One Piece Flow en Lean bij KONI dankzij just-in-time toelevering

Op elkaar afgestemde productieschakels zijn niet afdoende voor productie in One Piece Flow. De (haakse) toelevering moet daar naadloos op aansluiten! Daarom krijgen de operators van KONI alle benodigde onderdelen en gereedschappen nu just-in-time via rollenbanen gepresenteerd! Tegelijk verschijnen de juiste werkinstructies op hun beeldschermen.

Op deze manier lukte het KONI om met dezelfde middelen 20% meer schokdempers te maken. Een verhaal over operators die tikkertje spelen, shoppers met augmented reality brillen, en smart industry software die alles verbindt.

Het 160 jaar bestaande KONI is sinds 1972 onderdeel van de Amerikaanse multinational ITT. KONI werd door Arie de Koning opgericht, vanuit de zadelmakerij van zijn vader. Daar ontstond de idee om een nieuwe generatie schokdempers te ontwikkelen. Dit gebeurde door te onderzoeken wat er aan de toenmalige generatie mankeerde.

De rest is geschiedenis. KONI is nu al 85 jaar gespecialiseerd in de productie van hydraulische schokdempers. In Oud-Beijerland bevindt zich hun hoofdkantoor en de R&D-afdeling. Ook vindt hier de productie van schokdempers plaats voor auto’s, bussen, trailers en defensievoertuigen. Bovendien maken ze er specials, zoals schokdempers voor bruggen.

Just-in-time
Als automotive toeleverancier wordt van KONI verlangd – of beter gezegd geëist – dat ze just-in-time leveren. Dus frequent en in relatief kleine hoeveelheden, aansluitend bij de Lean productie die bijna alle automotive bedrijven kenmerkt. Het is dan het beste als je intern óók zo produceert.

Productieketens van enkelstuksbewerkingen, die volgens een vast ritme steeds één eindproduct afleveren, zijn daarbij de heilige graal. Dit heet productie in een One Piece Flow (OPF). Zo heb je als toeleverancier zelf óók geen onnodige voorraden, waarin werkkapitaal vastzit. Bovendien leiden eventuele fouten dan niet tot grote batches ondeugdelijke producten. Een probleem wordt namelijk in de regel al opgemerkt bij één van de volgende productieschakels. Dit betekent dat je dan slechts enkele producten hoeft af te keuren of opnieuw te bewerken.

Productie in OPF bleek bij KONI echter niet zo eenvoudig te realiseren. Zij maken namelijk maar liefst 4000 varianten schokdempers, uitgaande van 12000 onderdelen!

Ontvang samenvattingen van al onze nieuwe praktijkverhalen!
De vijf voordelen van gratis registratie:

Elke twee maanden samenvattingen van al onze nieuwe artikelen
Geen andere e-mail (!)
Artikelen altijd volledig kunnen lezen
Toegang tot 350+ praktijkcases procesverbetering
Berichten kunnen plaatsen en opmerkingen toevoegen aan artikelen

Value Based Six Sigma
‘Aan procesverbeterkennis ontbrak het niet’, vertelt Erik Bleeker, One Piece Flow projectmanager bij KONI. ‘We hebben hier namelijk voldoende Black Belts, fulltime procesverbeteraars. Ook loopt hier al heel lang een Six Sigma programma, dat inmiddels Value Based Six Sigma heet. Daarmee benadrukken we, dat we waarde-creatie voor onze klanten en aandeelhouders voorop stellen. Je zou kunnen zeggen dat we hier een soort Lean Six Sigma toepassen.’

De verbeterkennis blijft niet beperkt tot enkele experts. Ook de operators hebben ideeën genoeg. ‘Op basis van die ideeën werden er al veel verbeterprojecten uitgevoerd, waaronder Blitz Kaizens. Ook werd er al geëxperimenteerd met One Piece Flow. Achteraf gezien waren veel van die verbeteracties echter te lokaal van karakter. De samenhang ontbrak.’

Kwetsbaar
Samenhang is onontbeerlijk, want OPF-productie is even elegant als kwetsbaar. Niet voor niets werd Lean vroeger ook aangeduid met de term fragile production. ‘Het volstaat niet als je een keten vormt van productiestappen, met geringe voorraden daartussen. Want, als er ook maar één probleem is bij één werkstation, dan valt die keten stil. Daar hielden we onvoldoende rekening mee.’

Daardoor volgde na elke aanzet tot OPF een even snelle terugval naar batchgewijze productie. Operators werkten dan weer als vanouds aan grote hoeveelheden halffabricaten tegelijk, en schoven die dan als groep door naar de volgende stap. ‘Bij problemen met OPF ligt zo’n terugval naar batching altijd op de loer. Het zit namelijk in de mens om zo te willen werken.’

