Sun Sep 22 2019

09 22

Koppel van mens en machine sterker dan onbemande fabriek

10/05/2017

Door Bart Driessen

Productie in batchgrootte één is nog voor veel bedrijven een grote uitdaging. En toch is het de toekomst. Sterker nog, het is al realiteit. Bij SEW Eurodrive wordt al een tijd op deze manier gewerkt. Dus Smart Factory of Industrie 4.0 in werkelijkheid.


     

SEW ging eind tachtiger jaren de uitdaging aan: drives produceren in elke batchgrootte. Wat bleek? Het aandeel zeer kleine bestellingen, waarbij niet meer dan een of twee exemplaren tegelijk gevraagd worden, nam enorm toe. Momenteel worden meer dan 75% van de gewenste drives in enkelvoud besteld. Om met zulke kleine batches te kunnen werken moest SEW in een vroeg stadium wel afscheid nemen van de lopende band. In de plaats daarvan kwam een systeem waarin monteurs op hun eigen plek complete drives konden assembleren. Aan een belangrijke voorwaarde was al voldaan: de componenten van de drives werden al modulair gebouwd. De monteurs die eerst aan de lopende band stonden konden nu in een nieuwe setting op bestelling verschillende drives bouwen. Batchgrootte één was een feit.

Individuele producten

In het hoofdkantoor van SEW in Bruchsal spreken we met Andreas Kohl, bedrijfsleider van de productielocatie in Graben-Neudorf, enkele kilometers verder. Wat heeft SEW gemotiveerd om in batchgrootte één te gaan produceren? “Ons belangrijkste doel was de concurrentie voor te blijven. Van Industrie 4.0 had in de tachtiger jaren nog niemand gehoord, maar het was toen al duidelijk dat gebruikers producten wilden die precies passen bij hun behoeften. De consumentenmarkt reageerde daar als eerste op, maar ook de industriële markt moest daar aan geloven. De individualisering van producten is nu overal terug te vinden, maar voor de industrie was dat wel een behoorlijke uitdaging. Net als veel andere bedrijven werkten we in de zeventiger jaren nog met lopende banden. De manier van werken leverde weliswaar een grote output, maar was in de verste verte niet flexibel. Laat staan dat deze in staat was producten in kleine aantallen te leveren. De grote verandering begon toen we kozen voor een heel andere productiewijze. De lean-methode stond aan de basis daarvan en bracht ons tot de vervanging van de lopende band door individuele werkeilanden. Daardoor bleek de productie in batchgrootte één haalbaar. In combinatie met veel automatisering hadden we toen al de belangrijkste onderdelen van het Industrie 4.0-concept te pakken. Ook al werd het toen nog niet zo genoemd. Nu zijn we zover dat we Industrie 4.0 gewoon in praktijk brengen.”

foto 12 productie

Industrie 40 en wat er aan vooraf ging

Tijd voor een kleine portie industriegeschiedenis. Werd de industrie in de zeventiger jaren van de vorige eeuw nog gedomineerd door de lopende band (thema van Modern Times met Charly Chaplin), in de tachtiger jaren sloeg de industriële automatisering flink toe. PLC’s en veldbussen kwamen op en futurologen voorspelden de definitieve doorbraak van de onbemande fabriek. Producten zouden en masse geproduceerd worden zonder dat er ook maar iemand aan te pas zou komen. Dat het nog lang niet zo ver was, werd al snel duidelijk. Veldbussen waren wel zeer succesvol, maar draaiden alleen op merkgebonden protocollen, die onderling niet konden samenwerken. Draadloze verbindingen tussen machines onderling waren er amper, laat staan industrieel ethernet. Van verticale integratie werd wel gedroomd, maar kwam niet echt van de grond. Alleen in de logistiek en CRM werden flinke stappen gezet.

