Process Mining - ‘Je ziet orders langs werkstations bewegen’

De event log uit je ERP-systeem kun je inlezen in process mining software. Daarna heb je met één druk op de knop een (historische) value stream map! Vervolgens kun je filteren voor één productgroep, en inzoomen op élke bijzonderheid. Sterker nog, je kunt als een film tonen hoe de orders zich door jouw fabriek bewogen. Een goudmijn voor procesverbetering!

Je schiet zo met hagel, maar dát is juist de kracht. Je hoeft namelijk geen hypothese te hebben over het grootste probleem. Dat ontdek je vanzelf wel!

Joris Keizers, directeur Lean bij Veco Precision, vertelt over hun ervaring met process mining. ‘Ik had binnen een paar uur al de eerste beelden. Omdat die zo begrijpelijk zijn, gaat iedereen vanzelf meedenken. Dankzij die participatie bereik je vaak méér dan met het preciezere maar veel abstractere Six Sigma. De value stream maps toonden ons de kracht van verbeteren in teamverband. Daarom gaan we daar nu, met Lean, een solide basis voor leggen.’  

Dr. Joris Keizers is directeur Lean en was daarvóór directeur operations, beide bij metaalonderdelenproducent Veco Precision. Via Microsoft Teams toont hij me een intrigerend beeld!

Op mijn scherm zie ik als een film hoe de maatwerkproducten van Veco zich gedurende de afgelopen maanden van werkstation naar werkstation bewogen. Dit in de vorm van bolletjes, die wisselende routes kiezen. Routes die vaak werden genomen, zijn dikker weergegeven.

Even klikken, en de figuur toont óók alle bewerkingstijden, en de stilstandstijden tussen de stations. Het gaat om cumulatieve waarden, maar het blijkt een fluitje van een cent om een soortgelijke figuur te maken voor één productgroep, of zelfs voor één specifieke productieorder!

Process mining software toont een historische value stream map: hoe bewogen de orders zich van werkstation naar werkstation. Opstoppingen, en dus verbeterpunten, zijn zo direct herkenbaar.

Goudmijn
Feitelijk is het een dynamische Value Stream Map (VSM). Je ziet namelijk precies waar waarde wordt toegevoegd en waar niet, en waar bottlenecks ontstonden of herbewerkingen plaatsvonden! Elke Lean-specialist begrijpt direct dat dit een goudmijn is van verbeteropties! 

‘Het is eigenlijk béter dan een gewone VSM’, stelt Keizers. ‘Je ziet namelijk niet hoe wij onze processen hebben ontworpen, zoals bij brown paper sessies, maar hoe ze daadwerkelijk plaatsvonden én wat de dynamiek daarbij was. In ons geval is dat extra belangrijk, omdat wij heel kleine precisieproducten maken. Visueel management, stagnaties in de flow zichtbaar maken in de fabriek, is daardoor lastig. Met process mining software kun je de bottlenecks achteraf echter wél aan het licht brengen.’

Olifantenpaadjes
Om process mining uit te leggen, wordt vaak de metafoor van olifantenpaadjes gebruikt. Deze in het gras uitgelopen paden tonen de routes die mensen daadwerkelijk nemen, in plaats van de fraaie wandelroutes die de gemeente had bedacht.

Keizers wijst met zijn muis naar een plek op de routekaart van Veco. Die heeft iets weg van een spoorwegennet, met als ‘stations’ plekken waar productbewerkingen plaatsvinden.

‘Zie je dit werkstation, dat een spin vormt in ons web? Zie je hoe daar bolletjes uit allerlei richtingen bijeenkomen, en elkaar daarbij vaak hinderen? Vóór we dit plaatje zagen wisten we niet dat dit werkstation zo’n cruciale rol speelt bij de doorstroming! Dit toont de kracht van process mining, je ontdekt problemen waarvan je niet eens wist dat je ze had. Dit zou absoluut in de toolbox van elke Black Belt moeten zitten’.

Data mining
Process Mining wordt soms verward met data mining. Er is echter een verschil. Bij data mining laat je software zoeken naar mogelijke verbanden tussen gebeurtenissen, bijvoorbeeld in een brei van big data. Bij process mining brengt de software daarentegen zekere relaties in beeld. Onder de motorkap schuilt in dat geval geen artificial intelligence, maar lineaire algebra!

