Lean manufacturing legt sterk het accent op standaardisatie van productieprocessen. In bedrijven die kampen met een sterk wisselende vraag en die een groot aantal verschillende producten maken is dit concept echter niet altijd goed toepasbaar.

Een voorbeeld van een maatregel die verkeerd kan uitpakken is het materiaal-beheersingssysteem Kanban. Een Kanban-kaart geeft een werkstation toestemming om halffabrikaat in een aangegeven hoeveelheid te gaan maken. Méér is niet toegestaan, zodat ophoping van tussenvoorraad in een productieketen wordt voorkomen.

Het probleem van het Kanban-systeem bij een grote variëteit aan producten is dat elk kaartje een bepaalde hoeveelheid van één type product of halffabrikaat specificeert. Hierdoor krijg je toch weer te maken met veel tussenvoorraden. Een variant van Kanban voor sterk diverse en klantspecifieke productie, genaamd POLCA, lost dat probleem op.

Dit is deel 2 van dit artikel.  Naar deel 1>

Deze paragraaf gaat in op voorzieningen die ervoor zorgdragen dat het systeem ook onder onvoorziene omstandigheden of in complexe situaties kan blijven functioneren.

Veiligheidskaarten kunnen worden ingezet op plaatsen waar men in grote mate afhankelijk is van onderdelen van externe leveranciers. Indien werkzaamheden voor een bepaalde order moeten worden stilgelegd, als gevolg van een plotseling tekort aan deze onderdelen, dan kan deze order tijdelijk opzij worden gezet dankzij een door de planner of celleider ingebrachte veiligheidskaart. De veiligheidskaart is visueel afwijkend van de normale kaarten, maar omvat dezelfde informatie:

De Polca kaart die aan de probleemorder bevestigd zit wordt losgekoppeld en teruggebracht naar het begin van de (eerste) cel. De veiligheidskaart wordt nu aan de probleemorder bevestigd. Aangezien de losgekoppelde Polca kaart direct weer in omloop wordt gebracht kunnen andere wachtende orders sneller worden vrijgegeven. Het tijdelijk opzij zetten van incomplete orders bevordert dus de materiaaldoorstroom. Wanneer de vereiste onderdelen arriveren wordt de order met de veiligheidskaart afgerond en doorgestuurd naar de volgende cel. Na verloop van tijd komt de veiligheidskaart weer zonder order terug, waarna deze uit de roulatie wordt genomen en teruggebracht wordt naar de cel die hem heeft ingebracht.

Het aantal veiligheidskaarten bedraagt een klein percentage van het totale aantal Polca kaarten (< 10%).

Veiligheidskaarten worden gebruikt om Polca kaarten opnieuw in roulatie te brengen. Omdat het aantal veiligheidskaarten is gelimiteerd, functioneren ze als tijdelijke oplossing. Ze zijn dus niet geschikt voor het camoufleren van alledaagse probleemsituaties.

Het gebruik van de veiligheidskaarten biedt goede mogelijkheden voor continue verbetering. Het verzamelen van gegevens over het ontbrekende onderdeel (type onderdeel, leverwijze, levertijdstip, vertragingsduur…) leidt tot concrete inzichten in de oorzaken van de tekorten.

Vaak zal een cel niet aan slechts één, maar aan enkele cellen leveren. Figuur 9 toont een dergelijke situatie, waarbij cel A zowel aan cel B1, B2, als B3 orders aanlevert. Om te voorkomen dat de stroom orders naar de ene cel opdroogt terwijl de andere overladen wordt met werk is het is van groot belang dat in deze divergente structuur cel A de juiste orders in bewerking neemt. Bij goed gekozen aantallen Polca’s in de verschillende loops (dat is: niet te ruim gekozen aantallen) zorgt het Polca systeem er zelf automatisch voor dat cel A de juiste keuzes maakt. Immers, Polca poogt de doorlooptijd in deze trajecten terug te brengen door te zorgen voor een goede spreiding van orders over de verschillende loops. Daarmee voorkomt het systeem ophoping van orders voor cellen met capaciteitstekort en leegloop in andere cellen.

