CIM, aanvankelijk nog computer integrated manufacturing en later computer integrated management is inmiddels vergeten – het struikelde over de indertijd gebrekkige communicatietechniek. Halverwege de jaren negentig brachten Internet en object-oriëntatie redding, en ineens kon er veel meer dan CIM. Tegenwoordig is het supply chain management wat de klok slaat. De vraag naar een product vormt het beginpunt, vervolgens legt het de weg af via het e-handelssysteem en de inkoopportalen naar de aangesloten leveranciers. Cees van Heijkoop laat Rudy Muller, Manager Industrial IT bij ABB Automation Benelux, aan het woord over het beheer van de bevoorradingsketen – en hij neemt als voorbeeld de ontwikkelingen bij Volvo Cars in Gent.
Wanneer we de onderzoekbureaus en de persberichten moeten geloven speelt de ontwikkeling van de supply chain of bevoorradingsketen zich vooral af rond inkoopportalen. Dat is slechts de halve waarheid. De grootste inspanning leveren de productie- en servicebedrijven. Om geautomatiseerd te kunnen reageren op vragen of orders van afnemers moeten leveranciers hun technische, logistieke en management-informatiesystemen als één geïntegreerd systeem voor leveranciers toegankelijk maken. De communicatie tussen afnemers en leveranciers verloopt via specifieke inkoopportalen. Dat communicatieproces is repeterend; het herhaalt zich tussen fabrikanten van eindproducten en die van componenten.
Softwareleveranciers leggen sterk de nadruk op de ontwikkeling en het gebruik van inkoopportalen. Dat is slim. Inkoopportalen zijn infrastructuren en vertaalstations voor unieke datastromen. Zij zijn of worden ontwikkeld voor een bepaalde keten; voor ketens in de automobiel-, levensmiddelen-, farmaceutische of in de elektronica-industrie – en dan voor en door afnemers en leveranciers die daartoe met elkaar hebben besloten. Het ontwikkelen van inkoopportalen is kostbaar; investeringen van enkele, soms vele tientallen miljoenen guldens. De institutionalisering van zo’n infrastructuur dwingt de aangesloten fabrikant tot integratie van zijn bedrijfsprocessen, omdat die integratie het bedrijfssysteem tot een real-time virtueel systeem maakt voor het simuleren van order-, goederen-, transport-, service- en geldstromen, maar ook voor het regelen van de besturing van de processen voor productgeneratie of configuratie, maakbaarheid, capaciteitreservering en planning, toelevering van benodigde grondstoffen of componenten, aftransport, enzovoort.
Pompen of verzuipen
De ontwikkeling van de inkoopportalen verloopt razend snel. De daaraan gerelateerde integratie van bedrijfsprocessen moet net zo snel volgen. Voor de leverancier in de keten is het pompen of verzuipen. De integratie vraagt weer hoge investeringen voor de ontwikkeling van product- en procesmodellen en voor besturings- en communicatiesoftware. De modellen voor product- en procesgeneratie of configuratie vormen de basis voor het geïntegreerde bedrijfssysteem. Die modellen worden vastgelegd in databanken voor ‘engineering-‘ of ‘product data management’. De databanken zijn of worden real-time toegankelijk voor procesbesturingen, kwaliteits- en logistieke besturing en managementinformatiesystemen. Dat eist integratie van de systemen. Via het inkoopportaal communiceert de afnemer met die geïntegreerde leveranciersystemen. Daardoor wordt het mogelijk om offerte-aanvragen real-time door te rekenen en de effecten van de mogelijke order door de gehele keten te simuleren. Daardoor wordt het ook mogelijk orders door de keten te besturen en te volgen.
Datastromen in de bevoorradingsketen zijn gevarieerd. Volvo Cars Gent configureert en produceert klantspecifieke Volvo’s. Iedere geassembleerde auto is bijna uniek. Voor de klant worden binnenkort de auto’s uit de 480-, de 680- en de 880-serie op twee lijnen door elkaar geassembleerd uit componenten die in kleine series ‘just in time’ worden aangeleverd. De datastroom van de afnemer naar de fabrikant en de data-explosie die die stroom in het fabricage- en toeleveringsproces veroorzaakt is enorm. Zij betreft de configuratie van producten en processen, planningen, afroepen van componenten, herplanningen, aansturing van processen in de assemblagelijnen, kwaliteitsprogramma’s, enzovoorts.