De jaren ‘90

Belangrijke veranderingen deden zich in de negentiger jaren voor toen de industrie haar productieprocessen volgens lean of six sigma inrichtte. In plaats van een onbemande fabriek maakten we kennis met een gesegmenteerd productieproces waarin de productie werd opgedeeld in modulaire segmenten. Overtollige handelingen vervielen en essentiële handelingen bleven over. Einddoel was voortaan de productie van toegevoegde waarde. Echter lean omvat meer dan pure productiviteitsverhoging. Naast meer productie in de zelfde tijdsduur ging lean ook samen met extra aandacht voor kwaliteitszorgsystemen. Geïnspireerd door met name de Japanse aanpak durfde ook de Europese industrie te gaan voor een output met nul fouten. Door producten na elke productiestap direct te controleren op kwaliteit leerde men fouten in een veel eerder stadium op te sporen. Door afgekeurde producten direct uit het productieproces te verwijderen werd uitgesloten dat er ook maar één defect product de eindstreep zou halen. Natuurlijk moet het productieproces daarvoor wel stabiel en robuust zijn. Maar door de kwaliteitszorg in elke fase van het productieproces uit te voeren wordt ook het kwaliteitsniveau van de verschillende bewerkingen verhoogd. In het geval van SEW heeft lean geleid tot de gesegmenteerde opdeling van het totale productieproces. De uitvoering daarvan kwam in handen van teams van werknemers die eigen ‘productie-eilanden’ samenstelden. De monteurs richtten hun werkeilanden zelf in zodat onderdelen en gereedschappen met de minste moeite gepakt en gebruikt kunnen worden. Met als resultaat kleine ‘fabriekjes in de fabriek’, ergonomisch en efficiënt ingericht, waar werknemers verschillende drives kunnen samenstellen. Deze lean aanpak heeft zich inmiddels bewezen, en wel in die mate dat SEW deze werkwijze nog dagelijks toepast.

foto 4 Adreas Kohl

Industrie 4.0 in de praktijk

Maar nu Industrie 4.0 in de praktijk. Andreas Kohl: “Met de uitvoering van het lean-principe hebben wij in onze productie de basis gelegd voor de overgang naar Industrie 4.0. Het resultaat daarvan is dat we nu kunnen produceren zonder verspilling. Maar daar blijft het niet bij. De stap richting Industrie 4.0. is namelijk geen plotselinge revolutie, maar eerder een evolutionair proces. In de afgelopen jaren hebben wij de lay-out van onze productie en logistiek steeds verder verbeterd. Vergeleken met de vorige fase, waarin de inrichting van het productieproces in het teken stond van lean, hebben we nu een heel andere focus. Nu gaat het om het inbrengen van intelligentie in de productie, ofwel de smart factory.  In de smart factory zorgen de mens, de techniek en de IT samen voor het intelligente verloop van de productie. Vanuit dit uitgangspunt hebben we twee en een half jaar geleden onze nieuwe productielocatie in Graben-Neudorf is gestart.”

Eén groot netwerk

“De productie steunt nu op een netwerk, voor een groot deel draadloos, voor de besturing van de logistiek, de verschillende productiestappen en de permanente kwaliteitscontrole. Dit netwerk fungeert als ruggensteun voor de intelligente combinatie van mens, techniek en it. Een andere uitdrukking hiervoor is Integrated Cyber Physical Production, in feite de realisatie van het Industrie 4.0-concept. De belangrijkste vernieuwing van deze productielijn is de koppeling van alle componenten aan één groot netwerk. Tot en met de productiechef die vanuit zijn dashboard kan zien of alle processen naar behoren verlopen is nu alles gekoppeld aan dit netwerk. Daarmee hebben we ook het hele productieproces, inclusief logistiek, onder controle. Andere onderdelen van het Industrie 4.0-concept zoals de productie in batchgrootte één, modulair werken en lean hebben we al eerder in onze productie geïntegreerd. Aanvankelijk werd de productie hier in Graben-Neudorf een ‘Schaufensterfabrik’ – een showroomfabriek – genoemd, maar dat is het niet. Natuurlijk zijn er in de afgelopen drie jaar heel veel mensen uit de industrie komen kijken, maar rondleidingen zijn niet onze core business. Er wordt hier serieus geproduceerd, in drie shifts, en dat het hele jaar door. We hebben met deze productielijn in de afgelopen drie jaar enorm veel ervaring opgedaan en bijgeleerd. Het verbeteren van de productie gaat trouwens gewoon door. Dat is natuurlijk terug te voeren op wat we geleerd hebben van de lean-aanpak.”

foto 2 agvs

AGV denkt met u mee

Een belangrijk onderdeel van de intelligente fabriek van SEW zijn de AGV’s. In de productiehal rijden verschillende AGV’s, gevuld met onderdelen en hallfabricaten, vanaf de opslag naar de verschillende productie-eilanden. Opvallend is dat deze AGV’s eigen producten van SEW zijn, iets dat voor een fabrikant van aandrijvingen niet meteen voor de hand ligt. “Ongeveer 5 jaar geleden zijn we begonnen met de ontwikkeling van onze AGV’s. Het gaat om behoorlijk complexe machines waarin verschillende functies worden ondergebracht. We noemen ze liever assistenten. Momenteel kennen we vier verschillende typen assistenten: de eerste zijn de logistieke assistenten. Deze worden gevuld in de opslaghal en brengen alle noodzakelijke componenten naar de productie-eilanden. Het tweede type zijn de montageassistenten. Deze zijn uitgerust met diverse mechanische onderdelen en helpen de monteurs bij de bouw van de drives. Het derde type zijn de handlingassistenten die vooral voor het oppakken en wegzetten van zware onderdelen uitvoeren. En het vierde type zijn uitgerust met een rolluik en worden geoptimaliseerd voor specifieke functies.”