Algoritmen berekenen de flow van de orders langs de werkstations, als functie van de tijd, zoals die daadwerkelijk plaatsvond. Het beeld dat dit oplevert is direct begrijpelijk. Het leidt vanzelf tot gedachten als: ‘had ik, vanuit mijn functie in dit bedrijf, deze opstopping kunnen voorkomen?’

TUE
Er zijn tientallen pakketten voor process mining op de markt, met een variatie in de extra opties, en soms op maat gemaakt voor specifieke toepassingsgebieden. De meeste hebben de Technische Universiteit Eindhoven (TUE) als oorsprong.

De software die Veco gebruikt is het pakket Disco, een afkorting van discover. Dat is ook wat de software doet: het laat je ontdekken wat er, logistiek gezien, gebeurt op je werkvloer.

Je zou denken dat het een hoop tijd kost om de benodigde gegevens in zo’ n softwarepakket te krijgen. Maar dan neemt mijn verbazing nog verder toe!

‘In een paar uur had ik al resultaten, vergelijkbaar met wat ik je nu laat zien. Ik voedde de software daartoe met enkele tienduizenden datapunten. Die komen uit Exact, ons ERP-systeem. Net zoals in veel andere bedrijven worden bij ons namelijk alle gebeurtenissen op de werkvloer gelogd. Productieorders hebben een case-ID, een registratienummer. Per case-ID wordt vastgelegd wanneer activiteiten daarvoor starten en eindigen. Deze event log heb ik eerst geëxporteerd naar Excel, om hem op te schonen. Kreeg een machine in de te onderzoeken periode bijvoorbeeld een andere naam, dan moet je ervoor zorgen dat je één naam kiest. En je kunt gebeurtenissen en typen producten begrijpelijker omschrijven als je dat wilt. Hierna heb ik het geschoonde Excel-bestand ingelezen in Disco. De software sloeg vervolgens aan het rekenen, en kwam al na enkele seconden tot de afbeeldingen en filmpjes die ik je liet zien. Disco is gebruiksvriendelijk en bevalt ons goed. Er zijn echter diverse alternatieve pakketten die ongeveer hetzelfde kunnen, en je kunt zelfs aan de slag met open source software.’

MKB
Keizers denkt dat het potentiële toepassingsgebied van process mining erg groot is, ook buiten high-tech bedrijven. ‘Bijvoorbeeld in de zorg of het MKB. De algoritmes in een pakket zoals Disco voeren terug op de manier waarop de supermarktbranche berekent welke producten consumenten vaak sámen kopen, en die je daarom in de buurt van elkaar moet leggen. Process mining is ontstaan vanuit een administratieve invalshoek. Het is bijvoorbeeld geschikt voor auditors, die willen checken of alle processen in een bedrijf wel volgens de regels zijn verlopen. Afwijkende routes, bijvoorbeeld het ontbreken van het twee paar ogen principe, zie je namelijk meteen.’

Dit soort software is mede daardoor populair bij banken en verzekeraars. ‘Maar het blijkt dus ook heel nuttig in een productie-omgeving zoals de onze. We verbeteren er inmiddels ál onze logistieke processen mee. Zelfs het engineer-to-order proces, waarmee we prototypes van nieuwe producten maken. ASML gebruikt process mining ook.’

Relatief eenvoudig
Dat soort grote namen, en het feit dat ook Veco een high-tech bedrijf is, moeten niet afschrikken. ‘process mining is relatief eenvoudig. Ik ben behoorlijk wiskundig onderlegd, met een achtergrond in de econometrie en operations research, maar ik ben géén softwarespecialist. Toch kon ik vrij snel met dit systeem overweg. Soms zie je dat process mining vanuit een financiële of een IT-afdeling wordt geïntroduceerd, maar dat is geen goed idee. Het wordt dan een ver van mijn bed show voor de werkvloer. Omdat ik als operations manager dicht bij de werkvloer sta, kan ik de software vraaggestuurd inzetten. Zo ontstaat vanzelf betrokkenheid. Die wordt verder vergroot doordat de simulaties met de bewegende bolletjes zo begrijpelijk zijn.’

Veco Precision maakt precisie-producten, zoals deze espresso koffiefilters. Bij bijna alle orders gaat het om maatwerk.

