Hoe organiseert u de realtime simulatie in de digitale fabriek?

Door: Menno Herkes @HANnl

Met de inzet van nieuwe digitale middelen kunt u kortere en betrouwbare productiedoorlooptijden realiseren. Maar hoe doet u dit? In het onderzoeksproject “Towards the digital factory” onderzoekt het HAN Lean-QRM Centrum dit.

In eerdere blogs stonden we uitgebreid stil bij de technische aspecten van De Digitale Fabriek, en met name de Digital Shadow. Hierbij bouwen we de fysieke productieomgeving na in een virtuele (software) omgeving: een realtime simulatiemodel. Dit simulatiemodel loopt in realtime mee met alles wat in fysieke productieomgeving gebeurt. De simulatie geeft beslissingsinformatie, maar de beslissing zélf neemt de mens, dat is niet geautomatiseerd (dat gebeurt bij een Digital Twin.
De realtime simulatie geeft inzicht bij productiesituaties met een hoge complexiteit en helpt om de juiste beslissing te nemen. De meeste blogs waren van technische aard of lde aandacht lag op de logistiek en formele plannings- en besturingsaspecten.
In blog 3 zijn we kort ingegaan op de effecten op de organisatie, dit blog gaat hierop verder. Wat komt kijken bij het inrichten van uw organisatie bij een Digital Shadow, overigens in het vervolg van het verhaal gebruiken we de term “realtime simulatie”.

Organisatorische vragen bij invoeren realtime simulatie

In deze blog gaan we in op drie organisatorische vragen die belangrijk zijn bij het invoeren van realtime simulatie. Deze vragen om beslissingen van de productiebesturing te ondersteunen zijn: Wie neemt de beslissingen? Wie krijg dan welke informatie? En wat betekent dit voor onze mensen?
De vraag ‘Wie neemt de beslissingen?’ ligt een keuze ten grondslag die u als ondernemer maakt in het opzetten van uw organisatie. Wie mag beslissen zit ingebakken in de organisatiestructuur. Wie mag beslissen is niet altijd dezelfde persoon die daadwerkelijk de beslissing neemt. En ook dit zit ingebakken in de organisatiestructuur.
Uit het antwoord op de vraag ‘Wie neemt de beslissingen?’ volgt logischerwijs de vraag: en welke informatie heeft de persoon dan nodig? Hieruit volgt ook wat het invoeren van een realtime simulatie betekent voor mensen. Zowel de mensen die de beslissingen wel nemen als diegene die de beslissing niet nemen. Het organiseren van bevoegdheid bij de ene, neemt vrijwel automatisch de bevoegdheid bij iemand anders weg.
De drie elementen (wie beslist, welke informatie en wat betekent dat voor de medewerker) behandelen we hier na elkaar, maar zijn met elkaar verweven .

Wie neemt de beslissing?

Laten we naar de traditionele mkb-organisatie kijken van enige omvang. Zodra de fases van eenpitter en kleinbedrijf voorbij zijn, wordt het werk vaak opgesplitst in afdelingen die een deel van de bewerkingen op zich nemen. Om dit in goede banen te leiden, worden leidinggevende, organiserende, en voorbereidende functies toegevoegd, denk hierbij aan management, engineering, planning en werkvoorbereiding. Dit opdelen van het bedrijf in afdelingen en functies noemen we het organiseren van de structuur. En hoe u die structuur organiseert zijn keuzes die u bewust of onbewust maakt. Als u kiest dat de planner dicht bij de verkoop zit, legt u de beslissingen op een andere plek in de organisatie dan als u de planner op de werkvloer zet. Dit geldt ook voor de werkvoorbereiding, is die onderdeel van de werkvloer of het verlengde van engineering?
De organisatiestructuur bepaalt de beslissingsstructuur in het bedrijf. Bij dit ontwerpen moet u in uw achterhoofd houden dat beslissingen altijd worden genomen onder tijdsdruk en met te weinig informatie . Een besluit wordt genomen onder onzekerheid. In de structuur laat u zien wáár u vindt dat de onzekerheid het beste het hoofd kan worden geboden. Vindt u dat de CNC draaier voldoende kennis heeft om wijzigingen in de ordervolgorde door te voeren, (want die ziet gereedschap bot worden) of vindt u dat een planner dit moet doen (want die heeft overzicht over het totaalproces)? Of probeert u op de een of andere manier deze twee keuzemogelijkheden te combineren: bijvoorbeeld de productieleider moet overal over beslissen (planning en operator adviseren). Het invoeren van realtime simulatie beoogt meer informatie te verschaffen in al deze situaties, waardoor de onzekerheid van de keuzes verminderd.
De simulatie neemt zowel detailinformatie als de grote lijn mee. Detailinformatie is bijvoorbeeld specifiek voor een gedeelte van een bewerking. De grote lijn is bijvoorbeeld de impact op de voortgang van alle processen én de leverbetrouwbaarheid. Dit betekent wéér dat u in uw organisatiestructurering de locatie van beslissen bepaalt: omdat de planner meer informatie heeft mag hij alles beslissen óf omdat de CNC draaier alle informatie heeft mag hij alles beslissen. Voelt u hem?

