OK’s voldoet.
In paragraaf 3.3 zullen de OK’s en KPI’s verder gedefinieerd worden, en zal de relatie tussen beide begrippen duidelijker worden. Tot slot: Kwaliteit wordt in dit onderzoek niet direct meegenomen, omdat het niet beschouwd als een directe uitkomst van de lay‐out en logistieke aansturing van de assemblagelijn. Het vormt wel een belangrijke randvoorwaarde, dus het ontwerp van de lay‐out en aansturing moet een situatie creëren waarin de kwaliteit gewaarborgd is (hier kom ik later op terug in §3.3.2).
2.3 Inventarisatie van de problemen met de FV2a‐lijn
In de vorige paragraaf is vastgesteld dat de assemblagelijn beoordeeld wordt op KPI’s, te weten: efficiency, doorlooptijd en kwaliteit. In deze paragraaf zal gekeken worden wat de omvang van de
1 Bertrand et al (1998, blz. 64 en 331 e.v.) definiëren operationele karakteristieken als volgt:
operationele karakteristieken beschouwen een productieafdeling als black box, als een model van de afdeling op fabrieksniveau. Ze betreffen onder andere de mogelijk te realiseren doorlooptijden, volume‐/capaciteitsrestricties en mixbeperkingen. Een productieafdeling kan één machine zijn, maar
problematiek is, door te kijken hoe de assemblagelijn presteert op deze KPI’s. Daarnaast zal worden gekeken naar volume‐ en mixflexibiliteit.
2.3.1 Efficiency
Efficiency wordt gemeten als de procentuele verhouding tussen normttijd en werkelijk uitgevoerde bewerkingstijd. Dit wordt als gemiddelde over hele werkweken berekend. NTBV heeft als doelstelling 100% efficiency te halen.
In 2005 heeft de lijn een gemiddelde efficiency van 75% behaald. In slechts twee weken werd meer dan 100% gescoord (zie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. in Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.). Omgerekend hadden er slechts 8,1 operators ingezet hoeven te worden, maar er werden gemiddeld 10,7 ingezet. Dat zijn 2,6 operators te veel. (NB: indirecte uren (bijvoorbeeld voor inleren of vegen) zijn niet meegerekend. Dit is ook nog eens 1,5 FTE). De lijn presteert dus structureel onder het gewenste efficiencyniveau van 100%.
2.3.2 Doorlooptijd
Binnen NTBV wordt uitgegaan van een doorlooptijd van de assemblagelijnen van 2 werkdagen. De doorlooptijd wordt door NTBV echter niet actief bijgehouden. Daarom is een kleine steekproef getrokken om een indruk van de doorlooptijd van orders in de FV2a‐assemblagelijn te krijgen. De steekproef is gehouden gedurende 20 werkdagen. In die periode is de doorlooptijd van 65 producten gemeten.In de steekproef was de gemiddelde doorlooptijd 2,3 dagen. 21 orders hebben de grens van 2 werkdagen overschreden, ofwel 32,3% van de orders. Dat betekent dat in deze steekproef de leverbetrouwbaarheid 67,7% is (zie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. in Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.). Hoewel de steekproef klein is, kunnen we wel voorzichtig stellen dat de doorlooptijd aan de hoge kant is. Hierbij moet wel opgemerkt worden dat doorlooptijd door NTBV niet gemeten wordt en dat er niet op wordt gestuurd. In dit onderzoek moet dus onderzocht worden hoe de doorlooptijd minder dan twee werkdagen kan worden (met een acceptabele leverbetrouwbaarheid).
2.3.3 Kwaliteit
Hoewel kwaliteit in dit onderzoek niet direct meegenomen wordt, is het toch goed om een indicatie te hebben van de kwaliteit van de producten van de assemblagelijn.
Kwaliteit wordt door NTBV gemeten als percentage goedkeur. Een percentage van 75% komt (volgens de rekenmethode van NTBV) neer op één montagefout per vier producten.
De lijn haalde in 2004‐2005 een gemiddelde kwaliteitscore van 58,6% (1 fout per 2,4 producten). In slechts 35% van de weken wordt 75% of meer gemeten (zie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. in
Dit wil in principe niet zeggen dat de klant een slecht product krijgt (alhoewel de kans daarop wel groter wordt): de eindafsteller zorgt er altijd voor dat het product goed werkt, maar een slechte kwaliteit in de lijn veroorzaakt extra hersteltijd voor eindafstellers. Dit kost dus extra manuren.