Cel Z kan echter roet in het eten gooien door alleen maar orders aan te leveren voor één van de vervolgtrajecten. In dat geval kan cel A weinig anders doen dan daarvoor te gaan produceren. Het systeem van roulerende kaartjes biedt dus geen oplossing voor een onhandige aanlevering vanuit cel Z. De planner kan echter wel via de vrijgavelijst cel Z zodanig aansturen dat deze problemen zich niet voor gaan doen.
 
Daarmee is het belangrijkste probleem opgelost, maar nog niet alle. Hoe bepaalt cel A namelijk welke order in productie genomen moet worden als er gekozen kan worden uit verschillende orders?

De volgende regels dienen te worden toegepast:

• Polca kaarten die terugkomen worden in alfabetische volgorde gerangschikt zodat ze makkelijk herkenbaar zijn en snel zichtbaar is welke cel veel signalen van toekomstige capaciteitsbehoefte heeft afgegeven en welke weinig.
  
  
• Indien uit meerdere orders met hetzelfde vroegste startmoment gekozen kan worden (ze kunnen en mogen dus allemaal direct van start) dan kan worden overwogen prioriteitsregels toe te passen.
  
  
• Deze prioriteitsregels kunnen gericht zijn:
  op de volgende cel(len):
  -    “Kies order voor cel met het hoogste aantal Polca’s beschikbaar”;
  -    “Kies order met minste aantal resterende cellen”;
  -    …
  of op de huidige cel:
  -   “Kies order met laagste setup tijd in deze cel”;
  -   “Kies order met kortste bewerkingstijd in deze cel".
  -   .....

In een divergente structuur heeft bij goed gekozen aantallen circulerende Polca’s de eerste prioriteitsregel de voorkeur met het oog op de te verwachten doorlooptijdverbetering. Door terugkerende Polca’s alfabetisch te rangschikken ontstaat eenvoudig zicht op de te hanteren prioritering.

Convergerende trajecten doen zich voor in geval van assemblage. Hierbij zijn meerdere halfproducten en onderdelen nodig voor één bepaalde assemblage. Zodra deze halfproducten en/of onderdelen afkomstig zijn uit andere cellen dan de cel waar de assemblage zelf plaats vindt, ontstaat er een coördinatieprobleem. Hoe zorgen we binnen het Polca systeem dat de assemblerende cel de materialen uit deze toeleverende cellen verkrijgt? En hoe zorgen we dat – na afronding van de order –  het signaal  over vrijgekomen capaciteit aan alle toeleverende cellen wordt doorgegeven?

Zo zijn in Figuur 10, voorafgaand aan assemblage op cel A1, twee type halffabrikaten nodig die afkomstig zijn van de montagecellen M1 en M2. Deze halffabrikaten dienen samen aanwezig te zijn in A1 voordat daar kan worden begonnen met assemblage. Merk op dat A1 pas mag starten als er een Polca A1/P1 beschikbaar is. Voor het coördineren van de twee convergerende trajecten en het bepalen van het juiste startmoment maakt Polca gebruik van een dubbele Polca loop: M1/A1 en M2/A1.

De bewerking in cel A1 kan pas van start gaan als beide Polca kaarten (M1/A1 en M2/A1) binnen zijn. Tijdens de bewerking in A1 zijn aan deze order dus drie Polca kaarten verbonden: M1/A1, M2/A1 en A1/P1. Na afronding van de bewerking in A1 worden de eerste twee kaarten losgekoppeld van de productieorder en teruggebracht naar het begin van de corresponderende cellen stroomopwaarts. Deze cellen krijgen dan tegelijk het signaal door dat de assemblagecel een order heeft afgerond waar een van hun halffabrikaten in was verwerkt. De dubbele loop zorgt dus voor aanmaak van nieuwe halffabrikaten door beide cellen.

