Intelligente data analyse legt basis voor Smart Manufacturing

288
OEE EKB
Illustratie: EKB

Door het gericht verzamelen en analyseren van data, kan in productiebedrijven exact worden achterhaald wat de oorzaak is van productie onderbrekingen en verlies van snelheid, rendement en product(ie) kwaliteit. Door deze doelgericht te verbeteren werkt men stapsgewijs toe naar een Smart Factory met een hoge Overall Equipment Effectiveness (OEE). De basis hiervoor wordt gelegd met de door EKB ontwikkelde data analytics tool EMI, wat staat voor EKB Manufacturing Intelligence. EMI verzamelt en analyseert structurele informatie uit onder andere machines en productielijnen en visualiseert de uitkomsten op een web-based platform. 

“In en rond productiebedrijven ontstaat een stortvloed aan data,” start Accountmanager Maarten van den Kieboom de introductie van EMI. “Machines, (vision)systemen, robots en (meet)instrumenten produceren data. De afdelingen engineering, inkoop, verkoop, financiën, logistiek en planning produceren data. Klanten en leveranciers produceren data en al met al ligt daarin een enorme schat aan waardevolle informatie verscholen. Alleen: hoe kom je erbij? Want zo spreken niet alle machines en systemen dezelfde taal, sluiten bestelsystemen van klanten niet zo maar aan op de voorraad- en productiesystemen van leveranciers en is ook ERP- en MES-informatie niet altijd makkelijk uit te wisselen. Met EMI geven we een antwoord op die prangende vraag. Uitgangspunt daarbij is dat door het gericht verzamelen, distribueren, analyseren en ‘vertalen’ van data de basis wordt gelegd voor snellere en efficiëntere productieprocessen en dus een hogere OEE. EMI elimineert bovendien onnodige menselijke handelingen en legt uiteindelijk de basis voor een papierloze Smart Factory waarin technische, logistieke en administratieve processen zoveel mogelijk automatisch verlopen.”

Laagdrempelig

“Veel productiebedrijven zien er tegenop om hun (productie)technische, logistieke en administratieve processen integraal te gaan automatiseren,” stelt Projectmanager Auke Roelofsen. “Dat kan bijvoorbeeld door een Manufacturing Execution System (MES) te installeren, wat echter vrij omvangrijk is. Dus dat doe je niet een twee drie. Bovendien vergt het ook de nodige financiële investeringen. Maar wat dan? Veel productiebedrijven maken al gebruik van productie-planningsystemen als ERO en SAP en willen uiteindelijk toch een stap verder gaan op weg naar een optimaal geautomatiseerde en uiteindelijk ‘papierloze’ fabriek. Om die stap makkelijker te maken hebben we EKB Manufacturing Intelligence ontwikkeld, dat veel laagdrempeliger is dan MES. Met EMI kan de implementatie stapsgewijs plaatsvinden en is deze bovendien goed ‘schaalbaar’. Je kunt dus beginnen met één productielijn. EMI ontsluit de data van die lijn en daarmee ga je aan de slag. Nadat je hier ervaring mee hebt opgebouwd kun je de datacollecties en -analyses vervolgens stapsgewijs uitbreiden naar andere machines en productielijnen. Uiteindelijk heb je zo de complete fabriek in beeld.”

Hoe rendabel produceert u?

“Heel zwart/wit gesteld wil een bedrijf met de gewenste kwaliteit zoveel mogelijk producten produceren tegen zo laag mogelijke kosten,” stelt Maarten van den Kieboom. “Uiteraard komen er bij de productie ook aspecten kijken als duurzaamheid, energiegebruik, afvalproductie, veiligheid voor mens en milieu, etc. maar in het kader van EMI focussen we eerst even op rendement. Om te beginnen door het berekenen van de OEE, ofwel de Overall Equipment Effectiveness. Dit levert kerncijfers op waaruit opgemaakt kan worden hoe efficiënt de toegepaste productie-installaties zijn. Door deze cijfers naast die van vergelijkbare installaties te leggen kan men snel zien of er onder of boven de norm wordt gepresteerd. Ook kun je daarmee in een week of maand monitoren of het rendement verandert. De OEE bereken je door de ‘Machinebeschikbaarheid’ te vermenigvuldigen met de ‘Prestatie’ en dat dan weer te vermenigvuldigen met ‘Kwaliteit’.

Alles wordt daarbij uitgedrukt in een percentage. Is de beschikbaarheid bijvoorbeeld 80%, de prestatie 88% en de kwaliteit 98%, dan is de OEE: 0,80 x 0,88 x 0,98 = 0,69 ofwel 69%. Verhoog je de beschikbaarheid en prestatie naar respectievelijk 90% en 91%, dan stijgt de OEE naar 80%. Een winst van 11% dus en over een heel productiejaar gerekend is dat een enorm aantal producten terwijl de productiekosten nauwelijks stijgen. Een betere OEE levert dus vrijwel altijd een hogere bruto winst op. Maar om de beschikbaarheid en de prestatie te kunnen verhogen moet je wel over de juiste data beschikken en uiteraard in staat zijn om die op de juiste wijze te analyseren.”