High mix, low volume
Logistiek gezien is Veco Precision een high mix, low volume bedrijf. Bijna alle orders betreffen maatwerk op basis van tekeningen van klanten. Naar gelang hetgeen er moet gebeuren leggen de orders wisselende routings af, waarbij ze werkstations naar keuze aandoen.

Een job-shop omgeving dus, met orders die zich als ‘stoptreinen’ bewegen over een complex spoorwegnetwerk. Het is daarbij de uitdaging om zo veel mogelijk te voorkomen dat orders elkaars voortgang blokkeren, middels buffermanagement. Het filmpje dat Keizers me toonde, laat ter inspiratie alle stilstanden en filevorming in de afgelopen tijd zien.

Precisieproducten
‘Wij maken precisieproducten van nikkellegeringen. Het zijn producten uit één stuk, met uitsparingen en gaatjes met doorsnedes tot minder dan twee micrometer. Italianen roemen bijvoorbeeld het roomlaagje, dat je dankzij onze espresso-filters op de koffie krijgt! Andere producten van ons zijn bijvoorbeeld scheerfolies, filters voor het toedienen van medicijnen, onderdelen voor vernevelaars en sensoren, en nozzles voor inktjetprinters. In veel gevallen moeten die producten gaatjes van heel specifieke afmetingen hebben. Eindproducten maken we niet, wij zijn een toeleverancier.’

Door de toenemende miniaturisering gaat het productieproces van Veco steeds meer lijken op dat van een chipsfabrikant zoals NXP. Er zijn al clean rooms.

Elektroformeren
Het productieproces lijkt op het lithografieproces bij het maken van chips. ‘Er zijn ruwweg vier stappen. Eerst maak je een mal. De tweede stap is elektroformeren, waarbij de mal wordt gevuld met een vloeibaar gemaakte nikkellegering. Na het verwijderen van de mal heb je dan het ruwe product. Soms moeten er daarna nog één of meerdere deklagen worden aangebracht, dat is dan stap drie. De vierde en laatste stap is de inspectie. Er worden, afhankelijk van de beoogde toepassing, verschillende typen nikkellegeringen gebruikt, en ook verschillende deklagen. Dit verklaart het grote aantal mogelijke routings door onze fabriek.’

Wij danken onze partners/adverteerders, door hen kunnen wij onafhankelijke artikelen maken!
Ontdek bijvoorbeeld hoe onderstaande partij Lean in de praktijk helpt brengen!

The Lean Mentor

Arnout Orelio is Lean coach, mentor en publiceerde meerdere Lean (zorg) boeken. Hij leert je zelfstandig problemen duurzaam op te lossen, en verspillingen te herkennen. Hij focust je verbeterproces op problemen die een optimale zorg voor patiënten en cliënten in de weg staan. Problemen worden aan de bron opgelost.

Arnout reikt je daarnaast effectieve leiderschapsvaardigheden aan. Ook leert hij je hoe je collega's het beste kunt betrekken en hen kunt coachen. Met als doel samen continu werken aan de juiste zorg, op het juiste moment, en op de best mogelijke manier. Veilig en met compassie, maar zonder verspilling of gedoe.
Nieuwsgierig? Bezoek onze (boeken)website!

> Naar website

> Toon andere adviseurs categorie Lean

Uitdaging
De logistieke uitdaging neemt in de komende tijd verder toe. ‘Het gaat om heel kleine producten, die je niet ziet bewegen door de fabriek. Visueel management, afwijkingen in de productiestroom zichtbaar maken, is daarom voor ons een veel grotere uitdaging dan voor bijvoorbeeld een truckfabrikant zoals Scania. De trend is bovendien verdergaande miniaturisering én steeds hogere kwaliteitseisen, waardoor ons productieproces steeds meer op dat van een chipfabrikant zoals NXP gaat lijken. We willen ook steeds meer productvarianten kunnen maken. De variatie neemt dan toe, maar dat wil je dan weer zo min mogelijk “voelen” op de werkvloer.’

Verkorting van de doorlooptijd is een belangrijk aandachtspunt. ‘Tegelijk streven we naar kleinere batchgroottes. Hoe sneller je werkt, des te eerder je eventuele kwaliteitsproblemen opmerkt. Er zijn wel checks tijdens de productie, maar de definitieve kwaliteit is pas bekend aan het eind.’