Wellicht komt dat, omdat enkelstuks productie gevoelsmatig nadelen heeft: je moet steeds omschakelen, en je bent afhankelijk van toelevering door een ander. Daar staan (grotere) voordelen elders in de keten tegenover, maar die voel je niet aan den lijve. En misschien is de mens evolutionair gewoon niet gewend aan hi-tech productieketens waarin voorraden geld kosten, en waarin je fouten niet direct ziet. ‘Dat zou heel goed kunnen. Over dit onderwerp zijn hele boeken geschreven.’

Drie voorwaarden
Om OPF-productie blijvend te laten slagen moet aan drie voorwaarden zijn voldaan:

Material flow
De transitie naar OPF-productie bleek een omvangrijke operatie. KONI noemde dit project material flow. Een logische naam, want materialen en bijpassende informatie moesten gaan stromen door de fabriek. ‘Het idee voor material flow ontstond drie jaar geleden. We hebben veel automotive klanten, dus de behoefte aan korte doorlooptijden was duidelijk. Ook hadden we de ambitie om een best-in-class fabriek te worden binnen ITT.’

Blauwdruk
Om de valkuil van ‘fragmentarische’ verbeteracties te ontwijken, werd nu eerst een blauwdruk ontwikkeld voor een fabrieksbrede realisatie van OPF. ‘Daartoe hebben we eerst zoveel mogelijk kennis verzameld. Dit omvatte ook referentiebezoeken.’

Ook werd er contact gelegd met OPF-expert Charlie Protzman. Deze Amerikaan is schrijver van diverse boeken over OPF, en binnen ITT is hij regelmatig actief als consultant. ‘Naast de kennis die een consultant inbrengt, is zo iemand ook een belangrijke enabler om een transitie in gang te zetten. Protzman is een groot voorstander van time motion studies, onder meer via video-opnamen.’

Hydraulische schokdempers (en hoe KONI die maakt)

Hydraulische schokdempers hebben als functie om in- en uitveren te dempen. Zo’n schokdemper bestaat uit twee buizen in elkaar, gevuld met olie. In de binnenste buis bevindt zich een zuigerstang met aan het eind een zuiger. Onderin zit een voetklep.

Bij ‘inveren’ – nodig als je met een auto over een hobbel rijdt - beweegt de zuigerstang naar beneden. Dit is mogelijk omdat olie via kleppen dóór de zuiger en de voetklep omhoog kan stromen. De weerstand daarbij zorgt voor de demping. Het ‘uitveren’ is het omgekeerde proces.

De buitenste buis fungeert als oliereservoir, om te compenseren voor de wisselende hoeveelheid volume die de zuigerstang inneemt. Bij een neerwaartse beweging (inveren) neemt dat volume bijvoorbeeld toe.

Bleeker legt uit hoe het productieproces van de schokdempers bij KONI eruit ziet. ‘We gaan uit van zes meter lange buizen. Een CNC-machine snijdt eerst de binnen- en buitenbuis voor de gewenste schokdemper op lengte. Ook snijdt deze machine soms een draad in de buis. Daarna volgen een aantal lasstappen, bijvoorbeeld ten behoeve van het afdichten van de buizen en het aanbrengen van bevestigingen boven- en onderaan.’

Hierna volgt de eindassemblage. ‘De binnenbuis wordt dan in de buitenbuis geschoven, en de zuigerstang met de zuiger en de voetklep wordt opgebouwd uit diverse onderdelen. Ook worden diverse kleppen en afdichtingen toegevoegd. Na het testen wordt de schokdemper gespoten en ingepakt.’

Van voortraject tot eindassemblage
KONI slaagde er in om voor het hele productie- en assemblageproces, van voortraject tot eindassemblage, één OPF-productieketen te vormen. ‘Er zitten echter wel een paar onderbrekingen in die keten, bijvoorbeeld tussen het lasproces en de assemblage. Op die punten bevinden zich buffervoorraden. Ook hebben we niet één maar meerdere OPF-ketens, want er zijn hier meerdere productielijnen.’

Stressvol
Bij een traditionele OPF-productielijn blijf je als operator op jouw werkplek, en komt er elke ‘takttijd’ een te bewerken product bij je langs. De flexibiliteit is dan echter heel beperkt. Immers, als jouw voorganger ook maar iets langer bezig is dan één ‘takt’, dan moet jij wachten.

Om dat te voorkomen zou je de lijn perfect kunnen uitbalanceren, je zorgt er dan voor dat elke taak even lang duurt. Dit is echter bijkans onmogelijk als je veel verschillende producten maakt die elkaar afwisselen, zoals KONI doet. Bovendien kan het moeten voldoen aan een takttijd als stressvol worden ervaren.