Sneller en flexibeler

“Het verzamelen en analyseren van data speelt dus een cruciale rol in het streven om tot een hogere OEE te komen,” vervolgt Auke Roelofsen. “Maar dat is uiteraard niet het enige doel van een onderneming. Een doel kan immers ook zijn het verlagen van de CO­2 footprint, energiebesparing, verhogen van de kwaliteit, het zekerstellen van specifieke know how en/of het creëren van een ‘paperless factory’. Daarnaast kan het verbeteren van track-and-trace data maar ook het actueel kunnen opvragen van onderhoudsgegevens op machine- en lijnniveau een doel zijn. Een andere belangrijke reden om processen te ‘digitaliseren’ is dat de druk om flexibeler te produceren en sneller te leveren almaar toeneemt.

Op consumentenniveau kijken we er al niet meer van op als een product dat voor 23:00 uur via internet is besteld, al de volgende dag wordt afgeleverd. Er is zelfs al sprake van ‘same day delivery’, waarbij een product dat voor 12:00 uur is besteld in de loop van de middag of begin van de avond wordt afgeleverd. Dit zelfs in het weekend! Ook is customization een trend, zonder daarbij geconfronteerd te worden met ellenlange leveringstijden. De automobielindustrie is daarvan een goed voorbeeld. Vrijwel elke momenteel geproduceerde nieuwe auto is uniek omdat de klant kan kiezen uit een enorme lijst aan opties. Omdat planning-, productie- en voorraadsystemen (ook bij leveranciers) digitaal zijn gekoppeld, worden alle componenten om een complete auto te bouwen automatisch op tijd naar de lijn gestuurd om direct te worden geassembleerd. One-off productie, met de voordelen en snelheid van serieproductie dus. Dit betekent ook dat het steeds makkelijker wordt om producten te personaliseren zonder in te boeten op productie-efficiency.

Datzelfde geldt voor batch groottes. Die nemen steeds verder af, waarbij dit dankzij de toegenomen productieflexibiliteit niet gepaard gaat met hogere kosten. Doordat alles wordt vastgelegd, zowel vooraf, tijdens, als na de productie, ontstaat een enorme hoeveelheid data waarmee door middel van gerichte analyses, deep learning, machine learning en AI (Artificial Intelligence) verdere optimalisaties mogelijk zijn. Daarbij is het belangrijk om voor slimme interfaces te zorgen tussen onder meer machinebesturingen, robots en vision-, ERP-, MES- en Scada systemen.

Modulaire route

“De route naar een paperless Smart Factory is een kwestie van prioriteiten bepalen en mogelijkheden inventariseren om vervolgens stapsgewijs naar het einddoel toe te werken,” vertelt Maarten van den Kieboom. “Veel fabrieken maken zoals gezegd al gebruik van ERP, SAP en Scada en zelfs al van MES. Daarnaast staan er in de productie steeds meer digitaal gestuurde CNC-machines, robots, vision systemen, PLC’s, etc. De beste aanvliegroute naar EMI is om eerst te achterhalen van welke machines, systemen en processen al concrete data beschikbaar zijn en hoe je die kunt verzamelen en verwerken. Vervolgens kun je naar de prioriteitenlijst kijken om te bepalen welke gegevens daar als eerste voor nodig zijn. Door directe datakoppelingen met machinebesturingen te maken kunnen bijvoorbeeld op basis van data acquisitie de drie belangrijke OEE elementen (beschikbaarheid, prestatie en kwaliteit) gemeten worden. Door pareto analyse kan vervolgens worden achterhaald waar eventuele verliezen vandaan komen.”

“Een volgende stap op de route kan het meten van het energiegebruik per machine, productielijn en/of locatie zijn,” aldus Auke Roelofsen. “Door daarbij zoveel mogelijk gebruik te maken van de bestaande ICT infrastructuur in combinatie met het plaatsen van powermonitoren, kan dit energiegebruik gericht in beeld worden gebracht. ‘Grootverbruikers’ kun je hiermee eenvoudig opsporen en vervolgens onderzoeken of en op welke manier het energiegebruik daarvan verlaagd kan worden. Behalve dat men hiermee kosten bespaart kan men daarmee ook voldoen aan de wettelijke eis om het energiegebruik te verlagen. Bovendien zal men daardoor stijgen op de ranglijst van duurzame ondernemingen en daarmee voor milieubewuste afnemers een aantrekkelijker leverancier worden.”