Het probleem is nu om af te stemmen met welke order voor halffabrikaten de afzonderlijke cellen bezig gaan. In cel A komen de beide stromen pas samen en het is niet de bedoeling dat cel M1 bezig is gegaan met een partij onderdelen voor klantenorder 1, terwijl cel M2 gekozen heeft voor klantenorder 2. Want dat zou betekenen dat cel A wel onderdelen krijgt, maar ze niet kan gaan assembleren. Het systeem van circulerende Polca’s biedt zelf geen oplossing voor dit probleem, omdat Polca’s anoniem zijn (ze signaleren capaciteitsverbruik, maar geen productbehoefte). De orderspecifieke informatie staat op de vrijgavelijst, die voor beide cellen M1 en M2 moet worden opgesteld. In geval van convergerende trajecten is het dus zaak dat de planner deze beide lijsten zodanig opstelt en afstemt met het prioriteitensysteem in de cellen dat dergelijke problemen zich niet voordoen.

Polca maakt gebruik van het bestaande ERP systeem voor het bestellen en monitoren van materialen van externe leveranciers. In feite gaat het ook daar om een convergerend traject. Het onderdeel MRP draagt er zorg voor dat de benodigde materialen worden gespecificeerd en dat deze beschikbaar zijn precies op het moment dat ze benodigd zijn in de cellen. Om dit te realiseren dienen de doorlooptijden van de cellen en de levertijden van de leveranciers wel bekend en betrouwbaar te zijn.

We hebben Polca beschreven als alternatief materiaalbeheersingssysteem voor bedrijven die Lean willen zijn, maar zich bevinden in een marktsegment waar orderproductie en korte doorlooptijden de kernwoorden zijn. Daarmee gaat Polca de concurrentie aan met het veel bekendere Kanban systeem in een segment waar toepassing van Kanban veel vragen oproept. Maar wat zijn nu eigenlijk de overeenkomsten en verschillen van het Kanban systeem en Polca? In deze paragraaf geven we daar een overzicht van. Daarmee geven we ook inzicht in de wijze waarop een Polca systeem zorg kan dragen voor een Lean materiaalbeheersingssysteem.

Het Polca systeem beoogt een effectief logistiek concept te zijn voor de aansturing en beheersing van complexe materiaalstromen in een cellulaire productieomgeving. Daartoe maakt Polca gebruik van technieken afkomstig uit traditionele push en pull systemen.

Zo dient het push systeem MRP (onderdeel van elk standaard ERP systeem) bij te dragen aan de planning van materiaalstromen van leveranciers naar de cellen, opdat gerede producten tijdig aan de klant kunnen worden geleverd. Ook worden de verwachte doorlooptijden van de orders in de cellen berekend. Ook dat is gebruikelijk in een push systeem, al is de wijze waarop Polca dat doet fundamenteel beter dan de methoden die in MRP worden toegepast (zie pagina 22).

De pull techniek, in de vorm van terugkerende Polca’s (autorisatiekaarten), zorgt daarnaast voor de communicatie, sturing en beheersing van de materiaalstromen tussen cellen. Pull dient om de doorstroom van orders te versnellen, zonder dat daarbij opstoppingen in het productieproces ontstaan.

Strategische overcapaciteit wordt, evenals in Lean Manufacturing, gezien als een noodzakelijke investering voor het realiseren van korte doorlooptijden, niet als verspilling.

We zien dus dat er overeenkomsten zijn met het gedachtegoed van Lean Manufacturing, maar ook verschillen. Als we ons concentreren op de materiaalbeheersing, dan zien we:


Punten die behouden blijven ten opzichte van Kanban:

Polca is een innovatief materiaalbeheersingssysteem voor organisaties die:

• te maken hebben met een grote variëteit in producten;
• druk voelen om de levertijd van orders te verkorten of beter te beheersen en
• ideeën die vanuit het Lean Manufactuirng gedachtegoed zijn ontwikkeld zouden willen toepassen in hun productiesituatie.