Eigen ontwikkeling

Waarom heeft SEW er voor gekozen deze AGV’s zelf te ontwikkelen? Stefan Brill, voorlichter bij SEW: “De AGV’s zijn net als alle andere onderdelen eigen ontwikkelingen. Alles is toegespitst op de productie van aandrijvingen in batchgrootte één. Dat geldt ook voor de AGV’s. In de markt zijn er geen andere AGV’s die daar op voorbereid zijn en tot 1,5 ton kunnen verwerken. Deze AGV’s zijn echte cyber physical systems; ze kiezen zelfstandig hun route door de fabriek, en worden gedirigeerd door een combinatie van onze eigen besturingssoftware, communicatie, navigatie en energie. Daarnaast hebben we een een draadloos laadsysteem ontwikkeld, met de naam Movitrans.  Hoewel onze AGV’s centraal bestuurd worden, hebben we er toch HMI’s voor ontwikkeld. Een apart onderdeel is de pick and place-oplossing voor het verplaatsen van onderdelen op de werkplek. De onderdelen wegen heel wat en kunnen daarom beter door middel van een grijper verplaatst worden. Daarvoor hebben wij software ontwikkeld. De vierde en misschien wel belangrijkste functie van de AGV is de communicatie met het netwerk. In onze productie beschikken wij over een draadloos netwerk waar ook de AGV’s voortdurend mee in verbinding staan.”

Nieuw aanbod

“Binnenkort gaan we deze AGV’s ook aan de markt aanbieden. Het zijn slimme systemen, en in combinatie met onze modulaire componenten kunnen ook andere producenten flinke stappen vooruitzetten. Na de Hannover Messe 2017 kunnen klanten gebruik maken van ons team met experts. Deze kunnen voor de klant complete systemen ontwikkelen, gebaseerd op onze modulaire componenten. Gaat de opdracht door, dan kunnen we de klant ook voorzien van onze AGV’s.”

Modulariteit voorwaarde voor batchgrootte één

Een consequentie van het ‘Baukastensystem’ of modulaire samenstelling van machines is het enorme aantal varianten die daardoor mogelijk zijn. SEW spreekt in dit verband van ‘miljoenen’ varianten waarbij de bestelde drives in gewicht variëren van 1,3 kilo tot en met 1,5 ton. Voor de klant betekent dat een enorme vrijheid in keuze. Zoals je met Lego de meest uiteenlopende huisjes kan bouwen kan SEW een drive samenstellen die het dichtst in de buurt komt van de ideale drive voor de klant. Voor de fabrikant betekent dit dat hij zijn complete productie daarop moet inrichten. De productie met een batchgrootte één mag dus voor de productie geen enkel probleem zijn. Wie hier even over nadenkt zal begrijpen dat misschien wel de grootste uitdaging voor de productie de logistiek zal zijn. Zoals tegenwoordig gebruikelijk wordt er ook bij SEW alleen gefabriceerd op klant order en niet op voorraad. Om precies te zijn: losse onderdelen worden zoveel mogelijk door SEW zelf geproduceerd. Zo produceert het dagelijks in totaal 10.000 tandwielen, 6000 assen en verwerkt het 140 ton staal tot 2500 aandrijvingen. Specifieke onderdelen die SEW niet zelf produceert worden ingekocht bij Duitse, Franse en Amerikaanse toeleveranciers. Voor de opslag van deze onderdelen beschikt de fabriek in Graben-Neudorf over 21.000 paletplaatsen.  Op deze locatie werken momenteel 1800 mensen in drie shifts, aan productie, logistiek en service. Vanuit de opslag worden deze delen verplaatst naar de verschillende montagelocaties waar de drives worden gemonteerd. Deze montage vindt uitsluitend plaats op basis van klantorders. De compleet gemonteerde drives worden daarna verpakt en klaar gezet voor het transport naar de klant. Toen we er in januari op bezoek waren werd er flink gewerkt aan de uitbreiding van de productiehallen. De nieuwe ruimte zal dit jaar wel in gebruik komen. Over de concrete bestemming van de nieuwe hal was SEW niet echt spraakzaam.