In de volgende figuur zijn in rood de communicatielijnen weergeven bij het nemen van planningsbeslissingen. In dit voorbeeld is de beslissingsbevoegdheid bij de planning neergelegd die onder de directie van het MKB bedrijf is georganiseerd. Ziet u de wirwar van lijnen? Op elke lijn kunnen communicatieproblemen ontstaan.

Figuur 1

Het makkelijke antwoord, om er vanaf te zijn is: leg de beslissingsbevoegdheid bij diegene die de beslissing het beste kan nemen. Om er niet makkelijk vanaf te zijn: en wie is dat dan? Die vraag willen we hieronder beantwoorden.
Uit de sociotechnische theorie van organiseren (Cherns, 1987) blijkt dat het verstandig is om beslissingsbevoegdheden neer te leggen op de plek waar het overzicht en de kennis van die specifieke beslissing aanwezig is. Cherns reikt hier een aantal handige richtlijnen voor aan: zijn organisatieprincipes. We noemen de vier organisatieprincipes die hier het meest relevant zijn:
• Houd variatie binnen de kleinste organisatie eenheid,
• Trek een organisatiegrens zó dat het delen van informatie, kennen en leren niet belemmert,
• Alle informatie die de organisatie eenheid nodig heeft móet op die plek beschikbaar zijn,
• Delegeer Macht en autoriteit over de mogelijkheid om middelen in te zetten naar de lagere organisatieniveaus (verleid managers niet in te grijpen in de uitvoering van het werk).
In het simulatiesysteem is bijvoorbeeld níet bekend dat de gereedschappen nu nog niet versleten zijn, maar halverwege het komende werkstuk waarschijnlijk wél zijn. De operator heeft de keuze: nu of straks wisselen en de volgorde van orders veranderen. De impact van de keuze kan de realtime simulatie wel doorrekenen. Deze simulatie kan de operator dus ondersteunen in het maken van beslissingen op detailniveau, zonder de medewerking van een planner. Dit geldt ook als bijvoorbeeld de operators van twee opeenvolgende processtappen samen de impact kunnen bepalen van een volgordewijziging.
Aan de andere kant kan de planner met de realtime informatie de impact van spoedopdrachten, volgordewijzigingen en storingen voor het gehele proces (of grote delen van het proces) in kaart brengen en op basis hiervan een wijziging in de ordervrijgave bepalen. Hetzelfde geldt voor de verkoper die in overleg met de klant kan bekijken wat het effect van de klantwens is op de levertijd en leverbetrouwbaarheid.
Wat betekent dit voor de organisatiestructuur? Kort gezegd: realtime simulatie geeft voor elke functie specifieke informatie om elk functieniveau de optimale beslissingsmogelijkheden te geven. Tip: leg eerst de beslissingsbevoegdheid zo laag mogelijk neer (bij de productie, daar draait het tenslotte om én daar is detailkennis die niet in het systeem zit) en de bouw vandaar uit naar boven de beslissingsstructuur op.

Welke informatie is nodig?

Bovenstaand verhaal klinkt wel leuk, maar moet iedereen in de organisatie nu alle output uit de simulatie zien? Nee, natuurlijk niet. Om kort te gaan: geef elke functie wat nodig is en laat de impact zien. En onderken dat op elk niveau ook informatie is die níet in de simulatie zit, sterker nog er is veel informatie in de organisatie aanwezig die niet in de simulatie kán zitten. Bijvoorbeeld de heftruck heeft een lekke band of een machine loopt uit de tolerantie en de eerder genoemde slijtage van gereedschap. Volg hierbij het principe: laat organisatieonderdelen de informatie krijgen die nodig is en “kijk lokaal”. De al eerder genoemde organisatieprincipes van Cherns (1987) geven hier voor het organiseren van een nieuwe structuur heldere richtlijnen. Het realtime informatie systeem kan voor elke functie precies die informatie leveren die nodig is.