2.3.4 Volume‐ & mixflexibiliteit
De volumerange waar de assemblagelijn in de praktijk mee te maken heeft is 4 tot en met 10 producten per dag. Een productie van 10 per dag betekent dat de cyclustijd 48 minuten is (bij 8 uren per werkdag). Deze cyclustijd is in de praktijk niet haalbaar doordat de langste bewerkingstijd in de assemblagelijn één uur is. Dat betekent dat maximaal 8 producten gemaakt kunnen worden.
Op de assemblagelijn hoeft slechts één product gemaakt te worden, dus de mixflexibiliteit van de lijn hoeft in principe niet groot te zijn (uitgaande van een single model assembly line). Het product heeft echter wel een grote variëteit in uitvoeringen. Dit houdt in dat de norm‐bewerkingstijd van de producten varieert tussen 7:20 en 12:34 uur. Dit geeft geen problemen voor subassemblage (omdat deze operators niet in een lijn werken), maar wel voor assemblage: hier treedt leegloop en blokkering op door de variatie in bewerkingstijd. In latere hoofdstukken wordt hier nog uitgebreid op teruggekomen. De assemblagelijn kan dus niet voldoen aan de gewenste volumeflexibiliteit. Mixflexibiliteit geeft enige problemen met leegloop en blokkering.
2.4 Relevantie van de problematiek
In het voorgaande is aangetoond dat FV2a‐assemblagelijn op de punten efficiency en kwaliteit te laag scoort. Beide deficiënties resulteren in extra kosten voor het assembleren van het product. De vraag is nu wat de relevantie van deze assemblagekosten voor de totale kostprijs is. Wellicht zijn de assemblagekosten te verwaarlozen; in dat geval kan dit onderzoek zich beter ergens anders op richten. De assemblagekosten blijken 17% van de totale kostprijs te zijn (zie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. in Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.). Dit komt neer op zo’n €300 assemblagekosten per product. Bij een jaarproductie van 1500 zijn de jaarlijkse kosten voor assemblage dan €450.000. Dit betekent dat als de lijn een efficiency van 76% in plaats van 100% haalt, dit jaarlijks €120.000, ofwel 2,6 FTE kost. Hierin zijn de kosten voor extra afstellen (ten gevolge van kwaliteitsproblemen) niet meegenomen. Ook zijn alle indirecte uren van overhead (om de slechte prestaties om te buigen in goede prestaties) niet meegerekend.Een besparing van €120.000 (2,6 FTE) komt neer op een verlaging van 26,7% van de werkelijke assemblagekosten. Dat is een aanzienlijk percentage. De kostprijs wordt er niet mee verlaagd (omdat de kostprijs uitgaat van 100% efficiency), maar de werkelijk gemaakte kosten zullen wel lager worden.
Naast de financiële problemen zijn er andere problemen die met dit onderzoek onderzocht (cq. opgelost) kunnen worden, zoals problemen met de hogere volumes (10 producten per dag), leegloop
en blokkering ten gevolge van een slechte mixflexibiliteit en een lage mate van beheersbaarheid van de lijn. Al deze problemen geven voldoende reden om het onderzoek voort te zetten.
2.5 Koppeling van de problemen in het licht van de historie van de huidige
assemblagelijn
In het voorgaande is aangetoond dat de assemblagelijn niet goed presteert en dat het de moeite loont om er een onderzoek aan te wijden (er valt immers jaarlijks €120.000 in deze lijn te besparen en levertijd en kwaliteit kunnen verbeterd worden). We moeten deze problematiek echter niet los zien van het verleden van de assemblagelijn. Sinds jaar en dag worden assemblagelijnen bij NTBV door steeds wisselende personen ingericht, elk met wisselende capaciteiten en inzichten, zonder een gerichte opleiding op dit gebied. Het resultaat daarvan is dat assemblagelijnen er heel verschillend uit kunnen zien, en dat de prestaties van de lijnen onderling heel erg verschillen.Zo ook de FV2a‐assemblagelijn: de lijn is ooit opgezet door een lijn‐engineer in samenwerking met de monteurs. De lijn is toen redelijk gebalanceerd, maar na een productwijziging en een verhoging van het productievolume is de assemblagelijn nooit aangepast aan de veranderde omstandigheden. Er is nooit ‘onderhoud’ aan gepleegd.
