De huidige trend van 'design/manufacturing on demand' dwingt industriële produktiebedrijven tegen zo laag mogelijke kosten en zo kort en betrouwbaar mogelijke levertijden een scala aan uiteenlopende orders flexibel te verwerken. Voor veel bedrijven ligt de bottle-neck in de noodzaak om het overzicht te bewaren over alle produktie-activiteiten en de voortgang ervan. En dat zet die snelle en betrouwbare levering onder druk.
Arentsen: 'Elk bedrijf moet tegelijkertijd zijn produktiemiddelen efficiënt inzetten en snel en betrouwbaar leveren: als je een klant belooft dat iets vrijdag klaar is, moet het ook inderdaad vrijdag klaar zijn. Daarvoor moet je wel precies weten welke gevolgen eventuele verstoringen hebben op de afhandeling van een order en op alle andere orders. Meestal is voor elke order een groot aantal bewerkingen nodig; als er een verstoring optreedt wordt de coördinatie van al die activiteiten al gauw een probleem.'
Goede afstemming van technische en logistieke functies is daarom vereist. Met het oog daarop ontwikkelde Arentsen een 'generieke architectuur' voor zogeheten Factory Activity Control. Daarmee kunnen alle produktie-activiteiten op en rond de werkvloer integraal worden aangestuurd en beheerst. 'Het is een technisch-organisatorische oplossing die het produktieproces structureert en de samenhang tussen de verschillende technische en logistieke functies - planning, informatievoorziening, voortgangscontrole, kwaliteitsbewaking - in het produktieproces transparant maakt.'
Een nogal abstract onderzoek, erkent Arentsen, maar geënt op de problemen van de praktijk, vooral van het midden- en kleinbedrijf, dat de meeste moeite heeft om zijn organisatie en werkwijze flexibel aan te passen aan de markt. 'Die markt is onvoorspelbaar, maar eist dat je je als bedrijf wel voorspelbaar gedraagt. Een grote fabriek kan het produktieproces goed optimaliseren. Bij de klein serie-fabricage is dat veel moeilijker. Als je voor een klant één onderdeeltje moet maken, kun je niet eerst alles tien keer proberen. Toch zal niet alles in één keer goed gaan. Daarom moet je dus ingesteld zijn op het opvangen van allerlei verstoringen.'
Arentsens systeem, dat voor de simpele leek op het beeldscherm oogt als een complex roosterschema, waarbij gekleurde blokjes staan voor de verschillende taken met betrekking tot orders, bewerkingen, gereedschappen en hun status (gepland, onderhanden, voltooid), heeft niets te maken met een automatisering van het produktieproces. 'Automatisering is vooral gericht op méér produceren in minder tijd. Mij ging het vooral om zo betrouwbaar mogelijk leveren tegen zo laag mogelijke kosten', zegt Arentsen.
De ontwerper vraagt zich trouwens ook af of produktie-automatisering in de sector klein serie-fabricage wel zoveel voordelen biedt. 'Het geld dat bedrijven in de jaren tachtig in automatisering van hun machinepark staken, heeft vaak niet opgeleverd wat ze er indertijd van verwachtten. Met een aanpak van betere afstemming is veel meer resultaat te bereiken. Je wint er ook meer mee dan door je mensen harder te laten werken.'
Arentsen bouwde voort op eerder onderzoek van de vakgroep Produktie- en Ontwerptechniek. Een Esprit-project leidde in 1990 tot een prototype vooreen besturingssysteem. Op basis daarvan ontwikkelde dr.ir. J. Tiemersma een nieuw werkplaatsbesturingssysteem waarop hij in 1992 promoveerde ('Shop floor control in small batch part manufacturing'). Het werd bij machine(onderdelen)fabriek Morskate in Hengelo met succes uitgeprobeerd.