Polca combineert sterke punten van push en pull systemen. Het streeft naar korte doorlooptijden, lage voorraden onderhanden werk, korte feedbackloops, en een hoge mate van autonomie van de werkvloer.

Het maakt gebruik van visuele signalen in de vorm van Polca kaartjes die tussen cellen circuleren en daarmee aangeven of een cel mag starten met bepaalde orders.

Het maakt gebruik van vrijgavelijsten die gegenereerd kunnen worden uit het bestaande ERP systeem om te sturen welke orders in bewerking worden genomen.

De rol van de planner wijzigt sterk bij toepassing van een Polca systeem. In plaats van de spin in het web functie wordt de rol meer die van facilitator. De planner stuurt op afstand door middel van de vrijgavelijsten, het inzetten van extra Polca’s of er uit halen van overbodige Polca’s, en het gebruiken van veiligheidskaarten.

Polca verschilt op veel gebieden van Kanban, maar kent ook vele overeenkomsten. Vooral de toepassing van bekende Lean Manufacturing concepten als eliminatie van verspilling, visuele signalen, zelfsturing, continue verbetering, en korte feedback zien we in beide systemen terug.

Deze publicatie biedt te weinig gelegenheid uitgebreid stil te staan bij de methoden om na te gaan of Polca wel geschikt is in een specifieke productiesituatie. Onderzoek heeft uitgewezen dat Polca voor sommige organisaties een alternatief kan vormen, maar daarmee hoeft het nog niet de meest geschikte optie te zijn. Tenslotte kunnen de symptomen die men wil voorkomen (lange en onzekere doorlooptijden, hoge voorraad onderhanden werk) door tal van factoren veroorzaakt worden. Polca richt zich slechts op een selectie van vaak voorkomende factoren. Onderzoek in de praktijksituatie zal dan ook moeten uitwijzen of Polca daar een bijdrage kan leveren of niet.

De principes van Polca zijn in deze publicatie grotendeels aan de orde gesteld. Op basis daarvan kan een organisatie een vooronderzoek uitvoeren naar de geschiktheid van Polca voor de praktijksituatie. Voordat overgegaan kan worden tot implementatie van een Polca systeem in deze praktijksituatie zal echter aandacht gegeven moeten worden aan twee belangrijke fasen, namelijk

• het ontwerp van het Polca systeem en
• het creëren van draagvlak onder de betrokkenen.

Bij het ontwerp van het Polca systeem zijn beslissingen nodig over

• de afbakening van de cellen;
• de te creëren Polca loops;
• het aantal benodigde Polca’s per loop;
• de cellen waarvoor een vrijgavelijst wordt opgesteld;
• de offsettijden (celdoorlooptijden) die worden gehanteerd;
• de verdeling van taken die nodig zijn om het Polca systeem te laten functioneren; en
• de fysieke kenmerken van het systeem, zoals
1. de wijze waarop de Polca’s aan de orders worden bevestigd en
2. de wijze waarop beschikbare Polca’s ten toon worden gesteld in de cel.

Bij het creëren van draagvlak onder de betrokkenen zijn beslissingen nodig over

• het tijdspad en de mijlpalen daarbinnen
• informatie en publiciteit
• training van medewerkers
• eventuele aanpassingen van het informatiesysteem
• omgaan met weerstanden

Het Polca systeem is nog maar recent ontwikkeld en in Nederland zijn er nog geen implementaties. Toch lijkt dit systeem zeer aantrekkelijk voor juist Westerse productiebedrijven die Lean concepten willen combineren met een klantgerichte benadering. Onderzoek naar implementaties van dit systeem is dan ook hard nodig. De basiseenheid Ontwerp van Productiesystemen van de Rijksuniversiteit Groningen stelt daarom haar expertise op dit vlak beschikbaar. Daarmee beoogt ze twee vliegen in een klap te slaan. Enerzijds kunnen bedrijven tegen een geringe vergoeding gebruik maken van de ontwikkelde instrumenten die ingezet kunnen worden bij vooronderzoek, ontwerp en implementatie van een Polca systeem, waarmee haar maatschappelijke verantwoordelijkheid en betrokkenheid bij het innoverende bedrijfsleven verder gestalte krijgt. Anderzijds kunnen de daarbij verzamelde gegevens – geanonimiseerd – gebruikt worden om in de wetenschappelijke literatuur te publiceren over de ervaringen met Polca.