In Hoofdstuk 1 werd gesteld dat dit onderzoek zich moet richten op het herinrichten van de assemblagelijn van de FV2a. Het zojuist beschreven verleden heeft echter aangetoond dat er een breder probleem is: binnen NTBV is er gebrek aan een algemene methode, op basis waarvan assemblagelijnen ingericht kunnen worden.
Dit onderzoek moet dus breder getrokken worden: er dient een algemeen ontwerpmodel te komen, dat breder gebruikt kan worden voor het inrichten van assemblagelijnen binnen NTBV. Het model moet bruikbaar zijn om ook assemblagelijnen van andere soorten producten van NTBV in te kunnen richten. In het licht van een algemeen model kan het ontwerp van de FV2a‐assemblagelijn gezien worden als een pilot‐study. Met deze pilot kunnen inzichten worden opgedaan, teneinde het algemene model op te kunnen stellen.
2.6 Resumé
In dit hoofdstuk is een verkenning van de problematiek gedaan. Er is geconstateerd dat de FV2a‐ lijn problemen heeft met efficiency, doorlooptijd en kwaliteit. Dit heeft tot gevolg dat er teveel kosten worden gemaakt, de leverbetrouwbaarheid te laag is en dat extra herstelacties nodig zijn vanwege de lage kwaliteit. Als de efficiency op 100% gebracht zou kunnen worden, dan kan 26,7% van de (werkelijke) assemblagekosten bespaard worden (jaarlijks € 120.000).Naast de problematiek van de FV2a‐lijn is bij NTBV behoefte aan een algemene methode om assemblagelijnen in te richten. Daarom zal in doet onderzoek zowel de FV2a‐lijn herontworpen worden als een algemeen ontwerpmodel voor assemblagelijnen ontwikkeld worden. De FV2a‐lijn zal dienen als pilot voor het algemene ontwerpmodel.
Hoofdstuk 3 Onderzoeksopzet
3.1 Doelstelling
In het vorige hoofdstuk is duidelijk geworden wat de problematiek is. Hiermee kan de doelstelling van het onderzoek geformuleerd worden: Het ontwikkelen en implementeren van een verbeterd ontwerp van de FV2a‐assemblagelijn, waardoor: 9 Efficiency minimaal 100% is; 9 Doorlooptijd maximaal 2 werkdagen is; 9 Leverbetrouwbaarheid minimaal 95% is; 9 De volumerange 4‐10 producten per dag is bij gelijke prestaties.
Het ontwikkelen van een algemeen ontwerpmodel voor het ontwerpen van assemblagelijnen, waarbij inzichten van het onderzoek naar de nieuwe FV2a‐montagelijn gebruikt worden als input.
3.2 Vraagstelling
Om aan de doelstelling te kunnen voldoen moeten de volgende hoofdvragen beantwoorden worden: 1. Hoe ziet een geschikt ontwerp voor de lay‐out en aansturing van de FV2a‐lijn er uit, gegeven de
eisen en wensen van NTBV ten aanzien van de prestaties van de lijn, onder de randvoorwaarde van een set operationele karakteristieken, en hoe kunnen deze worden geïmplementeerd?
2. Hoe ziet een algemeen ontwerpmodel voor assemblagelijnen er uit, gegeven de literatuur en de resultaten van de FV2a‐lijn‐pilot?
De hoofdvragen zijn te ontleden in de volgende deelvragen:
1. Hoe ziet de huidige assemblagelijn er uit, wat zijn de problemen die zich daarin voordoen, en wat is de oorzaak daarvan?
2. Wat is in de literatuur te vinden over de ontwerpbeslissingen die gemaakt moeten worden voor het ontwerp van assemblagelijnen?