Figuur 2

Wat betekent dit voor de keuzes die mensen op de verschillende plekken in de organisatie nemen? Laten we voor het gemak de indeling maken van: werkvloer, productieleiding, planning & werkvoorbereiding en verkoop.

De werkvloer: hier ziet de operator de details van de directe productieomgeving. Beslissingen die de operator kan nemen zijn gericht op zijn eigen proces en de samenwerking met de processen direct vóór en ná hem. Welke informatie is uit de simulatie nodig?: de impact van zijn voorgestelde wijzigingen op het totaalproces (zo eenvoudig mogelijk) en detailimpact op het eigen proces. Dus: kan ik de wijziging doorvoeren die ik nu noodzakelijk acht, zonder dat iemand anders er last van heeft.
De productieleiding: de productieleider ziet de impact op het proces van de afdeling en de directe relatie met de planning voor en na deze afdeling. Hij neemt beslissingen over de inzet van machines, prioritering bij afwijkingen et cetera. Ook hiervoor kan de informatie uit het realtimesysteem komen. De doorrekening van onder andere de inzet van verschillende machines en de effecten van leegloop op zijn afdeling kan de productieleider gebruiken om beslissingen te nemen. Dus kan ik wijzigingen doorvoeren die ik nu noodzakelijk acht, zonder dat een andere afdeling er last van heeft.
De planner en werkvoorbereiding: die bekijkt de impact over het totaalproces, met de kennis en beschikbare orders van nu en de nabije toekomst. Zij gebruiken de doorrekening om de meest ideale ordervrijgave voor het bedrijf te bepalen voor levertijd en leverbetrouwbaarheid, zonder in details te vervallen die de werkvloer beter ziet.
De verkoop: die kan de simulatie gebruiken om de impact van klantvragen te bepalen. Hiermee kan hij in een vroeg stadium de effecten zien van spoedopdrachten op de levertijd en leverbetrouwbaarheid en het realiteitsgehalte van een toezegging om te zorgen dat de rest van de organisatie geen last van verkeerde beloften heeft.
Uit bovenstaande blijkt dat op elk niveau andere informatie nodig is om complexiteit het hoofd te bieden. Op elk niveau wordt de informatie aangevuld met “eigen waarneming en inzicht”. Mensen hoeven dus niet allemaal hetzelfde te zien, iedereen gebruikt van de een deel van de output van de realtimesimulatie. In het volgende figuur is dit weergegeven.

Figuur 3

Wat betekent dit voor mijn mensen?