Een ander voorbeeld komt uit de bierwereld. Wanneer het aangesloten grootwinkelbedrijf of de horecaketen een specifiek bier wenst, kan dat bier op klantenorder worden gegenereerd. De klant specificeert het type bier, de smaak, het alcoholpercentage en andere eisen. De brouwer genereert dit bier met behulp van zijn receptuur- en procesmodel en stuurt daarmee onder meer voorraadposities en procesafstellingen aan. De afnemer kan smaak- en verpakkingseisen stellen, maar wel binnen de randvoorwaarden die het receptuur- en procesmodel stelt. De data-explosie binnen het brouwproces is veel beperkter dan in de automobielindustrie en daarbij nauwelijks op toeleveranciers en veel meer op grondstoffenvoorraden gericht.
Is er in die leveringsketen altijd een inkoopportaal nodig? Voor de bestelling en levering van een auto zeker, voor de processen in de levensmiddelen en farmaceutische industrie ook. Voor een hoogwaardige toeleverancier als Hydraudyne Cylinders niet. Bij Hydraudyne Cylinders uit Boxtel kunnen afnemers hun product zelf genereren. Zij krijgen daartoe een forse checklist aangeboden en formuleren aan de hand van deze checklist hun eisenpakket. Dat pakket wordt geëxplodeerd tot op featureniveau en vervolgens weer geïmplodeerd tot een uniek klantenproduct en binnenkort tot een uniek klantspecifiek fabricageproces. Door opvragen van de checklist, en dat is alleen voorbehouden aan geautoriseerde personen, kan men direct tot in het PDM-systeem en de benodigde programmatuur voor het genereren van producten en offertes doordringen.
Product en procesmodellen
Een productmodel is een entiteit, een model van een productfamilie. Met behulp van specifieke eisen kan via die entiteit een nieuw product worden gegenereerd of geconfigureerd. Een productiemodel is de bijbehorende entiteit van het productieproces. Voor een product worden met behulp van dat model een klantgeoriënteerd fabricage-, distributie- en planningsproces bepaald. Product- en procesmodellen zijn nodig voor het real-time bepalen van de klantenproducten en -processen en voor het sturen van de klantenorder door het fabricage- en voorraadproces, de kwaliteitscontrole, de planning van fabricage en onderdelenvoorziening en de distributie. De modellen worden vastgelegd in databanken. In de procesindustrie vormen die databanken een onderdeel van of zijn gerelateerd aan de Scada-, Mes- en erp-systemen. De Scada-, Mes- en erp-suystemen vormen de besturingspiramide. Naar beneden communiceren de Scada-systemen met de PC- en/of PLC (programmable logic controller)-besturingen van de sensoren en de actoren. Geïntegreerd vormen zijn de kern van het bedrijfsbesturingssysteem. In de discrete industrie is de piramide opgebouwd uit het cam (computer aided management)-systeem, het Mes- en het erp-systeem. Het cam-systeem communiceert met cad/cae (computer aided design/engineering)- en met de cnc (computerized numeric control)-systemen. Geïntegreerd met deze systemen functioneren die voor het kwaliteitsbeheer, klachtenbehandeling, management-informatie en kostenbeheer.
Een via het inkoopportaal ontvangen offerteaanvraag of order volgt in real-time een route door zo’n keten. Zowel over de route verstuurde offerte-aanvragen of orders, als de producten en de processen en de route zelf, zijn in hoge mate variabel. Voor een bepaalde klantenorder moet bijvoorbeeld eerst een route naar en dan door een bepaald bedrijfsproces worden gebaand. Vervolgens wordt dan een product gegenereerd of geconfigureerd. Als dat is gebeurd kunnen processen worden geconfigureerd en gepland en is de kostprijs te berekenen. Dat proces kan bij meerdere leveranciers plaatsvinden en daarvan is dan weer afhankelijk wie van de mogelijke ketenleveranciers de order krijgt. Vervolgens wordt een order geplaatst en dan begint een aangepast technisch, logistiek, financieel, kwaliteits- en management-informatieproces dat via een andere route verloopt.