De basiseenheid Ontwerp van Productiesystemen van de Rijksuniversiteit Groningen (RuG) kan op de volgende manieren behulpzaam zijn bij verder onderzoek naar de mogelijkheden van Polca in praktijksituaties:

1. Uitvoeren vooronderzoek geschiktheid Polca voor een praktijksituatie.
   Met behulp van de aan de RuG ontwikkelde Polca Scanning Tool (Pieffers, 2005) voert een afstudeerder onder begeleiding van een ervaren onderzoeker een kortdurend onderzoek uit binnen het bedrijf. Daarbij wordt informatie gegeven over Polca, benodigde data verzameld, observaties uitgevoerd, interviews gehouden en een advies geschreven en gepresenteerd.
   
   
2. Ondersteunen ontwerp Polca systeem.
   Met behulp van methoden en technieken kan ondersteuning worden gegeven aan de besluitvorming over de ontwerpbeslissingen. Ook is er een simulatietool ontwikkeld, waarmee de gevolgen van een beslissing over het aantal kaarten inzichtelijk kunnen worden gemaakt
   
   
3. Creëren draagvlak
   Presentaties, workshops en trainingen kunnen worden verzorgd. Daarbij kan gebruik worden gemaakt van een speciaal Polca game dat ontwikkeld is om de werking van het systeem in een spelsituatie na te bootsen (Epping, 2005). In dit game concurreren teams van zes personen met elkaar door de ene keer zonder en de andere keer met een Polca systeem (virtuele) meubels te produceren. Het game duurt ongeveer drie uur en er kunnen maximaal drie teams tegelijk deelnemen aan het game.
   
   

Met behulp van het aan de RuG ontwikkelde Polca game (Epping, 2005) kan in een bijzondere leersituatie en in een korte tijd het inzicht in de werking van Polca worden verbeterd.

Epping, E.M., Let’s Polca!, a simulation game for introducing Polca, Faculteit Bedrijfskunde, Rijksuniversiteit Groningen, augustus 2005.

Hopp, W.J., Spearman, M.L., To Pull or Not to Pull: What Is the Question?, Manufacturing & Service Operations Management, Vol. 6, No. 2, pp. 133–148, Spring 2004.

Pieffers, J., LET’S POLCA?, Een case studie georiënteerd onderzoek naar de praktische toepasbaarheid van Polca als innovatief material control system, Faculteit Bedrijfskunde, Rijksuniversiteit Groningen, augustus 2005.

Riezebos, J., Design of a period batch control planning system for cellular manufacturing, Rijksuniversiteit Groningen, 2001.

Stevenson, M., Hendry, L.C., Kingsman, B.G., A review of production planning and control: the applicability of key concepts to the make-to-order industry, International Journal of Production Research, Vol. 43, No. 5, 869–898, March 2005.

Suri, R., Quick Response Manufacturing: A Companywide Approach to Reducing Lead Times, Productivity Press Inc, 1998.

Suri, R., Krishnamurthy, A., How to Plan and Implement POLCA: A Material Control System for High-Variety or Custom-Engineered Products, Technical Report, Center for Quick Response Manufacturing,, May 2003.

Vandaele, N., Claerhout, D, Nieuwenhuyse, I. van, E-POLCA to control multi-product, multi-machine job shops, Faculty of Applied Economics, University of Antwerp, 2005.

Womack, J.P., Jones, D.T., Lean thinking, banish waste and create wealth in your corporation, Free Press, 2003.