Bumping
KONI koos daarom voor een flexibelere OPF-variant. Het gaat om het bumping-systeem. Taiichi Ohno van Toyota noemde deze oplossing oorspronkelijk het batton zone systeem.

Bumping heeft als voordeel dat een productielijn zichzelf voortdurend opnieuw balanceert, of beter gezegd: variabele bewerkingstijden zijn geen probleem meer. Ook ervaren de operators de druk van de takttijd niet, terwijl er gemiddeld wél elke takt een product van de lijn komt!

‘Bij bumping bewegen de producten-in-wording zich nog steeds in lijn. Als operator beweeg je nu echter méé met de producten langs de werkstations’, verklaart Bleeker. ‘Je voert dus meerdere taken achtereen uit, aan hetzelfde halffabricaat. Daarmee ga je dóór, totdat de operator die voor jou uit bezig is, geen werk meer heeft. Die persoon loopt dan terugwaarts en neemt jouw werk over.’

De woorden bumping en baton, respectievelijk verwijzend naar ‘stoten’ en ‘aftikken’, beschrijven dat overname-moment. Word je ‘afgetikt’, dan neem jij op jouw beurt het werk van de persoon achter je over. Enzovoorts. Word je aan het begin van de lijn afgetikt, dan start je met de vervaardiging van een nieuw product.

Bumping zorgt ervoor dat de OPF-stroom ‘geolied’ blijft lopen, ondanks de variabele bewerkingstijden. De bumps fungeren als het ware als schokdempers! Theoretisch kun je zo zelfs sneller produceren dan in een OPF met vaste bewerkingstijden. Als operator hoef je immers nooit op een voorgaande bewerking te wachten.

Moeilijker
Met het bumping-systeem had KONI voldaan aan de eerste voorwaarde voor OPF-productie: een keten van goed op elkaar afgestemde productiestappen.

De andere twee voorwaarden, just-in-time toelevering en verbinding, bleken echter veel moeilijker te realiseren. Niet voor niets was de afwezigheid daarvan de reden dat eerdere OPF-pogingen slechts een beperkt (lees: lokaal) succes hadden!

Reeds in 2012 had KONI geïnvesteerd in een volautomatisch magazijn, voorzien van een miniload-systeem voor de aan- en afvoer van kleine bakken. Ook omvat dit automatusche magazijn een maxiload-systeem voor de handling van pallets, en een shuttlesysteem. ‘De kracht van die systemen, die automatisch de materialen verzamelen die je nodig hebt, is tegelijk de zwakte’, aldus Bleeker.

Wachttijd
‘Er is namelijk een wachttijd. Dat komt doordat eerst de lopende opdrachten worden afgehandeld, en dan pas de opdracht die jij het logistieke systeem geeft. Daardoor kun je vanuit zo’n automatisch magazijn niet just-in-time toeleveren’.

Vroeger werden materialen, nodig voor de productie, daarom reeds drie volle productiedagen van te voren naar de fabriek gebracht en daar klaargezet. Dit gebeurde op basis van een Material Requirements Planning (MRP). Push dus in plaats van pull, materialen pas aanleveren zodra je ze nodig hebt.

‘Op onze werkvloer stonden daardoor steeds onderdelen voor gemiddeld zo’n 30 verschillende productieorders, elk voor een flink aantal schokdempers. Een enorme materiaalvoorraad dus. Daardoor moesten de operators ook steeds zoeken naar materialen die ze op dat moment nodig hadden. Ze liepen daardoor maar liefst vier kilometer per dag! Soms bleek iets uiteindelijk toch niet aanwezig, en dan moesten ze dat onderdeel gaan ophalen in het magazijn. Je kunt je voorstellen dat OPF-productie dan onmogelijk is.’

Supermarkt
De oplossing: een zogenaamde supermarkt. Dit is een kleine buffervoorraad tussen het magazijn en de werkvloer. Logistieke assistenten of shoppers, KONI noemt hen waterspiders, ‘winkelen’ in deze supermarkt en bezorgen de operators precies op tijd de juiste materialen. Die bezorging gebeurt nu namelijk op basis van pull.

‘In de supermarkt staan blauwe bakken met gereedschappen, en grijze met onderdelen’, verklaart Bleeker. ‘Bij kleine componenten, die voor veel typen schokdempers nodig zijn, tellen we de hoeveelheden per bakje niet. We zorgen er echter wél voor dat er altijd genoeg volle bakjes zijn voor circa één dag productie. Aanvulling vanuit het centrale magazijn gebeurt daartoe op basis van Kanban. Heeft een operator bepaalde onderdelen nodig, dan wordt een bakje met die onderdelen bij hem of haar bezorgd. Na gebruik gaat dat bakje, met de resterende hoeveelheid onderdelen daarin, retour naar de supermarkt. Gereedschappen worden op dezelfde manier aan- en afgevoerd.’

