Hoe zorgt Lean Production voor meetbare efficiëntiewinst?
Terwijl Lean Management zich richt op de organisatie van de gehele waardeketen, richt Lean Production zich op het fysieke productieproces: waardestromen, doorstroming, ritme.
Dennis beschrijft het kernprincipe als „One-Piece Flow“ – de ononderbroken beweging van een werkstuk door alle bewerkingsstappen. Bij het verpakken in zakken wordt dit de 'één-zak-stroom': elke ventielzak doorloopt zonder tussenbuffer de stations zakopzet, vulling, dosering, verdichting, las, gewichtscontrole en palletisering.
Deze continue stroom maakt knelpunten direct zichtbaar. Als er een zak tussen het lassen en het palletiseren staat, is dat geen buffer – het is een signaal voor een afwijking in de takt.
Bertagnolli rangschikt de vijf Lean-principes stabilisatie, stroom, takt, pull en perfectie als op elkaar voortbouwende stappen. Voor verpakkingsinstallaties betekent dit: Eerst stabiele processen creëren bij elk station, vervolgens het ritme afstemmen op de klantbehoefte en ten slotte continu verbeteren.
Hoe deze principes concreet worden toegepast op het afvulproces en welke meetbare efficiëntiewinst hieruit voortvloeit, leest u hier: Lean Production voor gestroomlijnde afvulprocessen.
Met welke kengetallen wordt de afvulcapaciteit gemeten?
Wat niet wordt gemeten, wordt niet verbeterd – dit principe geldt in het bijzonder voor zakverpakkingsinstallaties, omdat de bronnen van verlies vaak onzichtbaar zijn. Een zak die 15 gram te veel bevat, valt niet op. Een installatie die 92 in plaats van 100 zakken per uur produceert, lijkt op het eerste gezicht onopvallend. Pas door systematische metingen worden deze verliezen zichtbaar en kwantificeerbaar.
Drie niveaus van kengetallen sturen het afvulproces aan:
- een totaalcijfer voor de installatie-effectiviteit
- een methode om de beschikbaarheid van de installatie te waarborgen
- een set operationele proceskengetallen
Wat meet de OEE bij verpakkingsinstallaties?
De OEE – Overall Equipment Effectiveness – vat drie soorten verlies samen in één enkele indicator. Kletti en Schumacher definiëren deze als het product van de beschikbaarheid, de prestatie en de kwaliteit: OEE = beschikbaarheid × prestatie × kwaliteit
OEE bij de zakkenvulinstallatie
In de praktijk registreren Kletti en Schumacher OEE-waarden van 30 tot 40 procent in productiebedrijven – de theoretische verdubbeling van de installatiecapaciteit louter door systematische verliesbeperking is dus geen belofte, maar een rekenkundig gevolg. Lees hier waarom de OEE als centrale indicator voor afvulinstallaties geldt.
Hoe zorgt TPM ervoor dat de installatie blijft draaien?
Total Productive Maintenance streeft één enkel doel na: nul ongeplande stilstand. In een afvulbedrijf kost elke minuut stilstand direct productiecapaciteit – bij een installatie met 400 zakken per uur zijn dat bijna zeven zakken per verloren minuut.
TPM verlegt eenvoudige onderhoudstaken zoals reiniging, inspectie en smering naar de machineoperators en vult dit aan met geplande onderhoudscycli. Nakajima, de grondlegger van het concept, structureerde TPM in acht pijlers, van autonoom onderhoud via continue verbetering tot gepland onderhoud – elk gericht op het verhogen van de beschikbaarheidsfactor in de OEE.
TPM als onderhoudsstrategie voor afvulinstallaties gaat dieper in op hoe deze pijlers worden toegepast op zakkenvulinstallaties.
Welke procesindicatoren sturen het afvulproces operationeel aan?
Naast de OEE als algemene indicator zijn er operationele KPI's die het afvulproces in de dagelijkse bedrijfsvoering stuurbaar maken. Kletti en Schumacher delen deze indicatoren in onder de doelstellingen kwaliteit, efficiëntie, doorlooptijd en leverbetrouwbaarheid. Voor zakkenvulinstallaties zijn vier indicatoren bijzonder relevant:
Hoe kunnen tijd en snelheid in het afvulproces worden geoptimaliseerd?