Met starre informatiesystemen is zo’n flitsende informatiestroom niet meer te regelen. Product- en procesmodellen zijn ter wille van de flexibiliteit objectgeoriënteerd geworden. Objecten zijn entiteiten. Entiteiten hebben eigen specifieke informatie (aspecten) die vastgelegd wordt in het betreffende entiteit- of objectmodel. Met het model kan worden gemanipuleerd. Het is te visualiseren en te simuleren. De modellen kunnen worden veranderd. Aan objecten kunnen aspecten als productinformatie en fabricageprocessen, werkstromen, of andere planningprocessen ad hoc worden toegevoegd. Dat zijn dan nieuwe aspecten. Niet alle informatiesystemen zijn inmiddels objectgeoriënteerd. De systemen voor de product- en procesgeneratie of configuratie worden dat nu in toenemende mate. De logistieke besturingssystemen zijn veelal nog procesgeoriënteerd. Processen voor informatieverwerking worden dan aangepast door parametrisering; dat wil zeggen dat de processen anders worden toegepast, maar zelf niet flexibel zijn.
Object-oriëntatie
Objectbesturing is sterk in opkomst. Een vooraanstaande onderneming in dit traject is ABB Automation. ABB ontwikkelt en bouwt installaties, ontwikkelt en bouwt de besturing van die installaties en integreert deze systemen met die van ondernemingen als SAP en Baan. ABB is van huis uit ontwikkelaar en fabrikant van sensoren en actoren, robots en leverancier van complete installaties of delen van installaties. Voorbeelden zijn energiesystemen, assemblagelijnen, enzovoort. De besturingssystemen voor deze installaties zijn objectgeoriënteerd. Softwareobjecten zijn bij ABB modellen met programma’s voor onder meer het onderhoud en aanpassen van de modellen en voor het meten, vastleggen en besturen van processen. De kleinste objecten zijn recepturen of onderdelen van recepturen, actoren zoals motoren en kleppen compleet met sensoren. Objecten worden samengevoegd tot grotere objecten, zoals halffabrikaten, partiële installatiebesturingen en orders met contractvoorwaarden. De objecten worden samengevoegd tot bijvoorbeeld specifieke eindproducten en de bijbehorende fabricage- en distributieprocessen. Objecten kunnen tot meerdere structuren behoren.
Ieder object is volgens een plan gemodelleerd. Het model is de kern van het object en bevat aspecten zoals onder meer functionele beschrijvingen en grafische presentatie. Objecten zijn niet alleen componenten, delen en volledige installaties, maar ook producten en bijvoorbeeld planningen. ABB Automation beschikt voor diverse branches over bibliotheken met standaard objecten. Die objecten kunnen klantspecifiek worden gemaakt.
Nieuw in de bevoorradingsketen
ABB Automation beperkt zich niet tot het ontwikkelen en bouwen van objectgestuurde systemen van installaties. Ook orders zijn in hun bereik objecten die via het inkoopportaal hun boodschap moeten kunnen overdragen aan de ingang van de geïntegreerde bedrijfssystemen. Die objecten moeten met het antwoord terugkomen bij de afnemer en zij zetten de bevoorradingsketen in werking. Die objecten zetten de keten van achtereenvolgens de erp-, Mes-, Scada- en PC/PLC-systemen met hun zijtakken aan het werk. Vervolgens leveren die systemen de retourinformatie. Elk object in het systeem heeft eigen aspectinformatie en gegevens over virtuele of fysieke processen worden bewaard. Met deze gegevens kan men manipuleren om de objecten te analyseren. Daartoe is enige jaren geleden TOPs ontwikkeld, Total Optimization of Processes. Dankzij TOPs kan de werking van objecten en de implementatie van bedrijfsbrede systemen geoptimaliseerd worden.
Een nieuwe ontwikkeling, van groot belang, is het inbouwen van intelligentie in sensoren en actoren. Zij worden daardoor intelligente besturingssystemen die zelf kunnen beslissen. Het voordeel is dat de bovenliggende besturingssystemen, de PC’s en de PLC’s worden ontlast. Het besturingssysteem van de installatie wordt slanker. Een ander voordeel is dat de werking van objecten is te analyseren. Instellingen en regelingen van actoren zijn voor een enkel object of voor een groep, bij wijze van spreken, met een druk op de toets te veranderen. Het model van een proces wordt daardoor uiterst flexibel.
