Digitale fabriek - I2 - Sirris - productiedata

het collectief centrum van de Belgische technologische industrie

Ruwe productiedata voor intelligente beslissingsondersteuning bij planning en executie

ERP is vóór alles transactioneel

ERP zorgt voor afhandeling/beheer van administratie en productie

Bepaalt niet HOE je de productie moet runnen, optimaliseert niet(s)

Bevat een schat aan te exploiteren data, waaruit kennis kan gedistilleerd worden, nodig voor een goed beheer van de productie

10-4-2012© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 2

Over welke data beschikken we?

De vraag (historisch – toekomstig) Beschikbare capaciteit (machines – personeel) Routings / BOM’s Procestijden Verschillende soorten kosten Input/output gegevens op werkvloer: aantal orders en vrijgegeven

werk (Work-In-Process) Jobregistratie van werkvloer – orderopvolging Voorraadgegevens: status, parameters (in ERP)


Wat ontbreekt in ERP:

Intelligentie/ondersteuning ivm:

Vragen rond optimale bezetting / capaciteit Bepaling van de optimale Work-In-Process niveaus Optimale lotgroottes Berekening van voorraadparameters en demand forecasting

In deze presentatie worden een aantal voorbeelden gegeven hoe deze vraagstukken kunnen aangepakt worden.


1. Balans voorraad – capaciteit(Productieplanning – MLT)

Probleemstelling: er treedt seizoenaliteit op waarbij de vraag in sommigeperiodes de maximum capaciteit overstijgt; indien in een periode met vraag < max.capaciteit niet tijdig voorraad aangelegd wordt, kunnen de pieken nietopgevangen worden.

Bepaal het ideale moment om de capaciteit (shifts, productielijnen…) teverhogen en voorraad aan te leggen.


1. Balans voorraad – capaciteit (MLT)

Dit probleem kan opgelost worden door het inzetten van een LineaireProgrammerings-model: dergelijk model heeft, bijvoorbeeld, volgende in- en outputs:

Inputs: Vraag Beschikbare capaciteit (machines, shifts, …) Kost (voorraad, arbeid, recrutering, training, …) Historische gegevens beginsituatie

Outputs: # week teams in week i # weekend teams in week i # week teams op inactief in week i # weekend teams op inactief in week i Productie in week i


1. Balans voorraad – capaciteit (MLT)

Principe Lineaire Programmering

Door toepassing van deze methode kennen we dus niet alleen het idealemoment om meer te gaan produceren, maar tevens alle beschreven outputsper tijdsperiode (dag, week) en dit voor de hele gekozen planningshorizon(bv. een jaar). Het model wordt bijv. wekelijks uitgevoerd, waardoor dehorizon steeds vooruitschrijdt.


Principe van Lineaire Programmering

2. Operationele productieplanning (KT)(vóór de ordervrijgave)

Hoe “vol” mag je de productiecapaciteit plannen om de vooropgesteldeleverbetrouwbaarheid te halen, met het gegeven orderboekje alsrandvoorwaarde. Dit is alleszins NIET 100% van de aanwezige capaciteit, maarwat is dit inplanningsniveau dan wel? Dus: met welke overcapaciteit houdenwe rekening?


Max Cap

Tijd1 2 43 5 76

Bel

astin

g

Geplande cap.

Max Cap

Tijd1 2 43 5 76

Bel

astin

g

Geplande cap.

Tijd1 2 43 5 76

Bel

astin

g

Geplande cap.

Max Cap

Tijd1 2 43 5 76

Bel

astin

g

Geplande cap.

Max Cap

Reële capaciteitsbehoefte Gebalanceerde planning


100 %

Wachttijd

Productietijd100 %

Wachttijd

Productietijd

Logistieke wetmatigheid: relatie bezettingsgraad - doorlooptijd

100 %100 %100 %100 %

variabiliteit


Vraag: Hoeveel “overcapaciteit of flexibele capaciteit” dienen we te voorzien om een vooropgestelde aanvaardbare doorlooptijd te kunnen behalen met een gegeven leverbetrouwbaarheid als randvoorwaarde.