Mede op basis van vanuit het bedrijfsleven binnengekomen reacties werkte de WB-vakgroep vanaf 1992 in samenwerking met sponsor XPRO-Systems (Hengelo) aan een volledig vernieuwd commercieel systeem met de naam FACT (Factory Activity Control Technology). Met het oog op de genoemde systemen heeft Arentsen vervolgens zijn algemene systeemarchitectuur opgesteld.
De commerciële mogelijkheden van het FACT-besturingssysteem waren overigens twee jaar geleden aanleiding tot oprichting van het spin-offbedrijf FACT Manufacturing Control Systems bv te Hengelo, dat in Arentsens onderzoek deelnam en waarbij hijzelf inmiddels in dienst is. Arentsen: 'De bedrijfsvorm is beter voor het contact met commerciële partners. Die vinden een UT toch vaak een beetje stoffig en te vrijblijvend-academisch. Maar we blijven vanwege de synergie wel strategisch samenwerken met de vakgroep.'
Overigens sluit het onderzoek qua probleemstelling nauw aan bij die van het Centrum voor Produktie, Logistiek en Operations Management (CPLOM). Waar dit onderzoeksinstituut zich richt op integrale produktie vernieuwing (vgl. het gelijknamige OSF-programma) voor de hele produktieketen, concentreert de vakgroep zich echter op produktiebesturing op werkplaatsniveau.
Om zijn architectuur te ontwerpen bracht Arentsen vooraf de context van de 'produktieomgeving' in kaart. Welke technische en logistieke variabelen spelen een rol bij de werkplaatsbesturing? Om wat voor produkten gaat het? Om welke bewerkingen? Welke seriegroottes? Vervolgens tuigde Arentsen de 'kapstok' van de architectuur op met de specifieke produktie-activiteiten, zoals planning, werkvoorbereiding, opspanning en gereedschappen, kwaliteitscontrole. Zowel de technische hoofdstroom van de produktie als de toeleverende stroom van de logistiek: 'Je moet voorkomen dat de produktie stil ligt omdat het materiaal te laat of een machine in gebruik is.'
Een centraal uitgangspunt voor het architectuurontwerp was de scheiding van verantwoordelijkheden, zegt Arentsen. Het systeem is uitgesplitst in twee afzonderlijke 'bouwlagen': een laag met de eigenlijke besturingsfuncties (planning, vrijgave, bewaking en diagnose), die functioneel-hiërarchisch is opgezet, en een laag met de produktie-informatiestructuur (orderportefeuille, bestelde produkten, vereiste bewerkingen en benodigde gereedschappen), die voor alle functies toegankelijk is.
Arentsen: 'Een hiërarchische produktiebesturing wordt vaak als nogal star beschouwd, maar dat is niet juist, zolang je de verantwoordelijkheden maar scheidt. Probleem van een hiërarchische besturing is met name dat je bij het verdelen van de taken meteen ook alle nodige informatie moet meesturen. Hier is dat niet het geval: de manager deelt de taken uit, maar degene die de taak uitvoert kan zelfstandig de benodigde gegevens verzamelen.'
Zijn besturingssysteem maakt volgens Arentsen een goede beheersing mogelijk van alle produktie-activiteiten op en rond de werkvloer, doordat het management voortdurend een compleet overzicht heeft van de voortgang van de produktie en de consequenties van mogelijke of optredende verstoringen. 'Je kent de status van de diverse werkzaamheden en kunt die meteen terugvertalen naar de status van de orders', aldus Arentsen.
De voordelen van zijn architectuur zijn evident, vindt hij: 'Een verstoring hoeft op zich niet katastrofaal te zijn, als je het maar ziet aankomen. Nu is het maar al te vaak puinruimen als een taak of bewerking niet tijdig klaar is. Met mijn aanpak hoef je niet langer meer stressend achter de feiten aan te lopen. Je kunt bijvoorbeeld ook precies inschatten of er ruimte is voor een spoedorder en op basis daarvan beslissen.'