3. Hoe ziet een algemeen ontwerpmodel er uit, gegeven de beschikbare literatuur?
4. Wat zijn de resultaten van het toepassen van het algemeen ontwerpmodel op de FV2a‐lijn als pilot?
5. Hoe ziet het algemene ontwerpmodel er uit als deze aangescherpt wordt met de resultaten van de FV2a‐pilot?
3.3 Operationalisaties, aannames en randvoorwaarden
3.3.1 Operationalisatie van begrippen
In de doelstelling en vraagstelling zijn een aantal begrippen voorgekomen, die hieronder gedetailleerd gedefinieerd worden:
9 Output per medewerker: maximum aantal producten per medewerker per week; 9 Efficiency: de verhouding tussen de werkelijke assemblagetijd en de
verwachte minimale assemblagetijd (normtijd);
9 Normtijd: de totale minimale tijd die benodigd is om een product te assembleren (bestaande uit de kale bewerkingstijd en toeslagen voor transport van materiaal en persoonlijke verzorging); 9 Levertijd: de tijd die verstrijkt tussen het accepteren van de order en het verschepen van de order; 9 Doorlooptijd van de lijn: de tijd die verstrijkt tussen de start van de assemblage van een order en het versturen van het product naar de afdeling
expeditie; 9 Kwaliteit: het aantal fouten per product; 9 Volumeflexibiliteit: de minimaal en maximaal te verwachten output van de assemblagelijn, bij gelijkblijvende prestaties (KPI’s); 9 Mixflexibiliteit: de minimale en maximale werklast van de producten per dag, bij gelijkblijvende prestaties (KPI’s). Toelichting Aangezien KPI’s een maatstaf zijn voor de prestaties op het gebied van OK’s, liggen de definities van KPI’s en OK’s dicht bij elkaar. Ze zijn vaak een afgeleide van elkaar of helemaal gelijk. Dit geldt voor de KPI ‘levertijd van de assemblagelijn’: deze is gelijk aan de OK ‘doorlooptijd van de assemblagelijn’ (in dit onderzoek gaat het om de doorlooptijd/levertijd van de assemblagelijn en niet het hele traject tussen orderintake en verscheping naar de klant). Aangezien deze twee begrippen hetzelfde zijn zal in dit onderzoek verder alleen doorlooptijd gebruikt worden.
De KPI ‘efficiency’ is een afgeleide van de OK ‘output per medewerker’ (efficiency is het aantal producten per dag vermenigvuldigd met de normtijd, gedeeld door de werkelijke assemblagetijd). Aangezien deze twee begrippen een afgeleide van elkaar zijn zal in dit onderzoek verder alleen efficiency gebruikt worden.
Samengevat betekent het voorgaande dat in dit onderzoek als KPI’s efficiency en doorlooptijd worden genomen. Als OK’s zullen doorlooptijd, volume‐ en mixflexibiliteit worden genomen. De OK’s worden als randvoorwaarde meegenomen in het onderzoek.
De KPI’s moeten minimaal 100% (efficiency) en maximaal 2 werkdagen (doorlooptijd) zijn. De volumeflexibiliteit moet 4 tot 10 producten per dag zijn (dit is de range van de meerjarige verkoopprognose).
NB: Normaal gesproken kan efficiency maximaal 100% zijn. In dit onderzoek (en bij Neopost) wordt echter niet uitgegaan van de efficiency van de kale bewerkingstijd, maar van de efficiency van de complete normtijd (inclusief toeslagen voor persoonlijke verzorging en transport van onderdelen). Dit betekent dat de operators enigszins kunnen schuiven met taken en dat de taken ‘samendrukbaar’ en ‘uitrekbaar’ zijn (het is mogelijk om sneller of langzamer te werken dan normaal). Dit alles betekent dat een efficiency van gemiddeld 100% mogelijk is. Dit wordt bewezen door het feit dat de grootste assemblagelijn (SI62/68) van Neopost in 2005 een gemiddelde efficiency van 101% heeft gehaald.
