In productie-omgevingen is de laatste jaren fors geautomatiseerd. Denk maar aan de invoering van erp-systemen. Daarmee worden de administratie, de logistiek en de procesbesturing ondersteund. Inmiddels zijn Manufacturing Execution Systemen (Mes) bezig aan een opmars. Mes is het informatiesysteem voor de besturing van de productie. De medewerkers in de fabriekshal kunnen er hun productiviteit mee verhogen.
Het Manufacturing Execution System is een informatie- en communicatiesysteem dat van alle bedrijfsonderdelen informatie ontvangt en weer terugcommuniceert. Het is een systeem voor de operator op de productievloer. Het biedt hem de mogelijkheid om werkopdrachten en recepturen te ontvangen, de planning ‘onderhanden werk’ te maken, de voortgang van het proces te registreren en te controleren, en gegevens te verzamelen voor de nacalculatie. Manufacturing Execution Systemen worden toegepast in zowel de semi-procesindustrie als in de discrete procesindustrie. Voor zowel de besturing van een installatie in de voedingsmiddelenindustrie als de besturing van een inpaklijn. Niet alleen in een fabriek voor blikemballage, maar ook in de fabriek waar kapitaalgoederen worden vervaardigd.
Amerika is de bakermat van Mes. "Daar is de toepassing van Mes verder doorgedrongen dan in Europa. Met name in de grotere bedrijven met discrete productieprocessen", vertelt ir. Jan Snoeij, consultant bij CMG. "De bereidheid om in dit soort applicaties te investeren is er groter dan in Europa. Mes is een uitstekend hulpmiddel voor productiviteitsverbetering. Bij een wat grootschaliger productie kunnen de investeringen in dit soort applicaties snel worden terugverdiend. Zelfs bij relatief kleine verbeteringen."
Moeilijk te verkroppen
"Het is eigenlijk moeilijk te verkroppen", gaat Snoeij door, "dat we op alle niveaus zitten te springen om hoogwaardig productiepersoneel, terwijl de mogelijkheden om de productiviteit te verbeteren door de beschikbere mensen effectiever in te zetten veel te veel worden veronachtzaamd. Volledige automatisering van de productieprocessen is in de meeste gevallen nog niet mogelijk. We zijn en blijven voorlopig afhankelijk van de keuzes die het productiepersoneel maakt. Zij bepalen daarmee in hoge mate de effectiviteit en efficiency van de productie. Als zij beter geïnformeerd zijn, wordt de kwaliteit van hun beslissingen beter. Dan komen hun ervaring en expertise beter tot hun recht. Bij Mes draait het juist om die informatie en de uitwisseling ervan. Daardoor is het goed gereedschap om de medewerkers van goede informatie te voorzien. Dat betekent dat de informatie in de juiste vorm en samenhang en vooral ook op tijd wordt gepresenteerd. Mes verzamelt die informatie enerzijds automatisch uit de besturingssystemen van de machines en anderzijds uit de productielogistieke systemen. Daarnaast kan ook van handmatige registratie door het personeel gebruik gemaakt worden."
In een grijs verleden werd dat proces geregeld door de fabrieksbaas, ritselend, dreigend, over de muren van de verkoop, de planning, de inkoop en de onderhoudsdienst heen. Onder druk van zijn directeur of de verkoopmanager ritselde hij de productievoortgang voor elkaar. Voor dat proces van rennen en vliegen is er nu een Mes, dat midden tussen al die logistieke en technische informatiesystemen in staat en met al die systemen communiceert. "Er wordt wel gepropageerd dat de klant via de crm/erp-processen in de keuken van de opvolger van die fabrieksbaas, het Mes-proces, mag kijken, maar dat is geen goede oplossing", stelt Snoeij. "De werkvloerprocessen zijn wisselvallig. Hoe modern ook, hoe goed ook geregeld en beheerd, tussen planning en werkelijkheid blijven altijd verschillen bestaan. Die verschillen pakken de ene keer gunstig uit. Dan lig je voor op de planning. De volgende keer is het andersom. Je plussen moet je nooit weggeven, want die zijn nodig om de minnen op te vangen."