Het derde punt is het effect op de werknemers: Wat betekent heeft het inzetten van een realtime simulatietool op uw mensen en op welke manier worden uw medewerkers beïnvloed door de organisatiestructuur (en voornamelijk wie doet wat)? Deze effecten hebben betrekking op drie onderwerpen.
• Keuzevrijheid en welbevinden.
• Stressniveau van mensen binnen een taak (ja ook stress!).
• Opleidingsniveau (kennis, kunde en abstractievermogen).
Laten we deze drie kort benoemen, en het zal u niet verbazen: ook deze hangen nauw met elkaar samen en overlappen licht.
Keuzevrijheid en welbevinden: Mensen willen een bepaalde mate van autonomie in hun werk, het gevoel dat in de dagelijkse werkzaamheden enige vrijheid hebben, geeft een gevoel van welbehagen. Omgekeerd: zaken als tijdsdruk en gebrek aan keuzemogelijkheden geeft een verslechtering van de kwaliteit van arbeid. Het bieden van informatie en de mogelijkheid het eigen proces te kunnen beïnvloeden, kan dus bevorderlijk zijn voor het welbevinden en de medewerkerstevredenheid en bevordert de autonomie. Omgekeerd: het weghouden van deze mogelijkheden verlaagt de medewerkerstevredenheid.
Stress: Stress op de werkplek kan meerdere oorzaken hebben, maar het komt vaak op één oorzaak terug: het niet kunnen beslissen terwijl wel de druk bestaat van de effecten van deze beslissing (Karasek, 1979). Als u het werktempo niet kunt aanpassen, terwijl u beoordeeld wordt op uw hoeveelheid output, of u wordt beoordeeld op de kwaliteit, maar u mag geen gereedschap vervangen als het nodig is. Dit geeft stress: wel invloed ondervinden ván, maar geen invloed óp. Deze typische stressfactoren kunnen weggewerkt worden door beslissingen op werkvloerniveau te leggen. Vaak zou dit nu al georganiseerd kunnen worden, maar veel bedrijven doen dit niet. Met een realtime simulatiesysteem kan dit eenvoudiger omdat voor elk organisatiefunctie de specifieke informatie gebruikt kan worden voor gefundeerde beslissingen.
Opleidingsniveau: het is duidelijk dat het invoeren van een simulatiesysteem een aanpassing vraagt van mensen. En vooral diegene die minder gewend zijn met geautomatiseerde tools om te gaan. Dit betekent niet: een korte training en we gaan weer. Denk eraan dat bij het invoeren van een simulatiesysteem de werkzaamheden abstracter worden en de impact van beslissingen groter. Dit gaat gepaard met de noodzaak om met deze abstractie en impact om te kunnen gaan. Een werknemer moet zich kunnen voorstellen wat de waarde is van de simulatie (en daarmee vertrouwen in de uitkomst en de beslissing). De eerdere automatiseringsslagen van de afgelopen zeventig jaar (mechanisatie, eerste numerieke control systemen, invoering ERP enzovoort), gaven dit beeld en er is geen reden om aan te nemen dat dit bij het invoeren van realtime simulatie anders is. Ook hier wordt het werk abstracter, de impact op beslissingen groter en de processen moeten op meerdere aspecten met een langere tijdshorizon overzien worden.

Conclusie

Duidelijk is dat het invoeren van realtime simulatie om beslissingen te ondersteunen, veel effect heeft op de organisatie en dat u hiervoor in de structuur van de organisatie voorbereidingen kunt treffen om optimaal gebruik te maken van deze systemen.
• Zorg voor een beslissingsstructuur waar op diverse niveaus beslissingen genomen worden (waar de simulatie verrijkt kan worden met waarneming). Doe dit zo laag mogelijk in de organisatie voor proceswijzingen met een kleine reikwijdte, tot aan de planningsbeslissingen op het hogere niveau.
• Zorg voor de juiste bevoegdheden zodat medewerkers zelfstandig hun taak kunnen uitvoeren.
• Zorg voor een juiste hoeveelheid en gedetailleerdheid van de te verstrekken informatie. Niet te veel en niet te weinig.

Volgende blog

Één belangrijk aspect hebben we in deze reeks nog niet behandeld en dat is het begrip “macht”. Bij het kunnen verstrekken van besturingsinformatie aan de meest relevante betrokkenen die hierbij autonoom kunnen beslissen, zal de verhouding tussen uitvoering, management en staf gaan verschuiven. Het zorgt voor een verschuiving in wie wat te zeggen heeft én wie met wie communiceert. Zowel formeel als informeel.
Hierover gaat ons volgende blog.

Auteur: Menno Herkes

Verwijzingen
Cherns, A. (1987). Principles of Sociotechnical Design Revisted. Human Relations, 153-162.
Karasek, R. (1979, June). Job Demands, Job decision latitude and mental strain imlication for job redesign. Administrative Science Quarterly, 285-308.

Informatie

Dit is de zevende blog in een reeks. Lees ook:

Blog 1 – Wat is een Digital Factory?

Blog 2 – Hoe Digital Factory concepten helpen de doorlooptijd te beheersen

Blog 3 – Digitalisering van uw productiebedrijf. Zo begint u!

Blog 4 – Hoe optimalisatievraagstukken behoefte aan digitale ondersteuning bepalen

Blog 5 – Hoe systemen, structuur en strategie samenhangen in een digitale fabriek

Blog 6 – De complexiteit van optimalisatievraagstukken in bedrijven

We zijn benieuwd naar uw vragen en opmerkingen. Wilt u meer informatie over het onderzoeksproject “Toward the digital factory”? In de komende maanden organiseren we meerdere webinars over dit onderwerp. Bezoek onze website voor meer informatie en meld u aan voor de webinars:

Gerlinde Oversluizen, Docent-onderzoeker

Gerlinde Oversluizen

Gerlinde Oversluizen

E Gerlinde.Oversluizen@han.nl
M 06 55 20 88 04