Nieuw is dat de bedrading van de sensor- en actor-besturing in veel gevallen tot het verleden kan gaan behoren, want in een aantal gevallen komt draadloze informatie-overdracht binnen bereik. Belangrijk? Jazeker. Een installatie bestaat uit componenten die niet alleen mechanisch en elektrisch, maar ook elektronisch worden gekoppeld. Het bedraden van elektronische componenten is een zorgvuldig uit te voeren en kostbaar proces dat in de toekomst kan vervallen. Het gevolg is dat het gemakkelijker wordt om delen van een installatie te vervangen. De flexibiliteit van de hardware in de lijn neemt daardoor toe. Draadloze informatie-overdracht is echter op een aantal plaatsen niet direct mogelijk door de aanwezigheid van krachtige elektrische velden. Dat is bijvoorbeeld het geval bij de laklijn van Volvo Cars, waar het oppervlak van de te spuiten componenten een elektrische lading krijgt om de lakdeeltjes aan te trekken, of in de assemblagelijn, waar veel software aan de auto wordt toegevoegd.
Vernieuwd bedrijfsmodel
Doordat sensoren het objectgedrag meten en vastleggen in het objectgeheugen zijn alle objecten op welk niveau dan ook te analyseren en te optimaliseren. Die optimalisaties worden vastgelegd in de betreffende modellen en daarmee worden steeds aspecten van het bedrijfsmodel vernieuwd. De vraag is, waar te beginnen en waar door te gaan met optimaliseren? Daarvoor heeft ABB Asset Optimmization ontwikkeld. Hiermee wordt bepaald welke objecten het meest interessant zijn voor optimalisatie.
De geschiedenis is daarmee echter nog niet ten einde. Lars Krantz, ‘senior vice president’ bij ABB Automation, lichtte enige tijd geleden een tipje van de sluier en vertelde hoe de keten verder geoptimaliseerd zal worden. "Afnemers en leveranciers gaan gezamenlijk het optimalisatiepad in. Afnemers kennen de marktbehoeften en weten hoe die markt verandert. Hun ‘customer relation management’-systeem draagt er toe bij die behoeften snel te onderkennen. Leveranciers kennen hun procesmodellen en de mogelijkheden voor optimalisatie. Optimalisatie vindt plaats op het gebied van de marktbehoeften. Vraag en aanbod zijn door nauwe samenwerking in de keten beter, sneller en goedkoper op elkaar af te stemmen. Er kan daarbij gebruik worden gemaakt van de kansen die de grondstoffenmarkt biedt. De bevoorradingsketen wordt een elektronische te optimaliseren keten", zegt Krantz. De keten van zand naar klant wordt er enorm door versneld en vernieuwd – met alleen voorraden aan het begin van de keten. De nieuwe ketenbesturing leidt tot een duidelijke effectiviteitsverbetering. Objectgeoriënteerde besturingssystemen, geïntegreerde bedrijfssystemen – dynamisch gekoppeld via inkoopportalen – zijn dan een voorwaarde. De ontwikkeling van een geïntegreerd bedrijfssysteem met adequate product- en procesmodellen vergt twee à drie jaar. Inkoopportalen kunnen gelijktijdig worden ontwikkeld. In hoeverre de partners in de keten anticiperen is de vraag, maar wie achterblijft verspeelt kansen.
ABB Automation had begin van dit jaar wereldwijd vijftien ondernemingen met een geïntegreerd bedrijfssysteem operationeel en deels aangesloten op een inkoopportaal. Het werkgebied is inmiddels uitgebreid. Van automatiseerders van installaties en partner bij het geïntegreerd automatiseren van bedrijfsprocessen hebben zij zich nu ook toegelegd op het integreren van ketens. Ook dat doen zij met partners. Hun kracht schuilt vooral in het kunnen bijdragen aan het optimaliseren van supply chains. Zij hebben daarvoor een wereldwijde organisatie opgebouwd.
Cees Van Heijkoop Freelance Medewerker