Beheersen van dynamiek
Het gaat er juist om die dynamiek steeds beter beheersbaar te maken. "Meetbaar maken, de eerste stap, gebeurt in toenemende mate", zegt Snoeij. Aan de hand van prestatie-indicatoren weet de manager dan ook wel hoe het er in de praktijk voorstaat. Maar dan houdt het ook op. In veel gevallen weet de manager niet wat er op de werkvloer gebeurt. Hoe de processen precies in elkaar steken, waar de machinestops en -uitval uit voortkomen, hoe de processen kunnen worden verbeterd, is vaak niet bekend. De prestatie-indicator is de norm, een discussie over de vraag hoe en waarom die norm te verbeteren, wordt echter niet gevoerd."
Om de productieprocessen te sturen en te verbeteren, moet precies bekend zijn wat er in die processen gebeurt. Daarvoor zijn inmiddels twee of zelfs drie informatielagen geschapen. De bovenste is die van het Mes. Daaronder komt de Scada-laag (Supervisory Control And Data Acquisition). Hier worden de processen technisch bestuurd, en de technische activiteiten op elkaar afgestemd en beveiligd. De Scada-laag regelt of coördineert aspecten als doorvoer- en doorstroomsnelheid, drukken, temperaturen, gewichten en viscositeit, maar ook toleranties en aantallen. In die Scada-laag worden de processen technisch gemeten en gecorrigeerd. Daaronder tekent zich overigens steeds meer de laag af van de zelfstandige en intelligente sensor/actor besturingscircuits.
Het Mes informeert over het verloop van de goederenstroom, het verbruik, opbrengsten en kwaliteit. Het is bij uitstek het informatiesysteem voor de continue proces- of machine-analyse. Uit de analyse van zowel het integrale procesverloop als alle deelprocessen, zoals het kleur- of gereedschapwisselen, het instellen en afstellen van de machines, en de diverse soorten onderhoudsactiviteiten, kan worden afgeleid waar zich potentiële verbeteringsmogelijkheden bevinden.
Voor de manager betekent toepassing van een Mes investeren in niet alleen een informatiesysteem voor de besturing van het onderhanden werk, maar ook in mogelijkheden voor toekomstige productiviteitsverbeteringen. De kloof tussen de prestatie-indicator en het werkelijk begrijpen van de mogelijkheden tot procesverbetering moet daartoe worden overbrugd. Het management behoort richting geven. Het waarmaken van de procesverbeteringen is een taak van de procesoperators, die aan de hand van de verkregen informatie de procesgedragingen analyseren en tot inzicht komen welke maatregelen moeten worden genomen om de processen ook werkelijk te verbeteren.
Kiezen voor ad hoc oplossingen
Berenschot presenteerde dit voorjaar een onderzoek waaruit duidelijk naar voren komt dat, ondanks personeelsgebrek, het bedrijfsleven de laatste jaren nauwelijks geprobeerd heeft de productie efficiënter te laten verlopen. Het management kiest vaak voor ad hoc oplossingen zoals overwerk. Men heeft nauwelijks oog voor de mogelijkheden om de productiviteit te verhogen. Er worden veel gegevens over productiviteit en effectiviteit bijgehouden, maar die informatie lijkt een doel op zich te zijn. Doordat prestatie-indicatoren niet worden besproken en uitgediept met het productiepersoneel op de werkvloer, is het effect ervan gering. Managers zijn, aldus het onderzoek, wekelijks maar twee dagen bezig met leidinggeven. De overige drie dagen worden vooral besteed aan vergaderen, administratie, het product en de verkoop.