De bezorging van specifiekere onderdelen gebeurt op soortgelijke wijze. Die worden twee dagen van te voren uit het centrale magazijn naar de supermarkt overgebracht, en daar in bakken klaargezet. Nu echter in een passende hoeveelheid voor één productieorder van één type schokdemper. Na gebruik gaat zo’n bak dus leeg terug.

Het “presenteren” van de bakken aan de operators gebeurt door deze op een rollenbaan te plaatsen. Dit gebeurt just-in-time, aansluitend bij de OPF-productievolgorde. Na gebruik plaatst de operator de bakken op de rollenbaan terug.

15 minuten
Elke 15 minuten vindt er door de shoppers toelevering van de productielijnen vanuit de supermarkt plaats. Dit betekent echter niet dat er bij élk werkstation elk kwartier een bezorging plaatsvindt. De toeleverfrequentie is veel lager. ‘Een productieorder voor één productielijn omvat gemiddeld 70 dezelfde schokdempers. Die maken we weliswaar in een OPF, maar alle onderdelen en tools voor één order worden in één keer op de werkplekken aangeleverd.’

Gemiddeld werkt een operator een half uur tot drie kwartier aan één schokdemper en voert dan één of meerdere bewerkingen daaraan uit, afhankelijk van de tijd waarbinnen hij of zij wordt ‘afgetikt’ via het bumping-systeem. ‘We willen dat er op elke werkplek altijd materialen klaarstaan voor een volgende schokdemper. De replenishment tijd bij productwissels mag daarom niet meer dan een half uur zijn. Op die tijd kom je uit bij toelevering elke 15 minuten. In het ongunstigste geval kan een shopper namelijk nét met materialen voor een andere order onderweg zijn.’

Glass Enterprise Edition
Zoals reeds eerder aangestipt, is productie in OPF zéér kwetsbaar voor verstoringen. Eén foute toelevering en de hele lijn valt stil. Daarom is het cruciaal dat de shoppers snel én foutloos picken uit de supermarkt. ‘We hebben een tijdje met kleurkaarten uit een printer gewerkt, maar toen werden er nog teveel fouten gemaakt.’

Een betere optie leek het gebruik van een barcodescanner. Op het scherm daarvan staat dan wat je moet pakken, en daarna bevestigt de shopper via barcode-scanning dat hij of zij dit heeft gedaan. ‘Barcodescanners met scherm zijn echter zwaar en lastig te hanteren. Het blijkt dat maar liefst 20% van de tijd daaraan opgaat. Uiteindelijk kwamen we daarom uit op een nóg beter systeem: augmented reality via Glass Enterprise Edition brillen.’

Het blijkt te gaan om een nieuwe variant van Google Glass, met een verbeterde accu, camera en wifi. De bril wordt echter niet meer onder de merknaam Google verkocht. Na tests bij o.a. KONI, werd Glass Enterprise Edition in juli 2017 officieel op de markt gebracht.

‘Het doorzichtige schermpje op de bril toont onze shoppers welke bakken ze moeten pakken. Ze bevestigen elke pick–actie met een kleine barcodescanner, die vastzit aan één van hun handschoenen. Pick by vision, zo wordt dit ook wel genoemd. Dankzij dat systeem worden nu in 99,9% van de gevallen de juiste materialen bij de operators afgeleverd.’

Informatievoorziening
Resteert nog het laatste onderdeel van het OPF-systeem: alles en iedereen digitaal met elkaar verbinden! De shoppers moeten immers weten welke materialen ze moeten picken voor welke werkstations, en de werkstations moeten ‘weten’ in welke volgorde verschillende typen schokdempers daar passeren. Alleen dan kunnen die werkstations immers steeds passende werkinstructies tonen, en pull-opdrachten sturen aan de shoppers. Bovendien moet te allen tijd helder zijn wat de actuele situatie in de fabriek is, de software moet daar als het ware een beeld van hebben. De operators en de shoppers moeten daartoe kunnen terugmelden welke activiteiten ze hebben afgerond.

‘De software daarvoor hebben we zelf ontwikkeld. Ons ERP-systeem, op basis van een IBM AS400-database, hebben we daartoe aangepast. We hebben hier twee programmeurs, én we hebben veel ervaring met maatwerk.’

Resultaten
De resultaten liegen er niet om: er worden nu 20% meer schokdempers geproduceerd met dezelfde middelen. De voorraden op de werkvloer zijn bovendien met 98% geslonken, waardoor er 40% ruimte vrijkwam. ‘Die ruimte zou je kunnen gebruiken voor capaciteitsuitbreiding.’

In de supermarkt ligt nu voor één dag aan materiaalvoorraad, terwijl er vroeger een voorraad voor circa drie dagen verspreid over de werkvloer aanwezig was.