In de treinenmetafoor wordt daarom gestreefd naar steeds kortere ‘productietreinen’, die zich steeds sneller en met steeds minder wachttijden over het productienetwerk bewegen.

Bij veel producten is er sprake van minuscule gaatjes of uitsparingen, die heel specifieke afmetingen moeten hebben.

Six Sigma
Gezien de kleine tolerantiegrenzen voor de uitsparingen en gaatjes in de producten ligt het voor de hand dat Veco Precision Six Sigma inzet als verbetermethode. Daarmee kun je immers de factoren opsporen, die variatie in de kwaliteit verklaren.

‘Six Sigma passen we hier inderdaad al zo’n tien jaar toe. Zelf ben ik Black Belt Lean Six Sigma. Voor het aanpakken van procestechnische problemen, waarbij je ook kijkt naar de invloed van de chemie, is en blijft Six Sigma een heel goede methode. Je kunt er bijvoorbeeld heel goed mee uitzoeken wat de invloed van wisselende grondstoffen is, of van bepaalde machine-instellingen. Six Sigma heeft echter ook een nadeel: de analyses vergen veel statistische kennis, en worden daarom uitgevoerd door specialisten, de Green en Black Belts. Dat geeft een probleem bij het borgen van verbeteringen, zagen wij. Als je de operators niet betrekt bij de verbeteracties, dan begrijpen zij niet altijd waarom het belangrijk is om te letten op bepaalde machine-instellingen. Daarnaast willen we ook onze logistiek verbeteren: hoe verdeel je de stroom van orders het slimste over de werkvloer. We wilden dus én meer betrokkenheid, én meer aandacht voor flow. Om dat te realiseren gingen we aan de slag met Lean, maar dat deden we toen nog onder de paraplu van Six Sigma. Lean Six Sigma dus, in de ouderwetse vorm van Six Sigma aangevuld met Lean tools. Zo bleef procesverbetering nog steeds een vrij technische exercitie, ver van de werkvloer verwijderd.’

Abstract
Er was nóg een probleem. De (Lean) Six Sigma projecten leverden weliswaar goede resultaten op, maar kostten ook heel veel werk. ‘Het was dus wel effectief maar lang niet altijd efficiënt, vooral niet bij het oplossen van logistieke problemen. Dat begint al bij het voorbewerken van de data. Stel dat je wilt achterhalen wat de belangrijkste oorzaken zijn van spreiding in de doorlooptijden van een bepaalde groep orders. Dan moet je eerst de historische gegevens over de doorstroom rond een mogelijke bottleneck selecteren uit het log-bestand van het ERP-systeem, vóór je die kunt gaan analyseren met het statistische programma Minitab. En dan kan blijken dat déze data toch niet passen bij het kernprobleem.’

En zelfs als dat wél zo is, zijn de grafieken die je krijgt veel te abstract voor de mensen op de werkvloer. ‘Die kunnen dan niet goed meedenken over oplossingen, zij geloven daar vervolgens ook minder in, en dat geeft dan weer problemen bij de borging.’

Analyse van de spreiding van doorlooptijden met Six Sigma. Dit werkt zeer nauwkeurig, maar je moet voor elke hypothetische bottleneck de analyse herhalen. Ook zijn de resultaten erg abstract, waardoor productiemedewerkers moeilijk kunnen meedenken.

MOOC
Je mist zo heel veel praktische kennis en slimme tips, bijvoorbeeld van operators. Daar kwam Keizers achter toen hij begon te experimenteren met process mining. ‘Ik maakte hiermee in 2014 kennis via een open online cursus. Het gaat om de MOOC Process Mining Data Science in Action, gegeven door professor Wil van der Aalst van de Technische Universiteit Eindhoven. Die cursus kun je nu nog steeds volgen, je kunt je aanmelden op de website Coursera.org. Toen ik de cursus volgde, was werken met Disco daar onderdeel van. Je kreeg een fictieve dataset om een case-study uit te voeren.’ 

Meteen aan de slag
Toen Keizers aan de slag ging met process mining binnen Veco Precision, gebruikte hij vanzelfsprekend de productiedata van dat bedrijf. ‘De software leest eenvoudigweg het héle ERP log-bestand in. Daarom kun je meteen aan de slag, waarna je gemakkelijk data behorend bij één bepaalde productgroep kunt selecteren.’