3.3.2 Aannames
9 Strategisch en tactisch beleid omtrent assemblagelijnen worden als gegeven aangenomen; 9 Kwaliteit wordt in het onderzoek niet meegenomen als KPI, maar als randvoorwaarde; 9 De lijn wordt beoordeeld op de KPI’s efficiency en doorlooptijd, onder de beperking van de volume‐ en mixflexibiliteit en kwaliteit; 9 De assemblagelijn is een single model assemblyline: alleen de FV2a (in al zijn varianten) wordt in deze lijn geassembleerd; 9 De buffer met orders vóór de lijn wordt in dit onderzoek niet meegenomen. De afdeling SCM is verantwoordelijk voor de planning en de hoogte van de stapel orders vóór de lijn.3.3.3 Randvoorwaarden
9 De KPI’s moeten minimaal 100% (efficiency) en maximaal 2 werkdagen (levertijd) zijn; 9 De volumeflexibiliteit is een minimumoutput van 4 en maximum van 10 producten per dag, onder gelijkblijvende prestaties (KPI’s);9 De kwaliteit van de output van de assemblagelijn mag door dit onderzoek niet slechter worden (minimaal 75% blijven);
3.4 Methoden en technieken
Er is nu vastgesteld wat we willen weten. Dan rijst nu de vraag hoe de antwoorden verkregen moeten gaan worden. Er worden grofweg twee methoden toegepast: literatuuronderzoek en simulatieonderzoek.
Literatuuronderzoek zal gebruikt worden om een ‘concept algemeen ontwerpmodel’ op te stellen en om de huidige situatie te analyseren.
Simulatieonderzoek wordt gebruikt om de problemen te analyseren die niet door de literatuur gedekt worden.
Uiteindelijk worden de resultaten het literatuur‐ en simulatieonderzoek samengevoegd tot een integraal ontwerp voor de FV2a‐lijn en wordt het algemeen ontwerpmodel definitief vastgesteld.
3.5 Plan van aanpak
Zoals in de vorige paragraaf is weergegeven worden literatuur‐ en simulatieonderzoek gebruikt voor dit onderzoek. In de volgende figuur is te zien hoe antwoorden op de deelvragen verkregen zullen worden, en in welk hoofdstuk dat plaats zal vinden: Probleemverkenning Literatuuronderzoek Algemeen ontwerpmodel opstellen op basis van Algemeen ontwerpmodel toepassen op FV2a‐lijn Algemeen ontwerpmodel evalueren met FV2a‐resultaten 1 2 3 4 5 1 & 2 4 5 6 & 7 8
Deelvraag
Hoofdstuk
Hoofdstuk 4 Theoretisch kader
Om inzicht te kunnen verschaffen in de manier waarop een assemblagelijn op een gewenste wijze kan presteren, is het goed om inzicht te hebben in de samenhang tussen ontwerpparameters en prestatieindicatoren van de assemblagelijn. Daarom zullen in dit hoofdstuk een aantal modellen gepresenteerd worden, die inzicht verschaffen in de samenhang tussen de ontwerpparameters en KPI’s. Dit hoofdstuk kan gezien worden als ‘gereedschapskist’, waaruit later in dit rapport geput kan worden. Aan het einde van dit hoofdstuk zullen de modellen samengevoegd worden tot het conceptueel model. Dit model zal in de rest van het rapport gebruikt worden om analyses mee uit te voeren en om het ontwerp tot stand te brengen.
4.1 Fysiek ontwerp van een assemblagelijn
Slack e.a. (1998, blz. 251 e.v.) beschrijven een algemene methode voor het ontwerpen van de fysieke inrichting van een assemblagelijn, uitgaande van een niet‐DRC‐systeem (DRC‐systemen worden in §4.2 behandeld). Deze methode voor het ontwerpen bevat de volgende stappen: 1. Wat is de benodigde cyclustijd? 2. Hoeveel stations zijn nodig? 3. Hoe moet met de variatie in de taaktijd omgegaan worden? 4. Hoe moet de lay‐out gebalanceerd worden? 5. Op welke manier moeten de stations geplaatst worden? In de volgende paragrafen zullen de stappen uit de methode stap voor stap behandeld worden.
4.1.1 Cyclustijd van de assemblagelijn
De cyclustijd (ook wel takttijd genaamd) van een assemblagelijn is de tijd die verstrijkt tussen twee producten die gereed komen (Slack e.a., 1998, blz. 251).