Het (automatisch) starten, stoppen, onderbreken van orders kan een volgende stap zijn op weg naar een Smart Factory. Door gegevensuitwisseling met het ERP-systeem kunnen orders automatisch worden geladen en via monitoren worden gepresenteerd aan de medewerkers bij de lijn. In vergelijking met een papieren orderbegeleiding neemt daardoor de kans op fouten af en kan sneller worden gereageerd op specifieke klantorders. Door ERP werkorders te importeren in het EMI systeem wordt op basis van een door EKB ontwikkeld planning algoritme automatisch een voorstel gedaan voor het verdelen van orders over de beschikbare productielijnen.

Know how vastleggen

Binnen veel productiebedrijven is vaak bij een beperkt aantal werknemers heel veel kennis aanwezig over recepturen, grondstoffen, machine instellingen en specifieke productiesituaties. Een van de functies van EMI  is dan ook gericht op het vastleggen van recepturen en productieparameters en het automatisch doorsturen hiervan naar machinebesturingen en PLC ’s. Door de continue terugkoppeling (data acquisitie) tijdens de productie wordt ook exact vastgelegd wat de werkelijke situatie was en kan deze worden vergeleken met de gewenste/mogelijke situatie. Dit mede door het rendement van de machine/lijn te vergelijken met de theoretisch mogelijke OEE. Op basis hiervan kunnen (deel)processen verder worden verfijnd en de OEE worden verhoogd.

Rapportage op maat

Omdat binnen het concept van EMI een ongelooflijke hoeveelheid relationele data wordt verzameld en geanalyseerd, biedt dit ideale mogelijkheden voor nauwkeurige en onderwerp specifieke rapportages. De gegevens daarvoor komen uit de verschillende modules, ERP- en MES-systemen, machinebesturingen, gegevens van leveranciers en afnemers, energiesystemen, etc. Naast standaardrapporten over bijvoorbeeld OEE, geproduceerde aantallen, energiekosten, verliezen, stilstand, onderhoud, etc. kunnen naar wens ook specifieke rapporten geproduceerd worden. Bijvoorbeeld over de levensduur en prestaties van bepaalde gereedschappen zoals matrijzen, verspanend gereedschap, mallen, etc. Ook kunnen rapporten worden gegenereerd over de geproduceerde kwaliteiten, waardoor eventueel verloop snel ontdekt en de oorzaak ervan opgespoord kan worden.

Smart Factory

“Bij veel productiebedrijven vereist het ‘voortraject’ nog steeds veel tijd,” zegt Maarten van den Kieboom tot slot. “Zo moet op basis van de aanvraag van een (potentiële) klant eerst een calculatie en vervolgens een offerte gemaakt worden. Betreft het een samengesteld product dan zal ook eerst een constructietekening gemaakt moeten worden. Waar veel bedrijven uiteindelijk naartoe willen is dat (potentiële) klanten online een offerte kunnen opvragen. Daartoe moeten ze een productbestand, vaak een STEP-file, uploaden en additionele gegevens opgeven zoals materiaalspecificaties en aantallen. Het systeem bepaalt vervolgens automatisch hoe de onderdelen geproduceerd moeten worden en wat dit kost, resulterend in een prijsopgave en een indicatie van de levertijd. Accepteert de klant dit voorstel dan kan online akkoord gegeven worden, waarna de order automatisch wordt ingepland. Het zal duidelijk zijn dat dit niet zo maar gerealiseerd kan worden. EMI legt hiervoor echter de solide basis door heel veel data en verschillende systemen relationeel aan elkaar te koppelen. Daarbij wordt ook gebruikgemaakt van historische informatie van vergelijkbare productiesituaties, waardoor de geautomatiseerde kostprijsberekeningen en planningen steeds betrouwbaarder worden. Door gebruik te maken van onbemande productiesystemen met robots, automatische aan- en afvoersystemen voor materiaal en grondstoffen en automatische gereedschapwisseling, kan met EMI uiteindelijk een volledig paperless 24/7 fabriek worden gecreëerd!”

EKB Industriële Automatisering

Als onderdeel van de Twentsche Kabel Holding (TKH) is EKB Industriële Automatisering uitgegroeid van een kleine paneelbouwer in Amsterdam naar een landelijke dienstverlener op het gebied van industriële automatisering met vijf over Nederland verdeelde vestigingen. Qua marktgebieden richt EKB zich op food-, chemie & farma, metaal, marine & offshore en de energiewereld. Specifieke know how is aanwezig op het gebied van paneelbouw, machine vision, robotica, motion & control, EMI/MES/OEE, alarm management, data analytics en artificial intelligence. De organisatie telt circa 200 medewerkers. Meer informatie over EKB.

Lees ook:

close

Digitale Nieuwsbrief

SCHRIJF JE IN VOOR ONZE WEKELIJKSE NIEUWSBRIEF EN BLIJF OP DE HOOGTE VAN ALLE INDUSTRIËLE EN TECHNISCHE ONTWIKKELINGEN!

Door jouw inschrijving voor de nieuwsbrief, ga je akkoord met onze privacy voorwaarden.