Hebben we voldoende capaciteit?

"Wat is de capaciteit van (dit deel van) onze fabriek? En is dit nog voldoende als we nieuwe/extra producten gaan verwerken?" lijken eenvoudige vragen, zeker als je dit zo af kunt lezen van de tekening van de leverancier. Maar als ik terugkijk op de projecten in de afgelopen jaren, hebben we regelmatig meer tijd nodig gehad om de productiviteit van een proces of systeem goed te kunnen modelleren.

De belangrijkste lessen uit deze projecten zijn:

• Hoe je een fabriek gebruikt - de aanvoer, de gewenste productie, de aansturing - heeft een grote invloed op de netto capaciteit van de fabriek
• Wat lokaal (en in het verleden) een logische aansturing leek te zijn, kan door de interacties met andere installaties juist capaciteitsbeperkend zijn (geworden)
• Een update van de logica waarmee processen aangestuurd worden, heeft er in meerdere projecten voor gezorgd dat er minder extra capaciteit neergezet hoefde te worden

Wat maakt de vraag moeilijk?

Als je de stroom van producten volgt door een fabriek, merk je dat een fabriek een complex en adaptief systeem is. Complex omdat de aansturing van installaties en opslaglocaties afhankelijk is van elkaar. Als je bijvoorbeeld melk wilt demineraliseren, moet er melk beschikbaar zijn in de tanks vóór de installatie, moet de demineralisatie-installatie beschikbaar zijn en moet er ruimte zijn in de tanks ná de installatie. Adaptief omdat de wereld binnen en buiten de fabriek continu verandert. De vraag naar melk is bijvoorbeeld niet constant, grondstoffen komen soms wat later binnen dan gehoopt, installaties moeten eens in de zoveel tijd gereinigd/onderhouden worden en werknemers waarderen vakanties en weekend (als de fabriek niet 24-7 draait).

Het is overigens niet verkeerd dat de aansturing van de fabriek adaptief is, integendeel! Dit creëert weerbaarheid voor veranderende omstandigheden, zowel intern als extern (uitgebreider beschreven in ons supply chain resilience whitepaper). Maar het maakt het ook lastig om in te schatten of de capaciteit van de fabriek in de toekomst ook voldoende gaat zijn.

Wat is capaciteit?

Er bestaan verschillende definities van capaciteit, elk met hun eigen functie. Systeemleveranciers hebben het bijvoorbeeld vaak over nameplate capacity of nominale capaciteit, wat het aantal liters, pallets of producten beschrijft dat de installatie per uur kan verwerken als deze draait. In het simuleren zijn wij vaak op zoek naar de netto capaciteit of productiviteit, omdat dit de stroming van producten bepaalt. Bij netto capaciteit wordt er bijvoorbeeld ook rekening gehouden met bemensing, onderhoud, verschillende producten met eigen instel- en bewerkingstijden, verschillende schoonmaakregels (als product X na product Y komt, moet de installatie eerst gereinigd worden), beschikbaarheid van grondstoffen, opslagruimte na de installatie en planningen.

De productiviteit van een installatie is dus afhankelijk van zijn omgeving en van zijn historie (e.g., hoe lang geleden is onderhoud uitgevoerd). Als je iets wijzigt in deze omgeving - vaak het beginpunt van onze analyses - heeft dat meestal niet alleen effect op de initiële installatie, maar ook op de omliggende installaties. De stroming van producten door de fabriek verandert namelijk, waarmee ook het ritme (of de kadans) waarin de installaties opereren verandert. Dit kan tot nieuwe opstoppingen leiden. En juist deze opstoppingen zorgen voor netto capaciteitsverlies.

De moeite waard?

Waarom zou je de netto capaciteit willen analyseren? Wij zien twee voornaamste redenen: Aan de ene kant geeft rekenen met gemiddelden (zowel historische gemiddelden als verwachtingen richting de toekomst) vaak een te optimistisch beeld van de toekomst, doordat bijvoorbeeld verstoringen niet precies gelijktijdig optreden. Als de beschikbaarheid van de eerste en de daaropvolgende installatie 55% en 60% waren, was de beschikbaarheid van het gehele systeem alleen 55% als de verstoringen op min of meer hetzelfde moment plaatsvonden (tenzij er een grote buffer tussen de installaties zit).

Aan de andere kant helpt het goed begrijpen van de interacties in je productieproces (bij voorkeur onder een brede reeks aan scenario's) om gerichter te kunnen kiezen waar extra capaciteit nodig is - en in veel gevallen minder te investeren. Enkele voorbeelden:

• Bij het grotendeels geautomatiseerde distributiecentrum (DC) van FrieslandCampina in Maasdam ontdekten we dat het DC voldoende capaciteit heeft als het picking algoritme van de pallets uit de high bay aangepast wordt, waardoor er geen fysieke wijzigingen nodig zijn in het outbound proces.
• Bij de nabijgelegen fabriek van FrieslandCampina zorgde een verbetering van de prioriteringslogica van de t-car ervoor dat er geen extra conveyor belts en AGVs aangeschaft hoefden te worden.
• Bij FoodLoop, een toekomstige verwerker van voedselstromen uit supermarkten (de fabriek moet nog gebouwd worden), hoeft het aantal silo's en mixtanks niet verhoogd te worden als de prioritering in het mixproces rekening houdt met de standtijden van de ingrediënten en eindproducten ook met kleinere vrachtwagens vervoerd mogen worden.
• Bij CRITICAL, een toekomstige recycler van zonnepanelen (de fabriek moet nog gebouwd worden), kan een veel kleiner pand geselecteerd worden door een slim voorraadmanagementproces in te richten met de inzamelaars van zonnepanelen.

Kortom

De uiteindelijke netto capaciteit van de fabriek is dus afhankelijk van de nominale capaciteit van individuele installaties (opslagcapaciteit, snelheid, etc.), de logica waarmee deze aangestuurd worden en de omstandigheden (aanvoer- en vraagpatronen, bemensing, onderhoud, etc.). Door het systeem als geheel te analyseren, kun je de capaciteit en de aansturing hiervan efficiënt en robuust inrichten - en kun je de vraag beantwoorden of je fabriek voldoende capaciteit heeft om met de nieuwe situatie om te gaan.