Baudin (2002, blz. 43) geeft de volgende definitie van takttijd: ‘Assuming we complete the product one unit at a time at a constant rate during the net available work time, the takt time is the amount of time that must elapse between two successive unit completions in order to meet the demand.’ In formulevorm: Takttijd = producten produceren te d Hoeveelhei tijd productie e beschikbar Netto Takttijd is de inverse van de productiehoeveelheid per tijdseenheid: Doorvoer = Takttijd‐1 = tijd productie e beschikbar Netto producten produceren te d Hoeveelhei
In de praktijk kan het begrip takttijd tot verschillende situaties leiden. Een assemblagelijn kan namelijk letterlijk elke takttijd een product voortbrengen, maar het kan ook zo zijn dat de takttijd een gemiddelde is, waarbij gemiddeld een x aantal producten per uur of per dag wordt voortgebracht. Dit verschil is afhankelijk van de inrichting en de aansturing van de assemblagelijn (Baudin, 2002, blz. 42‐ 43). Ontwerptakttijd en operationele takttijd Met het vaststellen van de takttijd ligt de ontwerpcapaciteit van de lijn vast. De ontwerptakttijd dient dus zo klein mogelijk te zijn, oftewel: de lijn wordt ontworpen op de hoogste capaciteit die verwacht wordt nodig te zijn volgens de verkoopprognose.
Als er echter op een lagere capaciteit wordt geproduceerd, dan wordt de takttijd langer. Als de capaciteit lager wordt, dan moet de lijn eigenlijk ook een proportioneel lagere hoeveelheid bronnen verbruiken. Dit heeft tot gevolg dat de inrichting van de assemblagelijn bij een andere capaciteit anders ingericht moet worden. Dit laatste houdt in dat de takttijd niet kan wijzigen binnen een shift of een dag. Daarna, met bijbehorende capaciteitsaanpassing, kan dat wel (Baudin, 2002, blz. 44).
Het belang van takttijd
In werkelijkheid bestaat een takttijd‐gedreven productiesysteem alleen bij benadering (Baudin, 2002, blz. 47). Hoe beter het benaderd wordt, hoe voordeliger het gebruik ervan is. Het gebruik van takttijd als stuurmiddel heeft namelijk een aantal indirecte gevolgen: minder kosten, betere leverprestaties en betere kwaliteit.
Takttijdsturing heeft rust en regelmaat in de assemblagelijn tot gevolg. Alle producten schuiven met regelmaat door, waardoor het proces beter voorspelbaar is. Dat heeft tot gevolg dat buffers minder vol hoeven te zijn en dat wachttijden en doorlooptijden korter worden. Kortom: minder verspilling. Dit leidt tot minder kosten, betere leverprestaties en betere kwaliteit (Baudin, 2002, blz. 46‐ 48). Lange takttijden Takttijden van meer dan 10 minuten worden beschouwd als lange takttijden (Baudin, 2002, blz. 55). Hierbij treden vergeeteffecten op: de takttijd is te lang om “gedachteloze” routine op te bouwen. Lange takttijden leveren meer voldoening in het werk op, maar werken defecten in de hand.
4.1.2 Het aantal stations
De volgende ontwerpstap is het bepalen van het aantal benodigde stations. In de praktijk kan dit tussen één en enkele honderden stations zijn, afhankelijk van de cyclustijd en de totale bewerkingstijd van het product. De totale bewerkingstijd van een product is de minimale totale tijd die het product in het systeem doorbrengt, exclusief de wachttijd. Het is dus de som van de netto bewerkingstijden.
In formulevorm kan de totale bewerkingstijd als volgt uitgedrukt worden (geldt alleen voor niet‐ DRC‐systemen) (Baudin, 2002, blz. 50):
Totale bewerkingstijd = takttijd * aantal stations
De totale bewerkingstijd van een product is bekend. De takttijd ook, dus het minimum aantal stations kan met een licht aangepaste formule berekend worden: Minimum aantal stations = takttijd Minimum product per tijd bewerkings Totale stations.
Door het minimum aantal stations vast te leggen, ligt ook het minimum aantal benodigde monteurs vast: hetzelfde aantal als het aantal stations.
4.1.3 Variatie in de taaktijd
Tot nu toe is in het ontwerp het aantal stations en de takttijd bepaald, waarbij (in theorie) elk station zijn eigen werkzaamheden uitvoert aan het product, en het na exact één takttijd doorschuift naar het volgende station.
In de praktijk is de taaktijd per station per takttijd nooit gelijk aan de takttijd. Met name bij herhalende werkzaamheden, en zeker als ze door mensen gedaan worden, is de duur van de werkzaamheden variabel.