Het computersysteem op zich is louter ondersteunend. 'Hoewel de architectuur ook op papier functioneert, is een computersysteem gewoon erg handig om de toename van het aantal verschillende activiteiten op de werkvloer en de daarmee gepaard gaande informatiestroom bij te benen.'
Volgens Arentsen pakt het systeem voor de mensen op de werkvloer positiefuit. 'Ze kunnen in het systeem precies vinden wat er op ze afkomt en wat er van ze verwacht wordt. Ze hebben via hun werkstation de beschikking over alle informatie om hun taken uit te voeren. Het systeem geeft ze zo de kans om hun werk beter te doen, en daarmee neemt hun betrokkenheid toe.'
Wel vergt de invoering van de nieuwe werkwijze begeleiding. 'Natuurlijk moeten de mensen leren om de informatie af te lezen en hun eigen voortgangsgegevens in te voeren, maar de bediening van het computersysteem is heel eenvoudig. Essentieel is dat je de mensen goed uitlegt wat het systeem voor ze doet. Je moet het systeem vergelijken met de bestaande werkwijze en de mensen laten zien hoe het voorkomende knelpunten kan verhelpen.'
Daar komt bij dat het computersysteem de werknemers niets voorschrijft. Het is gewoon een hulpmiddel op de werkvloer, benadrukt Arentsen. 'Het is geen taakverarming. Het maakt de mensen niet tot eenvoudige knoppendrukkers, want ze blijven verantwoordelijk voor hun eigen produktie.'
Arentsen heeft zijn FACT-architectuur op basis van praktijkcases beschreven voor drie verschillende 'produktie-omgevingen': groot serie-assemblage, klein serie-fabricage en projectmatige produktie. 'Daar zit een kleine tegenstrijdigheid', geeft hij toe. 'Ik pretendeer een generieke architectuur ontwikkeld te hebben, maar die claim kun je natuurlijk niet waarmaken op basis van drie praktijkcases. Aan de andere kant is het wel zo dat deze cases een groot deel van het produktiespectrum bestrijken.'
Het feit dat zijn architectuur een oplossing biedt voor diverse bedrijfssituaties vindt Arentsen een meerwaarde. 'Bestaande besturingssystemen functioneren vaak goed voor de produktiesituatie waarvoor ze zijn ontwikkeld, maar er ontstaan problemen als een ander bedrijf ermee aan de slag wil.' Die brede toepasbaarheid is niet alleen wetenschappelijk interessant, maar ook voor het bedrijf in kwestie. 'Het systeem stelt het in staat om mee te gaan met de markt. Je kunt inschatten wat er verandert aan het besturingssysteem als het bedrijf zich verder ontwikkelt.' In tegenstelling tot dedicated systemen is deze architectuur op de groei ontworpen.
Volledig geïmplementeerd is Arentsens architectuur bij Morskate, dezelfde pilot-company waar eerder Tiemersma zijn prototype uitprobeerde. Het resultaat: een flinke verbetering van de produktieprestatie. Arentsen verwijst naar Tiemersma's cijfers: een reductie van 45 procent in zowel doorlooptijd als onderhanden werk en een verbetering van 60 procent in leverbetrouwbaarheid. 'Dat zijn relatieve getallen afhankelijk van de beginsituatie van een bedrijf, maar het is minstens een indicatie dat je forse verbeteringen kunt halen met meer overzichtelijkheid en afstemming van functies.'
Behalve het management zijn ook de gebruikers op de werkvloer zeer positief, zegt Arentsen. 'De gereedschapsinsteller is dolgelukkig. Hij heeft eindelijk overzicht: hij weet vooraf aan een klus precies welke tool-sets hij voor de machinebedieners moet samenstellen, en krijgt dus geen zeurende bedieners meer aan zijn deur. En de werkvoorbereider wordt niet langer gestoord door bedieners die komen vragen wat ze nu weer moeten doen. Dankzij het systeem kan iedereen zich concentreren op zijn werk.'
Dr.ir. A. Arentsen