De statistische mogelijkheden zijn weliswaar veel kleiner dan Minitab - misschien moet je zeggen: nóg veel kleiner - maar daar staan grote voordelen tegenover. ‘Zoals ik je in het begin van ons gesprek liet zien, krijg je meteen een helder beeld van alle logistieke bottlenecks rond de productgroep die je kiest, zowel in samenhang als op detailniveau. En dat gebeurt op een manier die iedereen meteen begrijpt. Dat betekent dat je sámen met managers en operators kunt gaan brainstormen over verbeteropties, net zoals dat gebeurt rond een traditionele value stream map. Je weet bovendien zeker dat je je bezig houdt met échte problemen.’

Analyse van de spreiding van doorlooptijden met process mining. Dit werkt weliswaar lang niet zo nauwkeurig als Six Sigma, maar je ziet wel in één keer alle botllenecks, én het beeld is voor iedereen direct begrijpelijk.

Stroomschema
Over details krijg je met een Six Sigma-analyse wellicht betere conclusies. Overall levert het genereren van een historische value stream map (HVSM) je echter meer op.

‘Dit bleek toen ik de resultaten van een Black Belt verbeterproject, gericht op doorlooptijdverkorting, vergeleek met de verbeteringen die een multidisciplinair team van managers wist te realiseren, op basis van een HVSM. Bij het zien van de abstracte Six Sigma plaatjes reageerden de productiemedewerkers lauw: “wellicht kan de doorlooptijd een week korter”. Toen zij daarentegen het stroomschema in Disco zagen met de bewegende orders daarin, was er meteen enthousiasme: “wij denken dat de doorlooptijd twee tot drie weken korter kan!”.’

Met process mining en de HVSM die dat oplevert pak je niet heel precies één aspect aan zoals bij Six Sigma, maar meerdere zaken tegelijk waardoor de doorlooptijd als geheel verbetert.

Bij Six Sigma begin je met een hypothese, zoals producttype A veroorzaakt vaker vertraging dan B. Die hypothese probeer je dan met statische data te onderbouwen. Is het antwoord ja, dan ga je op zoek naar tegenmaatregelen. ‘Die aanpak werkt heel precies, maar het beperkt je blik ook.’

Zonder aannames
Process mining begint zónder dergelijke aannames, het toont je enkel hoe alles nú loopt. Vervolgens zoom je in op problematische plekken, en je weet dan zeker dat daar iets speelt. Zo ontstaat op de werkvloer veel meer gelóóf dat de doorlooptijd echt veel korter kan. Veel meer, dan als je komt aanzetten met statistische en abstracte grafieken.

‘Iedereen met invloed op het proces kwam na het zien van een HVSM meteen met ideeën om die te verbeteren. Onze productiemanager zag bijvoorbeeld manieren om de orders gelijkmatiger vrij te geven, zodat er minder opstoppingen ontstaan. Ook zag hij kans om een bottleneck op te heffen met een beperkte investering. De maintenance manager merkte op dat als er capaciteit vrij gemaakt zou worden, dat hij onderhoud dan flexibeler in zou kunnen plannen met minder verstoring als gevolg. En de supply chain manager ontdekte het grote belang van dagelijkse toeleveringen. Dat bleek veel belangrijker dan streven naar lage transportkosten, waar hij zich eerder op had gefocust.’

Visueel management
Process mining, wat valt onder de digitaliseringstechnieken die tezamen worden aangeduid met de term Smart Industry, maakt het onoverzichtelijke productieproces bij Veco met terugwerkende kracht inzichtelijk.

‘Visueel management, maar dan achteraf, zo zou je het ook kunnen noemen. Het zou natuurlijk nóg mooier zijn, als de software je ook zou gaan waarschuwen voor problemen in de toekomst. Process mining werkt vooral goed als je logistieke processen wilt verbeteren, en daartoe streeft naar betere afstemming. Het levert je dan snellere en betere resultaten op dan bij een traditionele Six Sigma analyse. Bovendien kunnen veel meer mensen in de analysefase meedenken over verbeteringen. Stuit je op een technisch of chemisch (kwaliteits)probleem, dan kun je daar altijd alsnog een traditioneel Black Belt project voor starten.’