Er zijn verschillende factoren die meespelen bij de variabiliteit in werktijd:
9 Producten zijn verschillend, bijvoorbeeld als er verschillende modellen op één lijn gemaakt worden, of er zijn opties die niet op elk product zitten. De grootte van de werkinhoud verschilt dan per station per takttijd;
9 Producten hebben een verschillende behandeling nodig, bijvoorbeeld als er specifieke klantwensen zijn;
9 De persoon die de werkzaamheden uitvoert doet de taken met verschillende snelheden.
De variatie in taaktijd zorgt ervoor dat er onregelmatigheden in de lijn voorkomen, die ervoor zorgen dat er op bepaalde stations rijen komen te staan, dat bepaalde stations met leegloop of blokkering te maken krijgen en dat werktijd niet voor 100% benut kan worden. Soms is het dan nodig om meer resources (monteurs) in te zetten om efficiencyverliezen ten gevolge van taaktijdvariatie te compenseren (Slack e.a., 1998, blz. 252).
4.1.4 Balancering van werktijd
Het moeilijkste van het ontwerpen van een assemblagelijn is ervoor zorgen dat elk station een gelijke hoeveelheid werk heeft. Dit proces heet balanceren (Slack e.a., 1998, blz. 253‐255).
In de praktijk is het bijna onmogelijk om elk station een gelijke werkinhoud te geven, oftewel: er is altijd een bepaalde mate van onbalans tussen de stations. Dit resulteert in efficiencyverliezen en een
toename van de effectieve takttijd van de lijn. Als deze boven de ontwerptakttijd uit komt, dan moeten wellicht extra resources ingezet worden om binnen de ontwerptakttijd te blijven.
De effectiviteit van het balanceringsproces wordt gemeten door middel van balanceringsverliezen. Dit is de verloren tijd die wordt veroorzaakt door de ongelijke verdeling van werk over de stations als percentage van de totale bewerkingstijd. Dit wordt geïllustreerd door Figuur 5.
Figuur 5 Een voorbeeld van balanceringsverliezen (Slack e.a., 1998, blz. 253)
Balanceringstechnieken
Er zijn een aantal technieken beschikbaar om een assemblagelijn te balanceren. De meest bruikbare en meest gebruikte methodes zijn simpele heuristieken.
Het startpunt van alle balanceringstechnieken is het precedence diagram, een diagram van de volgorderelaties tussen bewerkingen. Een methode om een assemblagelijn te balanceren is door de totale werklast, gegeven de modelmix en gegeven het precedence diagram, zo gelijkmatig mogelijk te verdelen over de stations. De doelfunctie is het minimaliseren van de totale afwijking van de individuele stationstijden ten opzichte van de gemiddelde stationstijd (Matanachai, Yano, 2001, blz. 30)
4.1.5 Schikking van stations
Tot nu toe is er van uit gegaan dat de stations in een lijn worden geplaatst. Er zijn echter ook andere configuraties mogelijk.
De stations kunnen ook in meerdere, kleinere lijntjes geplaatst worden. Als we bijvoorbeeld uitgaan van 4 stations in één lijn met een takttijd van een kwartier, dan kan dezelfde output gerealiseerd worden met 2 lijnen met elk 2 stations, die een half uur per station nodig hebben. Nog een andere mogelijkheid is om 4 ‘lijnen’ naast elkaar te zetten, met elk 1 station. De output blijft hetzelfde: 4 producten per uur, ofwel elk kwartier één product.
Op deze manier kan besloten worden of de lijn ‘kort en dik’ moet zijn, of ‘lang en dun’ (lang/kort slaat op het aantal stations in de lijn; dik/dun slaat op het aantal parallelle stations). Voor elke situatie
zijn er bepaalde technische beperkingen, maar vaak zijn er wel meerdere opties (Slack, 1998, blz. 256‐ 257).
Voordelen van een lange, dunne lijn: een gecontroleerde stroom van materialen, eenvoudig materiaal transport, lagere kapitaalbehoefte en een efficiëntere werkwijze.
Voordelen van een korte, dikke lijn: hogere mixflexibiliteit, hogere volumeflexibiliteit, hogere robuustheid en minder monotoon werk (Slack, 1998, blz. 256‐257).
