Referenties PC mask
Share to linkedin Twitter
DAF

DAF

DAF Trucks - de meerwaarde van Plant Simulation 


Uitdagingen:
  • Simulatie van een complexe productielijn;
  • Beoordeling van voorgestelde investeringen;
  • Optimalisatie van seriegroottes en besturingsregels. 
 
Aanpak:
  • Plant Simulation software om een realistisch en integral model te maken;
  • Customized training voor DAF Trucks personeel;
  • Het meeste modelleerwerk gedaan door mensen van DAF Trucks.
 
Voordelen:
  • Zeer nauwkeurig en realistisch model van een complexe productielijn;
  • Investeren in aanvullende productiecapaciteit bleek niet nodig;
  • Uitbreiding van material handling om zware manuele taken te verlichten;
  • Een sterk verbeterde kennis van het productiesysteem.


In 2006 moest DAF Trucks de motorenproductie opschalen om aan de stijgende vraag te kunnen voldoen. Bij de afdeling Production Engineering van de motorenfabriek realiseerde men zich dat er daarom nieuwe methodes voor het modelleren, analyseren en optimaliseren van productieprocessen nodig waren. Naar aanleiding van goede ervaringen bij een toeleverancier werd besloten om discrete-event simulatie in te zetten voor het optimaliseren van de nokkenassenfabricage. Zou het project succesvol zijn, dan zou discrete-event simulatie de centrale tool worden om het opschalen van de gehele productie te ondersteunen. cards PLM Solutions BV nam deze uitdaging aan met de Plant Simulation software uit het Tecnomatix portfolio.

Groeiende uitdagingen

De groeiende vraag vormde een grote uitdaging voor de afdeling Production Engineering. Voor het opschalen van de productie werden de eerste stappen met simulatie gezet in de vorm van een pilot-project. Startpunt van het project was een eenvoudige vraag: moet de motorenfabriek discrete-event simulatie gebruiken voor modelleren, analyseren en optimaliseren van de productiesystemen? Om deze vraag te beantwoorden werd een pilot-project gestart in productielijn voor nokkenassen. In deze lijn speelde een aantal zaken die interessant waren voor simulatie. Niek Jansen, process engineer en project manager van DAF Trucks: "We wilden graag een gedegen indruk krijgen van de mogelijkheden van de software, maar we hadden ook heel specifieke vragen. Is de capaciteit van de lijn echt voldoende of moeten we investeren om de vraag te kunnen bijhouden? Zijn de seriegroottes optimaal? Verbetert de performance door een andere aansturing? De motorenfabriek wordt steeds complexer en daarom hebben ook krachtigere tools nodig om de productieprocessen te analyseren en optimaliseren." Deze vragen vormden een goed startpunt voor het simulatieproject.

Eerste ervaringen

cards PLM Solutions BV verzorgde de training van twee production engineers met behulp van het Tecnomatix trainingsmateriaal en on-the-job training. De eigen mensen van DAF Trucks zouden het grootste van analyse- en modelleerwerk doen. Niek Jansen, project manager: "Het was voor ons erg belangrijk om zelf het model te bouwen. Dat is de enige manier om de software echt goed te kunnen beoordelen." Aangezien beide engineers nog nooit met Plant Simulation hadden gewerkt vormde het project een lakmoesproef voor de gebruiksvriendelijkheid van de software.

De training vond plaats in het hoofdkantoor van cards PLM Solutions BV. Parallel aan de training werd er informatie verzameld over de productie van nokkenassen. Ieder simulatieproject vraagt een zorgvuldige analyse van het te modelleren systeem. De kenmerken van het productieproces zelf en de stromen er doorheen moeten bekend zijn. Deze vooranalyse is noodzakelijk om een valide model te kunnen bouwen. Bijna elk bedrijfsproces bevat afwijkende routines en kenmerken die toch nodig zijn om een realistisch model te kunnen bouwen. Maar een zorgvuldige analyse laat ook zien welke details relevant zijn en welke niet. Gert Nomden, consultant bij cards PLM Solutions BV legt uit: "Bijna elke minuut die je in je vooranalyse investeert betaalt zich uit in betere keuzes tijdens de modelbouw fase. Een interessante spin-off is dat het vragenspel van de vooranalyse veel proceskennis oplevert. Bovendien vergroot het de betrokkenheid van de werkvloer bij verbeterprojecten."

