POLCA is een productiebeheersingsysteem op basis van kaarten, voor high mix/low volume en/of klantspecifieke productie. Het helpt de doorlooptijd te verlagen in een situatie met productiecellen, waartussen producten-in-wording hun eigen (wisselende) route afleggen.  

20 jaar nadat hij POLCA uitvond, publiceert Rajan Suri een nieuw boek waarin hij de ervaringen en mogelijkheden beschrijft: The Practitioner’s Guide to POLCA. Dit boek helpt bij de beslissing: POLCA ja, of POLCA nee. Daarnaast is het een implementatie-handleiding. Het blijkt een veelomvattend en goed geschreven werk, zij het dat de voordelen van POLCA wat meer aandacht krijgen dan de nadelen en de alternatieven.  

De eerste helft van dit tweeluik vat Rajan Suri’s werk op het gebied van Quick Response Manufacturing samen. In deel twee een uitgebreide recensie van zijn nieuwe boek over POLCA, en daarnaast enkele conclusies over de toepasbaarheid van dit systeem. Ook reageert Rajan Suri persoonlijk op dit artikel!

Rajan Suri, emeritus professor industrial engineering aan de universiteit van Wisconsin-Madison in de VS, introduceerde in 1998 een nieuwe procesverbetermethode:  Quick Response Manufacturing (QRM). Hij beschreef deze aanpak in zijn magnus opus Quick Response Manufacturing: A Company-wide Approach to Reducing Lead Times.

Net zoals Lean manufacturing streeft QRM er naar om de flow op een werkvloer te vergroten. Het grootste verschil is dat QRM zich specifiek richt op high mix/low volume en/of klantspecifieke productie.

Wachttijdreductie
Daarnaast concentreert QRM zich niet op het verminderen van verspilling in het algemeen, maar enkel op de reductie van wachttijden. Daarom kent QRM maar één prestatie-indicator. Dat is de Manufacturing Critical-path Time (MCT), ruwweg gelijk aan de tijd tussen het verzamelen van de grondstoffen en het afleveren van een product. De achterliggende gedachte: Reductie van de MCT reduceert de overhead, en daardoor ook de niet-waardetoevoegende activiteiten, het meeste. 

Quick Response Cells
Belangrijke QRM-tools zijn het vormen van Quick Response Cells (QRC’s), en het toepassen van het POLCA-systeem om de werkbelasting van deze cellen te reguleren.

QRC’s zijn flexibele en multifunctionele productiecellen. Deze compact ingerichte werkcentra bevatten elk hun eigen machines en/of kantoorbenodigdheden. Ze worden in de regel ‘bemenst’ door drie tot tien mensen, die cross-trained zijn en dus meerdere taken aankunnen. Elke QRC kan geheel autonoom een complete set van taken uitvoeren voor productbewerkingen die horen bij één ‘doelmarkt’ oftewel een Focused Target Market Segment (FTMS).

Mini-bedrijfjes
Door een bedrijf op te splitsen in dit soort ‘mini-bedrijfjes’, kunnen klantspecifieke orders hun eigen route gaan kiezen langs een geselecteerd aantal daarvan, afhankelijk van de benodigde productbewerkingen. QRM verfijnde dit concept, maar het was niet helemaal nieuw toen Suri het introduceerde. In de logistiek heet het een ‘job shop’ omgeving. Ook zijn er raakvlakken met zelfsturende teams, een onderwerp dat momenteel weer veel aandacht krijgt.

Suri’s belangrijkste bijdrage was dat hij in detail beschrijft hoe je de QRC’s het beste kunt inrichten, om vervolgens de doorlooptijden daarbinnen én daartussen steeds verder terug te kunnen dringen.

POLCA-kaarten regelen de werkvolgorde in Quick Response Cells

Stroom der taken
Om het ‘verkeer’ – de stroom der taken – tussen de QRC’s te reguleren, introduceerde hij een compleet nieuwe tool. Die tool is POLCA, een acroniem voor Paired-cell (with) Overlapping Loops of (circulating) Cards with Authorization. In zijn nieuwe (Engelstalige) boek, The Practitioner’s Guide to POLCA, legt Suri uit wat POLCA is, hoe je dat systeem implementeert, en welke lessen zes bedrijven leerden die POLCA gingen toepassen.

Vóór dat dit boek wordt besproken wordt nu eerst gerecapituleerd waarom POLCA werd ontwikkeld, en hoe dat systeem werkt. (Een soortgelijke en veel diepgaandere beschrijving van POLCA staat in het boek).

Kanban
Bij Lean manufacturing is het gangbaar om een vaste productielijn te vormen per productfamilie. Vervolgens wordt dan de hoeveelheid (tussen)voorraad beperkt, waartoe onder meer Kanban-kaarten worden gebruikt. Als een bepaald werkstation een kleine hoeveelheid materiaal (of halffabricaat) heeft verbruikt, stuurt dit een Kanban-signaal. De boodschap is: “Ik heb dit artikelvoorraadje gebruikt, zend me een aanvulling”.

Op die manier ondersteunt Kanban pull (klantordergedreven) productie en just-in-time werken. Bij Kanban is echter het aantal toegestane aantal productvarianten beperkt. Het is per Kanban-loop namelijk nodig om voor élke productvariant een specifiek voorraadje onderdelen of halffabricaten aan te houden. Daarom werkt Kanban niet goed in een job shop omgeving, met klantspecifieke producten en variabele productieroutes. Heel veel kleine voorraadjes worden dan namelijk samen weer een schier oneindige hoeveelheid tussenvoorraad!