4.1.6 Buffers
Buffers zijn plaatsen voor opslag van producten tussen werkstations in. Ze ontkoppelen de opeenvolgende werkstations in de lijn, en kunnen variaties in bewerkingstijden en onbalans (gedeeltelijk) opvangen. Outputverlies wordt hiermee voorkomen (Nicholas, 1998, blz. 164 en Kalk, 2005, blz. 10).
4.2 Dual Resource Constrained systems
Dual Resource Constrained systems (DRCs) zijn productiesystemen waarbij er twee capaciteitsbronnen zijn, die elk een capaciteitsbeperking kunnen vormen (Hong, 2005). De capaciteitsbronnen zijn in de meeste gevallen mensen en werkstations. In zo’n systeem zijn er meer mensen dan werkstations, en beide kunnen een potentiële capaciteitsbeperking gaan vormen. In het ene geval zal het aantal werkstations de bottleneck vormen (alle werkstations zijn bezet; dit is de theoretische maximale capaciteit van het systeem), in het andere geval zijn de mensen de bottleneck. Dit laatste is het uitgangspunt van een reguliere situatie: het aantal in te zetten mensen is gelijk aan de gewenste output van het systeem, en er zijn werkstations ‘te veel’.
Het feit dat er meer mensen zijn dan werkstations, impliceert dat de mensen meerdere werkstations moeten kunnen bemannen, en daardoor meer verschillende taken moeten kunnen uitvoeren (crosstraining). Het voordeel daarvan is dat de mensen flexibel ingezet kunnen worden. Daarmee kan worden ingespeeld op onverwachte werklast, en onbalans kan verholpen worden (Hong, 2005).
De relevante vraagstukken die hierbij spelen zijn: welke hoeveelheid crosstraining is nodig, welke mate van chaining en welke deployment rules. Hoeveelheid crosstraining gaat over de vraag hoeveel verschillende taken de monteurs moeten kunnen uitvoeren. Mate van chaining gaat over de vraag op welke werkstations de mensen moeten staan, in welke teams de monteurs gegroepeerd zijn en in hoeverre de teams een aantal werkstations overlappen. Deployment rules zijn regels die bepalen in welke richting de mensen moeten verplaatsen (Hong, 2005). In de volgende paragraaf kom ik nog uitgebreid terug op deze vraagstukken, als het besturingsmodel van Kalk (2005) wordt besproken.
4.2.1 Assemblagelijn als DRC‐systeem
Een assemblagelijn kan uitgevoerd worden als DRC‐systeem. Om dit uit te leggen zullen twee assemblagelijnen worden gebruikt als voorbeeld: een niet‐DRC‐assemblagelijn en een DRC‐ assemblagelijn. Een assemblagelijn die niet als een DRC‐systeem is uitgevoerd, ziet er bijvoorbeeld als volgt uit: Figuur 6 Niet‐DRC‐assemblagelijn In Figuur 6 zijn drie werkstations te zien, met daarvoor, ‐achter en –tussen buffers. Alle werkstations zijn bezet. Dat betekent dat elke werker een vaste plek heeft, en continu op die plek aan het werk kan/moet zijn. De kans is echter groot dat een monteur stil komt te staan door blokkering en leegloop. Enkele oorzaken daarvan: 9 Onbalans in de lijn 9 Verschil in werksnelheid tussen werkers Een assemblagelijn die als een DRC‐systeem is uitgevoerd, ziet er bijvoorbeeld als volgt uit: Fout! Figuur 7 DRC‐assemblagelijn In deze assemblagelijn zijn er twee werkstations extra ten opzichte van het niet‐DRC‐systeem. In feite zijn er twee ‘te veel’ ten opzichte van de geplande capaciteit van de lijn. De totale werkinhoud is nu verspreid over 5 werkstations, in plaats van 3. De mensen die aan de lijn werken moeten nu meerdere werkstations kunnen bedienen, en hebben dus crosstraining nodig.
Leegloop en blokkering zal in deze situatie niet meer voorkomen, omdat een werker een ander (onbezet) werkstation kan opzoeken als hij stil komt te staan. Als een monteur langer over een bewerking doet dan gepland, leidt niet niet meteen tot het ontstaan van een bottleneck (zoals wel gebeurt in een niet‐DRC‐assemblagelijn).