Het productieproces bestond uit bewerkingen als frezen, harden, slijpen en wassen. De meeste bewerkingen waren geautomatiseerd. Ook material handling was geautomatiseerd met behulp van een portaalrobot. De productstroom bestond uit verschillende typen nokkenassen, waartussen ook omgesteld moest worden. Een andere stroom was die van frames waarin de nokkenassen werden gebufferd. Verschillende gegevens moesten worden verzameld, zoals bewerkingstijden, omsteltijden, storingsgedrag en dergelijke. Daarnaast werden historische productiegegevens verzameld om een benchmark te vormen voor de nauwkeurigheid van het model. Project manager Niek Jansen onderschrijft het belang van een goede vooranalyse: "De consultant van cards PLM Solutions BV stelde vragen over het productieproces waar we zo geen antwoord op hadden. Deze antwoorden waren echter nodig om een goed model te kunnen bouwen. Het observeren van de lijn in werking en het gesprek met mensen van de werkvloer waren een onmisbaar onderdeel van het project." De layout en flows van de productielijn werden samen met de portaalbesturing vastgelegd in verscheidene diagrammen.

De eerste resultaten

Kort na de eerste trainingssessies werden de eerste delen van het model gebouwd. In lijn met het modulaire en hiërarchische concept van Plant Simulation werden de eerste bouwstenen gemaakt. Een eerste ruwe versie van het model gaf al verrassende uitkomsten, zoals Niek Jansen uitlegt: "Ons eerste model bevatte alleen voorlopige versies van de hoofdcomponenten uit de productielijn. Toch was dit model al verrassend nauwkeurig op parameters als throughput en bezettingsgraad." Dit eerste model werd stapsgewijs uitgebreid en gedetailleerd om het realistischer en nauwkeuriger te maken. Dit gebeurde onder andere door het verwerken van de werkelijke besturingslogica van de portaalrobot, verschillende typen nokkenassen en de aanvoer van nokkenassen in te bouwen. Op dit punt echter ontstond er een belangrijk probleem.

Project manager Niek Jansen: "Ik moest onverwachts inspringen bij een technisch probleem in de motorenfabriek. Daarmee lag een grote vertraging van het project op de loer. Daarom besloten we modelleerwerk uit te besteden aan cards PLM Solutions BV. Deze overdracht leverde geen enkel probleem op." Het resterende modelleerwerk bestond uit een sectie met vooral handmatig werk en de aanvoer van nokkenassen uit het hardingsproces. Aangezien het project en pilot was, moest het model zo realistisch mogelijk zijn. Daarom moesten speciale beslisroutines worden ingebouwd en de animatie moest realistisch ogen. Gert Nomden: "In dit specifieke geval moest de animatie perfect aansluiten op de werkelijkheid. De meeste operators waren niet bekend met simulatie. Aangezien de portaalrobot in de werkelijkheid ook nog verticaal bewoog, moest dat in het model ook zo zijn. De eerste indruk van het model moest kloppen, anders zou de geloofwaardigheid van het project worden aangetast!" Met de implementatie van de laatste details in het model kon de validatie van start gaan.

The proof of the pudding

De validatiefase is nodig om te kijken of het model de juiste vragen met voldoende nauwkeurigheid kan beantwoorden. Vanaf de start van het project hadden operators gedetailleerde informatie verzameld over de output van elke shift. Het ERP-systeem voorzag in productiegegevens over een langere periode. De engineers hadden enkele tijdstudies verricht om de bezettingsgraad van machines en operators te bepalen. Het simulatiemodel werd vervolgens gevoed met historische planningsdata en de output van het model werd vergeleken met de werkelijke resultaten uit het verleden. Het model en de werkelijke uitkomsten lagen erg dicht bij elkaar, de productieaantallen verschilden slechts 0,5%. Werkmeester Theo Opdam leverde een gewaagde bijdrage aan het project: "Ik besloot een experiment te doen met bestaande productielijn. We brachten de nokkenassenlijn en het model in een vergelijkbare uitgangspositie. We hebben beiden een tijd laten draaien en daarna de uitkomsten vergeleken. De resultaten zaten erg dicht op elkaar. Dus, zelfs een complex proces, zoals een nokkenassenlijn met een portaalrobot en operators, kan met simulatie nauwkeurig worden gemodelleerd!" Nu kon het projectteam beginnen met het beantwoorden van de overgebleven vragen van het project.