Kingsman vergelijking (Queueing Theory)

E(Wq) = ( u / 1- u ) * (Ca2 + Cs

2)/2 * PT

Met - E(Wq): verwachte wachttijd in wachtrij- u: bezettingsgraad (utilization)- Ca, Cs: variatiecoëfficient van aankomsten, resp. procestijd- PT: procestijd, bewerkingstijd



Of alternatief: curve voor relatie doorlooptijd-capaciteit experimenteel opstellen: indien deze relatie gekend (=bedrijfsspecifiek), kan voor een aanvaardbare doorlooptijd de maximale bezettingsgraad afgelezen worden.



Bepaal minimaal 3 punten van de curve (alternatief voor Queueing Theory)

Door gebruik te maken van aanwezige beheertools, bijv. de aanwezige finitescheduling functionaliteit van een APS oplossing. Dit is een uitbreiding van de inzetbaarheid van deze tools.

Fit een curve van de vorm y = a*(x / (1-x)) + b



Let op: Levertermijn vs. Leverbetrouwbaarheid

Levertijd (doorlooptijd) kan geregeld worden door de fysieke capaciteit aan te passen.

Leverbetrouwbaarheid kan geregeld worden door de maximaal in te plannen capaciteit aan te passen.

Beide grootheden kunnen dus onafhankelijk van elkaar worden geregeld, elk met een eigen mechanisme.



3. Productie- executie (werkvloer)(ordervrijgave en erna)

Klant-orders en/of

forecast

ExecutieOptimaliseert ifv. setups,

nestings, kleuren, …

(*) extra prio-info bvb. DLT (décalage due -> start date)

Planning Executie

Te parameteriseren:• lotsize productieorders• load limiet t.b.v. release• WIP (in stuks of in workload)

Zelfsturende / Pull productieafdeling

d.w.z. WIP is begrensd door:• aantal in lus (conwip) –of-• aantal tussen 2 stations (kanban) –of-• workload kritische resources (WLC) –of-• workload tussen stations (polca) –of-• …

Best Practice


Zelfsturend pull systeem op de werkvloer: beheersing van de vrijgegeven werklast / WIP zorgt voor een gekende doorlooptijd


A 1 B 1

C 1

C 2

A1

B1

B1

C1

B1

C2

B1

C2

B1

C1

B1

C1

POLCA (bijv.)


Logistieke wetmatigheid: output ifv WIP


WIP

TH

WIP

THOutput rate

THTHOutput rate

WIPWIP

variabiliteit


Logistieke wetmatigheid: Doorlooptijd ifv WIP


WIP

Tijd

WIP

Tijd

WIP

Tijd



De Wet van Little beschrijft de relatietussen drie belangrijke variabelen

de gemiddelde doorstroomsnelheid(OUT - Output rate)

de gemiddelde hoeveelheidonderhanden werk(WIP - Work In Process)

de gemiddelde doorlooptijd - van producten/artikelen in een systeem(LT - Leadtime)

Geldt voor een systeem waarin producten/artikelen (ook pallets, bakken en zelfspersonen) een bewerking of serviceondergaan en dat zich in een stationairetoestand (aankomstsnelheid =vertreksnelheid = doorstroomsnelheid)bevindt.

LT = WIP/OUT


Bepaling optimaal werkingspunt WIP – bedrijfsspecifieke curve




Het kritische WIP niveau kan via de volgende formule berekend worden(methode van Prof. Nyhuis)

Kritische WIP = minimale hoeveelheid WIP in een systeem zonder spreiding op de aankomsttijden. (= perfect regelmatige aankomst van de orders)

PT = gemiddelde tijd van een productieorder op het betreffende werkstation (inclusief set-uptijd, storingstijden, eigenlijke productietijd)

Spreiding PT = spreiding op de tijden van de productieorders. (standaardafwijking)

Om de hoeveelheid WIP te berekenen van een reëel productiesysteem met spreiding op de aankomsttijden, raadt Prof. Nyhuis aan om de kritische WIP te vermenigvuldigen met een factor 3 voor een potentiële bottleneck en met 2,5 voor een niet-bottleneck station.

