Mensgerichte productiesystemen: de operator als kenniswerker

Transcriptie

1 Mensgerichte productiesystemen: de operator als kenniswerker Prof.dr.ir. Hendrik Van Landeghem Universiteit Gent 1 Inhoud even kennismaken uitdagingen voor de Europese industrie de operator als kenniswerker 3P integraal ontwerpen 2

2 Industrial Systems Engineering & Product Design - Universiteit Gent IM, Dept. of Industrial Management, UGent Campus Ardoyen Research into operational systems, holistic design of manufacturing and logistics systems, operations research models to optimize in-plant logistics, supply chain inventory, technology to develop flexible and adaptable workplaces, operations-oriented diagnostic systems to reduce learning curves and speed up continuous improvement methods in industrial companies, Center of Excellence for Lean Implementation: Lean for SME s, Lean Management System, Lean planning systems 3 ISyEPD (vervolg) XiaK, Center for Industrial Automation, UGent, Campus Kortrijk Research into manufacturing and logistics system design (layout, human-related workplace design), use of RFID technology for automatic position capturing of humans, tools, handling equipment and products, experimental setup (see infrastructure) for video capturing of human behaviour within flexible and adaptable workplace designs (incl. Border of Line technology such as pick-to-light, pick-to-voice,.) IDC, Industrial Design Center, UGent, Campus Kortrijk Research into the effectiveness of human/machine interface design, product/process integrated design method development, including the use of fast prototyping. Experimental setup to capture human behaviour in technological settings (such as workplaces). 4

3 De realiteit van vandaag én morgen Concurrentieel produceren in West-Europa de moeilijke zaken beter doen aan dezelfde prijs aan hoge kwaliteit, snel geleverd en voortdurend inspelend op nieuwe opportuniteiten Kost van arbeid is hoog en blijft hoog kostprijs van ons sociaal model ondersteunt de sterke markt ( gouden banaan ) Klant-specifieke complexe producten in zeer kleine reeksen Future factory workers are therefore key resources for industrial competitiveness as well as important consumers. Bron : Factory of the Future 2020 Roadmap, EU. Marginaal effect van bijkomende stand-alone automatisering neemt af, maar reduceert wel meer en meer de flexibiliteit 5 Uitdaging 1: Dringende nood aan een productiviteitssprong om de loonkloof met Europa te dichten Het is officieel: we zijn de duurste in Europa 33% 16% Loonkost per uur

4 Uitdaging 2: Hoe richten we onze fabrieken in voor een verouderende werknemersgroep zonder in te boeten aan productiviteit? Fysieke belasting Cognitieve belasting 7 De Europese agenda Factory of the Future 2020 Realising reconfigurable, adaptive and evolving factories capable of small scale production Increase human achievements in future European manufacturing systems Increasing the competitiveness through the design of a new product requires the development of a company strategy where product and process innovation is seen as a permanent, widely distributed, multi-level, social-oriented and user-centred activity New approaches to skill and competence development, as well as skill and knowledge management Bron : Factory of the Future 2020 Roadmap, EU. 8

5 Materiaalverbruik < 50% Kennisgedreven jobs op alle niveaus Fabriek van de Toekomst Producten en diensten met een toegevoegde waarde x 2 Globale markt Energieverbruik < 50% World class productiesystemen flexibiliteit x2 Time to market 2 x sneller Bron: EU en Sirris Made Different 9 Materiaalverbruik < 50% Kennisgedreven jobs op alle niveaus Fabriek van de Toekomst Producten en diensten met een toegevoegde waarde x 2 Globale markt Energieverbruik < 50% World class productiesystemen flexibiliteit x2 Time to market 2 x sneller Bron: EU en Sirris Made Different 10

6 Time to Market is een Key Performance Indicator Time to market Krachtige ontwerpsystemen Digital Mockup Design HQ Production engineering HQ/Factory Time to Market is een Key Performance Indicator Time to market Volautomatische productiesystemen Design HQ Production engineering HQ/Factory

7 Na de marktintroductie begint de jacht op efficiëntie Time to market Time to profit Price Design Production engineering Lean Continuous Improvement HQ HQ/Factory Factory Focus 1: sneller leren Time to market Reduce time to profit PDCA op de werkvloer Kortcyclische problem solving Operator in de informatieloop Continuous monitoring processes Price Price Design Production engineering Lean Continuous Improvement HQ HQ/Factory Factory

8 De operator als kenniswerker Informatie NAAR de operator werkinstructies voor varianten veiligheids- en kwaliteitsboodschappen ergonomische belasting ogenblikkelijke efficiëntie en variaties Informatie VAN de operator stressniveau en biometrische parameters on the fly instructies filmen voor specifieke situaties probleemdetectie en instructies voor acties verbeteringstriggers 15 Real time monitoring van operator bewegingen 16