Op dit moment is in het programma van universiteiten en hogescholen geen plaats ingeruimd voor een vak, dat de studenten iets over Mes vertelt. "Het zou goed zijn om eens na te denken over de vraag hoe we die leemte kunnen vullen", stelt Snoeij. "Daarmee zouden managers beter opgeleid kunnen worden om de kloof tussen prestatie-indicator en de werkelijke procesverbetering te overbruggen. We roepen wel dat de manager thuis in de avond vanuit zijn luie stoel diep in de processen kan kijken om vervolgens de procesverbetering te managen, maar wie dat echt doet, mag nu opstaan."
Aanvankelijk gaat het om het wegnemen van opstoppingen en knelpunten in de productie. Wat dat betreft is er niets nieuws. Dat wegnemen van bottlenecks is echter wel een continu en dynamisch proces van productiviteitsverbetering. Het zoeken naar verbeteringspotentialen en het wegnemen van knelpunten betekent een steeds dieper graven in de processen. Vrij snel wordt dan duidelijk dat procesmodellen moeten worden ontwikkeld en geanalyseerd. Kent de fabrikant van garens of vezels echt de relatie tussen kleurwisselen, omsteltijden en mogelijke kleurafwijkingen bij het aanlopen van de nieuwe batch? Weet een tufter de relatie tussen draadbreuk, stilstandtijd, het aantal klossen in de creel en de diverse eigenschappen van het garen? Weten railvervoerders echt de relatie tussen onderhoudsaspecten, onderhoudsfrequenties en de beschikbaarheid van materieel? Welke parameters en hoeveel parameters moeten in het model worden betrokken? Welke modellen moeten worden ontwikkeld, welke kunnen nog in de ijskast? De keuze voor de ontwikkeling van dat soort modellen en de realisatie van het gebruik vraagt forse afwegingen. Wanneer die achterwege blijven, kunnen, in plaats van productiviteits- en serviceverbeteringen, zeer pijnlijke situaties ontstaan.
Gereedschapskisten
Voor de dynamiek van de prestatieverbetering levert het Mes de informatietools en in toenemende mate ook de analysetools. De motor achter het gebruik is de Mesa, de Manufacturing Execution Systems Association. De Mesa wisselt daartoe kennis en expertise uit met leveranciers, systemintegrators en gebruikers, en bevordert het gebruik van gestandaardiseerde begrippen en definities. De Mesa heeft elf functionele gebieden gedefinieerd die door diverse leveranciers min of meer uitgewerkt zijn in commercieel verkrijgbare Mes-pakketten en -tools. Snoeij heeft met collega Visser in 2000 een aantal van die applicaties onderzocht en de resultaten van dat onderzoek vastgelegd in een ‘Overzicht Mes-pakketten 2000/2001’. Dit onderzoek wordt dit jaar herhaald. Het resultaat wordt in oktober worden gepubliceerd.
De elf modules zijn modulaire gereedschapskisten. Processen zijn specifiek en informatiesystemen moeten daarop aangepast worden. Welke modules de onderneming kiest en hoe zij die modules inricht, is een zaak van het bedrijf zelf. De informatiestroom is immers net zo dynamisch als de goederenstroom over de werkvloer.
De eerste module is die voor Resource Allocation and Status. De module is bedoeld voor het managen van alle soorten resources: machines en gereedschappen, kennis en vaardigheden, apparatuur en andere entiteiten. Die andere entiteiten zijn bijvoorbeeld ook de productieorders. Een resource is een object waarin gegevens zoals capaciteiten en instellingen, worden vastgelegd.
De resources worden in de tweede module voor Operations/Detail Scheduling gebruikt voor onderhanden werk planning en voortgangscontrole. Het Mes bepaalt de optimale productievolgorde op basis van prioriteiten en benodigde attributen, eigenschappen en/of recepten die verbonden zijn met specifieke machines of installaties. Er wordt dan bijvoorbeeld rekening worden gehouden met vervormingen of het inplannen van kleurvolgorden. Doel is reductie van insteltijden en afval, en verkorting van de doorlooptijd. Er kan zowel volgordelijk, parallel als overlappend worden gepland.