Kritische WIP = PT x (1 + (SpreidingPT/PT)²)




Het monitoren van het ingestelde WIP niveau voor een werkstation kan op verschillende manieren gebeuren: een evidente en visuele mogelijkheid is het opvolgen van input/output curves. Het verschil tussen beide is het WIP niveau. Deze methode laat tevens toe om allerlei afwijkingen snel op te sporen.


Input / Output Analyse – WIP monitoring – Correctie van registratie (rode cirkel)(Bron: Fast/pro – GTT - www.gtt-online.de)

Vand

aag

Reële Input Geplande Output

Geplande Input

Reële Output

WIP Niveau

3 12 1596 18 21 24 dag

Inpu

t / O

utpu

t / W

IP (w

erku

ren)





+

Propos (Bosch Scharnieren)

4. Bepaling optimale lotgrootte

Vraag: wat zijn de optimale lotgroottes (bijv. ifv setup tijden) om de kortste doorlooptijd te realiseren? Of ook:

Welke maatregelen (hoeveel capaciteit?) nemen om een doorlooptijd van 1 week te bereiken?

Bepalen met bijv. MPX (software gebaseerd op QueueingTheory en Rapid Modeling Technology)

Inputs: routings/BOMs, proces- en setuptijden, variaties hierop, de vraag, (ook: onderhoudstijden enz.)



Machine en Arbeid utilization ingedeeld in verschillende soorten bijdragen


0

25

50

75

100 Utilization Limit: 95

Equipment Utilization

Utilization

%

Equipment GroupsBENCH DEBURR DRILL INSPECT MILL REWORK VT_LATHE

Setup Util. Run Util. Repair Util. Wait For Labor

0

25

50

75

100Utilization Limit: 95

Labor Utilization

Utilization

Labor GroupsINSPECTR MACHINST PREP REPAIR

Setup Utilization Run Utilization % Time Unavailable


What-if scenario’s voor de doorlooptijd (flow time) voor verschillende waarden van inputs


0

10

20

30

Product Flow Time

Flow Time: D

AY

Products

what if 2what if 3HUB1 what if 1what if 2what if 3HUB2 what if 1what if 2what if 3HUB3 what if 1what if 2what if 3HUB4 what if 1what if 2what if 3MOUNTwhat if 1

Wait for Equipment Wait for Labor Equipment Setup Equipment Run Wait for Rest of Lot

5. Berekening voorraadparameters

Vraag: welke waarden voor de voorraadparameters stop ik in ERP? Welke voorraadstrategie gebruik ik voor welke items?

Voorraadbeheer blijft een klassieker, hoewel best via geïntegreerd beheer van de buffers tijd, voorraad en capaciteit

Statistische methoden voor bepalen van bestelpunt, bestelhoeveelheid, veiligheidsvoorraad (zie bijv. Inventory Management and Production Planning and Scheduling, Silver & Pike)

Gebruik makend van historische gegevens van de vraag, of forecasten van de vraag! forecasting technieken


http://www.amazon.com/Inventory-Management-Production-Planning-Scheduling/dp/0471119474/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1332399654&sr=1-1�

http://www.amazon.com/Inventory-Management-Production-Planning-Scheduling/dp/0471119474/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1332399654&sr=1-1�

Vragen?

Vragen???

Sirris kan u ondersteunen vanuit expertise op gebied van Buffer Management Onderzoek en Industriële Cases voor zelfsturende pull systemen.

Mark Van PeeSirris – Advanced ManufacturingTel: +32 498 91 93 [email protected]


mailto:[email protected]