Verrassende voordelen

Door het evalueren van reeks vraagscenario's werd de maximaal haalbare output van de nokkenassenlijn bepaald. Het bleek dat de bestaande lijnconfiguratie toch voldoende was om aan de toekomstige vraag te voldoen. Investeringen in extra productiecapaciteit, die al waren gebudgetteerd, bleken uiteindelijk niet nodig te zijn. Daarnaast lieten de simulatieresultaten ook zien dat de bezettingsgraden in het manuele gedeelte van de lijn erg hoog waren. Daarop werd besloten tot een relatief kleine investering in geautomatiseerde material handling om de operators van het zwaarste werk te ontlasten. Vervolgens werden seriegroottes aan de orde gesteld. De performance van de productielijn bleek robuust voor alle scenario's van seriegroottes. Het laatste punt was de besturing van de portaalrobot. Andere besturingsparameters bleken niet zoveel uit te maken voor de performance van de lijn. Het onderzoek naar de besturing leverde echter wel enkele cruciale inzichten op over de centrale rol van de portaalrobot voor de gehele productielijn.

Alles overziend was Niek Jansen erg blij met de resultaten: "Zonder discrete-event simulatie was het onmogelijk geweest om tot al deze inzichten te komen. Ik was heel blij dat we veel effectiever en efficiënter hebben kunnen investeren. De Return On Investement van dit ene project was al meer dan 10 tegen de tijd dat we het project hadden afgesloten!" Ondersteund door deze resultaten had Niek Jansen weinig problemen om het hoger management te overtuigen van de toegevoegde waarde van simulatie. Marcel Hoedeman, manager Production Engineering van de motorenfabriek.

Prolongating success

De voortgang en de resultaten van de simulatiestudie warden met belangstelling gevolgd door vele personen in de motorenfabriek. Tijdens het project kreeg het simulatieteam veel vragen over mogelijke toepassingen. De vragen betroffen ideeën voor diverse productielijnen in verschillende stadia van de process life cycle. Sommige waren conceptueel: wat is het resultaat van een radicaal ander concept voor line-feed? Andere spitsten zich toe op gedetailleerde engineering en optimalisatie van bestaande processen: welke maatregelen zijn nodig om de output van de productielijn te verhogen? Al deze ideeën werden gebundeld in een simulatie portfolio en ze werden beoordeeld aan de hand van enkele criteria. Hoe urgent is het project? Welke inspanningen zijn ervoor nodig? Wat zijn de te verwachten voordelen? Licht het project in lijn met een DAF Trucks objecten-bibliotheek?

Het komt niet als een verrassing dat DAF Trucks besloot om de succesvolle toepassing van simulatie door te zetten. Ten tijde van de projectafsluiting had het bedrifj geïnvesteerd in meerdere Professional licenties en enkel Run-time licenties. cards PLM Solutions BV verzorgde de training van extra production engineers. Er werd een simulatie team in het leven geroepen dat alle simualtievragen uit de motorenfabriek zou gaan afhandelen. Interne procedures werden aangepast om vast te stellen welk vragen met simulatie zouden worden beantwoord. Manager Production Engineering Marcel Hoedeman: "Met simulatie leidt tot optimale processen, en dat realiseren we in een korter tijdsbestek en met minder investeringen. Simulatie is nu ingebed in onze ontwerprichtlijnen. We hebben de juiste mensen en de perfecte tool om onze productieprocessen verder te optimaliseren!"

www.daf.com