Een POLCA-kaart A/B, met links de toeleverende cel A en rechts de ontvangende cel B, geeft cel A toestemming om halffabricaten te verwerken die direct daarna dóór moeten naar B.

POLCA
Om dat probleem op te lossen bedacht Suri een Kanban-variant, genaamd POLCA. Net zoals bij Kanban gaat het om een kaartensysteem om tussenvoorraden tussen werkcellen te beperken. Bij POLCA wordt echter alleen de hoeveelheid voorraad (of de capaciteit die nodig is om die weg te werken) gelimiteerd, onafhankelijk van de precieze aard van de materialen. 

Met een POLCA-kaart stuurt een Quick Response Cell (QRC) het volgende bericht aan een ‘bovenstroomse’ QRC: “Ik heb net mijn taak aan het halffabricaat dat jij me stuurde afgerond, dus je kunt me nieuw werk sturen. Ik heb nu namelijk capaciteit vrij om daarmee aan de slag te gaan”.

Dit zorgt er voor dat QRC’s alleen werken aan halffabricaten die daarna door kunnen stromen naar QRC’s waarin capaciteit vrij is. Werken aan halffabricaten die zich na afhandeling benedenstrooms opstapelen en daar een ‘verkeersopstopping’ veroorzaken wordt voorkomen. Dat werk kan beter even wachten!

POLCA beperkt overigens ook de hoeveelheid onder-handen-werk op een werkvloer als geheel. Ook zorgt het systeem ervoor dat QRC’s alleen aan de slag gaan met halffabricaten waarvoor ze alle onderdelen in huis hebben en die de hoogste aflever-prioriteit hebben. Hierop kom ik later nog terug.

Paren
POLCA verbindt alle productiecellen die materialen kunnen uitwisselen paarsgewijs met circulerende POLCA-kaarten. Deze lijken op dominostenen. Een POLCA-kaart A/B, met daarop links de toeleverende cel A en rechts de ontvangende cel B, geeft A toestemming om halffabricaten te verwerken die direct daarna door moeten naar cel B. Zie de figuur hieronder.

Het POLCA-systeem. De pijlen tonen de route die een halffabrikaat langs de Quick Response-cellen A, B en C aflegt. Eerst reist één A/B-kaart mee, en dan een B/C-kaart. In cel B reizen beide kaarten mee. (bron: Rajan Suri, aangepast voor deze publicatie).

Als het werk op cel A gereed is, wordt het product-in-wording sámen met de A/B-kaart (of meerdere A/B kaarten als er van B veel verwerkingscapaciteit wordt gevraagd) doorgestuurd naar B.

Neem nu even aan dat de volgende bestemming van het halffabricaat cel C is. Dan heeft cel B minstens één B/C-kaart (permissie B naar C) nodig om met dit product aan de slag te gaan. Vervolgens reizen dan twee typen POLCA-kaarten mee met het halffabricaat binnen cel B, totdat het werk ook daar is afgerond. Dit verklaart het woord  ‘Overlapping’ in POLCA, Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization.

Daarna reist de B/C kaart verder met het product, maar gaat de A/B-kaart terug naar cel A. Voor die cel is dat het sein dat er weer capaciteit beschikbaar is bij B; het is weer toegestaan om aan ‘klussen’ te werken die daarheen moeten (hetgeen dan een nieuwe POLCA-cyclus start).

Dit werklast-beheersingssysteem lijkt op verkeerslichten, die producten-in-wording toegang geven tot rustige wegen, maar die klussen blokkeren in de richting van drukbezette steden (lees: QRC’s die op dat moment geen capaciteit hebben om orders te verwerken)

Authorization
Het woord ‘authorization’ in POLCA is hiermee echter nog niet verklaard. Om te voorkomen dat er direct al bij de entree op de werkvloer een opstopping ontstaat, word het aantal producten-in-wording dat tegelijk onderweg is (het onderhanden werk) beperkt. De benodigde selectie wordt gedaan door de eerste QRC, de planningcel. Daar wordt, uitgaande van de gewenste uitleverdatum van een order, teruggerekend wanneer die order moet worden vrijgegeven voor productie om op tijd klaar te zijn. Er wordt een zekere tijdsbuffer toegevoegd.

Het resultaat is een lijst met autorisatie data voor alle openstaande orders. Mits alle materialen beschikbaar zijn om de betreffende producten te maken, worden deze orders op die data vrijgegeven.

De mensen in de planningcel doen echter nog méér. Zij stellen ook ‘afgeleide’  autorisatielijsten op voor elke QRC, die bijvoorbeeld ééns per dag worden ververst. Deze lijsten geven aan op welke dag producten-in-wording moeten aankomen en verwerkt binnen specifieke QRC’s, om op tijd klaar te zijn.

Release-and-flow
Bij de meeste implementaties in de begintijd van POLCA werden de ‘afgeleide’  autorisatielijsten nog niet gebruikt. In plaats daarvan werd dan een veréénvoudigde vorm van POLCA toegepast. Suri noemt dit in zijn nieuwe boek release-and-flow. Na de vrijgave van orders wordt de doorstroom dan alleen geregeld met de POLCA-kaarten.

Release-and-flow POLCA is waarschijnlijk zoals de meeste mensen dit systeem kennen. Zelf wist ik ook niet dat dit feitelijk een vereenvoudigde vorm is! Daarom is de diepgaande beschrijving van ‘standaard POLCA’ zoals Suri dit nu noemt, alleen al een rechtvaardiging voor de publicatie van zijn nieuwe boek. Standaard POLCA en het boek worden nu besproken. Daarna volgen enkele eindconclusies over de toepasbaarheid van POLCA.

> Lees verder in deel 2!