Wij danken onze partners/adverteerders, door hen kunnen wij onafhankelijke artikelen maken!
Ontdek bijvoorbeeld hoe onderstaande partij Smart Industry in de praktijk helpt brengen!

Amaron

Workflower van integratiespecialist Amaron is een platform voor de zorg, waarmee je allerhande klinische en administratieve processen kunt automatiseren. Dit leidt tot beter samenwerken over domeinen, disciplines en versnipperde IT-systemen heen, met minder handmatige, administratieve taken. Hierdoor vermindert de werkdruk voor je medewerkers en daar varen ook de patiënten wel bij.

- Amper code nodig om workflow applicaties met snelle formulieren en handige takenlijsten in te richten.
- Alle applicaties volledig geïntegreerd met de bestaande IT-systemen.
- Rapporten en overzichtslijsten geven inzicht in je processen, zodat je ze verder kunt verbeteren.

> Naar website

> Toon andere adviseurs categorie Smart Industry

> Toon alle adverteerders in de categorie Lean

Kaizen-teams
Tot nu toe waren het vooral de managers die zich bogen over de stroomschema’s. Het is de bedoeling dat binnenkort ook de operators gaan meedoen. ‘Zij hebben heel veel praktische kennis over de machines en processen waarmee ze dagelijks werken. We hebben echter ontdekt dat er eerst meer structuur nodig is in de manier waarop er wordt verbeterd, nu we willen dat iederéén een probleemoplosser wordt. We willen dat er Kaizen-teams komen, die bij probleemoplossing worden gecoacht door Lean experts. We gaan ook onderdelen van Total Productive Maintenance invoeren. Teams van operators kunnen dan zelf de capaciteit van hun machines gaan verbeteren, en zelf klein onderhoud uitvoeren. Zo ontstaat een gevoel van eigenaarschap en autonomie.’

Basis
Achteraf gezien kun je stellen, dat Veco Precision met Six Sigma mikte op grote verbeteringen, maar dat de ervaring met de value stream maps in Disco de kracht toonde van een werkvloer die actief méédenkt, en die bijdraagt aan vele kleinere verbeteringen. Vervolgens bleek dat er een basis nodig is, die ervoor zorgt dat iedereen daar daadwerkelijk aan kán gaan bijdragen, en daartoe een steeds betere probleemoplosser wordt.

‘Die basis leggen wij nu, samen met Lean Consultancy Group. Met Six Sigma liepen wij eigenlijk een beetje voor de muziek uit. We willen nu dat iedereen gaat méédenken, én mee gaat helpen oplossen. En daardoor ook gaat “mee wéten” over de oplossingen. Er komen nu dagstarts. Bij geconstateerde problemen worden er vervolgens Kaizen-teams gevormd die daarmee aan de slag gaan, onder begeleiding van een Lean facilitator. We willen dat er uiteindelijk 25 van deze facilitators komen. Er zijn nog heel veel relatief eenvoudige problemen in onze fabriek, die door verbeterteams kunnen worden aangepakt. Denk bijvoorbeeld aan afval reductie. Process mining zal worden ingezet zodra dat zinvol lijkt. Ik kan dan historische stroomschema’s aanleveren, en er is nóg iemand hier die dat kan.’     

Veco Precision maakt producten naar klantwens, waardoor er logistiek gezien sprake is van high mix, low volume productie. Dit maakt, naast Lean, ook QRM als verbetermethode interessant.

QRM
Omdat de werkvloer een jobshop-omgeving is, lijkt het interessant om ook naar de mogelijkheden van Quick Response Manufacturing (QRM) te kijken. Deze Lean-variant is namelijk speciaal ontwikkeld om in geval van high mix, low volume productie de doorstroom gemiddeld zo groot mogelijk te maken.

‘We hadden hier toevallig kort geleden een stagiaire, die óók begon over QRM. Daar gaan wij zeker naar kijken. Daarnaast willen wij ook onze actuele werkstroom zichtbaarder gaan maken. Wij zijn zoals gezegd geen Scania, als je over onze werkvloer loopt zie je wel werkstations, maar wat daar precies gebeurt zie je niet. Wellicht zijn er mogelijkheden om dat langs digitale weg op te lossen.’

> Zie ook: Process mining is stille revolutie