9 y Smart Shopfloor systemen observeren, analyseren en geven adviezen aan de operator 580 Spaghetti Diagram Smooth data (Moving Average) 560 Cycle&time&analysis& Average C/T 43,5 sec Standard Deviation 7,9 sec 57,42 % Max/Min Ratios 27,05 % x Draagbare interfaces als enablers Hands free Geen hinder bij werken Draadloze communicatie Co-design met operatoren voor aanvaarding

10 Rules-Skill-Knowledge model van Rasmussen (1983) modelleert informatieverwerking door mens Gebaseerd op KENNIS (Knowledge) Improvisatie in onbekende situaties Geen routines of regels beschikbaar om de situatie aan te pakken Ervaring BEWUST Gebaseerd op REGELS (Rules) Voorbereide sequenties van taken geactiveerd wanneer de aangepaste regel wordt toegepast: ALS het symptoom=x DAN het probleem=y ALS het probleem=y Dan doe Z Werk instructies Gebaseerd op VAARDIGHEDEN (Skills) Automatische routines die weinig bewuste aandacht vergen ONBEWUST Training 19 Augmented reality voorbeeld in order picking Bron: KNAPP, Oostenrijk. 20

11 Een voorbeeld: Augmented reality bij BMW 21 Collaboratieve robots delen werkplek met de operator en verlagen de fysieke belasting van (oudere) werknemers As automation takes the next layer of jobs at the current bottom, we humans are asked to do more and more complex stuff, higher up the value hierarchy. (J. Stogdil, 2015) 22

12 Voorbeeld cobot voor assemblage 23 Focus 2: 3P design Product/Proces/werkPlek Time to market = Time to profit Reduce time to profit Price Virtual reality Virtual commissioning Co-design processes met operator Design for Manufacturing Collaborative robots Adaptive automation Price Design Short cycle Lean Production engineering

13 Veel fabrieken zijn nog gebouwd op 250 jaar oude principes 25 Voorbeeld: bevoorrading van de Productielijn Stock Point Supermarket Supply Aisle Border of Line Assembly Line Bevoorrading in BULK rechtstreeks van de leverancier of in KITS via een ompakslag in de Supermarkt? 26

14 Kostenmodel alloceert onderdelen optimaal over verschillende scenario s $ $ $ $ $ MATERIAL COSTS LABOUR COSTS CAPITAL COSTS OPERATING COSTS $ 0 $ BULK FEEDING KITTING OEM Centralized KITTING OEM Decentralized KITTING SUPPLIER KITTING AT 3PL pag. 27 Effect van materiaalkost op Total Landed Cost 10 Total cost ( ) Bron: V. Limère, H. Van Landeghem, To Kit or not to Kit, Price ( ) Warehouse CLOSE to line BULK FEEDING KITTING OEM 10 Total cost ( ) Price ( ) BULK FEEDING KITTING OEM pag. 28

15 Voorbeeld: ontwerp vorkliftvrije fabriek Keuze alternatief transportsysteem tuggers versus overhead conveyors Allocatie onderdelen aan kits of bulk Begroten parameters zoals buffers, aantal transportmiddelen,... is het concept haalbaar? wat is de downside risk (onderbrekingen productielijn)? wat gaat het kosten? Project verdient zichzelf terug op basis van efficiënter gebruik van de lijnoperatoren typische showstopper: 2 vice-presidents betrokken partij 29 Enabler: Plant Simulation factory logistics model Scenario)MOD_A.2) Max&of&Diff_Msg_Buf& 15:07& 2&Takt&Times:&20m06s& 16:24& 21:21& 08:16& 11:59& 100& 90& 80& 75& 70& #&EMS&carriers& 30

16 Technologie om te verbeteren 1. Verminder fysieke belasting Collaborative robots, exoskeletons, adaptieve, contextafhankelijke automatisering van de werkplek 2. Verminder cognitieve belasting Augmented reality real-time informatie-uitwisseling met de operator 3. Sneller leren door de hele organisatie Integratie werkvloer met ondersteunende processen (turbocharging continuous improvement) 4. Integraal ontwerp van product, proces en werkplek Virtual Reality prototyping van de processen op de werkplek- Digital Mockup 31 Verhoog de effectiviteit van operatoren door het combineren van de sterke punten van de mens (creativiteit, probleemoplossend vermogen, dexteriteit) met de snel toenemende sterktes en betaalbaarheid van machine/robot systemen (precisie, repeteerbaarheid, manipulatie van zware onderdelen, toenemende bewustzijn van de omgeving, snelle manipulaties) en het real-time inschakelen van de operator in de informatie-loop op alomtegenwoordige en nietindringende manier 32

17 Dank u voor uw aandacht! hendrik.vanlandeghem@ugent.be 33