Ook de eisen aan het interne transport voor aan- en afvoer van de benodigde grondstoffen en/of materialen en eindproducten heeft de Mesa nauwkeurig geformuleerd. Het interne transport wordt parallel aan de productieroute gepland. Gevolgen van eventuele veranderingen in de procesflow worden realtime in de transportflow doorgewerkt. De module biedt faciliteiten voor het managen van activiteiten als herstelwerk en sorteren.
Beheer papier, personeel en kwaliteit
Een modern productieproces kan niet zonder een module met functies voor een compleet documentbeheer. Documenten zijn bijvoorbeeld tekeningen met stuk- en bewerkingslijsten, alternatieve productuitvoeringen, recepturen, werkinstructies, procedures, en informatie die bij het wisselen van ploegen moet worden uitgewisseld. Daarnaast is het mogelijk om gegevens als ‘gepland en geproduceerd als’ vast te leggen. Milieuregels gaan een steeds belangrijker rol spelen. Deze gegevens kunnen worden vastgelegd met daaraan gekoppeld specifieke informatie en milieurapportages. Met behulp van een Mes wordt informatie van de werkvloer geautomatiseerd en/of handmatig vastgelegd en verwerkt tot rapportages. Het Mes geeft deze informatie ook door aan het systeem voor logistiek management.
Bij de module voor personeelsbeheer gaat het niet allen om een effectieve inzet van de beschikbare kennis en ervaring, maar ook om de beschikbare capaciteit zoveel als mogelijk direct te maken door deze aan de order te verbinden. Dat geldt voor zowel het productiewerk als activiteiten zoals de voorbereidende werkzaamheden, de kwaliteitscontrole en het onderhoud.
Modern kwaliteitsmanagement levert realtime analyses van aan kwaliteit gerelateerde en actuele Key Performance Indicators (kpi’s). De kwaliteitsgegevens worden direct in, of direct bij het proces verzameld met daaruit voortvloeiend snelle detectie en directe correctie van instellingen en mogelijk diagnoses voor situationele verbetering. Het productieproces wordt continu bewaakt en correcties vinden zo mogelijk automatisch plaats. Deze activiteiten kunnen intra-operationeel zijn. Een onderdeel van kwaliteitsmanagement is crisismanagement, gericht op ingrijpen in processen die zich buiten procestoleranties (dreigen te) begeven.
Onderhoud en prestatiemeting
Uit het volgen van de procesactiviteiten blijkt niet alleen hoe de processen zich gedragen, maar ook waardoor storingen dreigen en stilstanden ontstaan. Deze gebeurtenissen worden vastgelegd, gevolgd en geanalyseerd in de module voor onderhoudsmanagement. Uit de verkregen informatie ontstaat inzicht in de problematiek hoe periodiek onderhoud van complete machines en installaties is te vervangen door preventief onderhoud op basis van gesignaleerde slijtage. Omdat slijtage veelal geleidelijk verloopt, kan het onderhoud zorgvuldig in de productiegang worden ingepast. De module voor Tracking & Tracing biedt onder meer de mogelijkheid om ook uitzonderingssituaties in de productie vast te leggen. Product- en procesgegevens worden online aan de orders of batches gekoppeld.
Prestatieanalyse is de elfde en laatste module in een Mes. Werkelijke resultaten worden vergeleken met historische resultaten en voorcalculaties. Prestatiebeheer betreft onder meer de presentatie van het gebruik van resources, de beschikbaarheid van resources, doorlooptijden, actuele productieprestaties versus geplande prestaties, en werkelijke uitval versus geplande uitval. De resultaten kunnen worden gebruikt voor het (bij)sturen van processen, maar ook voor de analyse voor procesverbetering.
"Niets is waardiger dan baas zijn over je eigen werk, stelt Snoeij. "De tijd is voorbij dat er achteraf werd gescholden op de productiemedewerker omdat niet voldaan werd aan de karig geformuleerde klantbehoefte. Mede dankzij de Mes-toolbox."
Cees Van Heijkoop Freelance Medewerker