Tijdoptimalisatie bij het verpakken in zakken is gebaseerd op drie pijlers:
- Snellere cyclustijden – dat wil zeggen een kortere doorlooptijd per zak op de machine
- Kortere doorlooptijden – dat wil zeggen de tijd tussen het begin van de opdracht en de verzendklare pallet
- Minder insteltijd – dat wil zeggen de stilstand bij elke productwisseling, wanneer doseerorganen, transportwegen en aansluitingen moeten worden gereinigd en opnieuw geparametreerd.
Kletti en Schumacher benadrukken dat deze drie tijdsfactoren niet afzonderlijk mogen worden bekeken: een halvering van de insteltijd heeft niet alleen invloed op de beschikbaarheid, maar maakt ook kleinere batchgroottes mogelijk en daarmee kortere doorlooptijden voor de totale opdracht.
Naast deze procesgerelateerde hefbomen bepalen technologische factoren het tijdpotentieel van een zakkenvulinstallatie: de mate van automatisering, van het handmatig opzetten van zakken tot een volledig geautomatiseerde lijn, de digitale netwerken in de zin van Industrie 4.0 en het voorspellend onderhoud, dat ongeplande stilstanden voorkomt voordat ze ontstaan. De volgende vakartikelen geven een volledig overzicht van alle tijdhefbomen:
De volgende onderwerpen gaan dieper in op afzonderlijke tijdhefbomen:
Cyclustijd — De cyclustijd beschrijft de doorlooptijd per zak: vanaf het plaatsen op de vulmond, via dosering en verdichting, tot de vrijgave voor het lassen. Dit is het grootste fysieke knelpunt van een verpakkingslijn en hangt rechtstreeks af van de eigenschappen van het stortgoed, zoals het vloeigedrag en de fluidiseerbaarheid.
Cyclustijd per zak als ritmebepaler van de verpakkingsinstallatie.
Doorlooptijd — De doorlooptijd omvat de volledige duur van de opdracht, vanaf de goedkeuring tot aan de afgewerkte pallet. Kletti en Schumacher maken een onderscheid tussen de theoretische doorlooptijd (pure verwerkingstijd) en de opdrachtgerelateerde doorlooptijd, die stilstand-, wachttijden en transporttijden omvat – in de praktijk maakt de pure toegevoegde waarde vaak minder dan vijf procent van de totale duur uit.
Doorlooptijd versus cyclustijd: verschillen en hefbomen.
Automatisering — De mate van automatisering van een zakverpakkingslijn varieert van het handmatig aanbrengen van zakken en gedeeltelijk geautomatiseerde afzonderlijke stations tot een volledig gekoppelde complete lijn met robotpalletisering. Elk niveau beïnvloedt de verhouding tussen personeelskosten en investeringskosten – en daarmee de berekening vanaf welk aantal stuks de volgende automatiseringsstap rendabel is.
Automatiseringsniveaus bij het verpakken van stortgoed.
Industrie 4.0 — De digitale koppeling van verpakkingsinstallaties maakt realtime monitoring, automatische parameterinstelling via ERP-opdrachten en locatieoverschrijdende prestatievergelijkingen mogelijk. Het voordeel zit niet in de technologie zelf, maar in het vermogen om afwijkingen van het beoogde proces binnen enkele seconden te herkennen in plaats van pas na meerdere ploegen.
Industrie 4.0 in de verpakkingstechniek: Smart Factory.
Hoe worden kwaliteit en hygiëne tijdens het afvulproces gewaarborgd?
De kwaliteit van het verpakken in zakken kan aan de hand van één eenvoudige vraag worden gemeten: komt de zak bij de klant aan zoals in de specificatie is vastgelegd – met het juiste gewicht, schoon, onbeschadigd en traceerbaar? In de praktijk van de verwerking van stortgoederen vormen vier risicofactoren een bedreiging voor dit doel:
Elk van deze risico's vereist een andere combinatie van constructieve, procestechnische en organisatorische maatregelen. Wat ze gemeen hebben: de oorzaak ligt bijna altijd in het afvulproces zelf – niet in de voor- of nabehandeling.
De volgende vakartikelen geven een volledig overzicht van alle kwaliteitsfactoren:
Stofontwikkeling — Bij de zakverpakkingsinstallatie ontstaat stof vooral op twee plaatsen: bij de vulopening tijdens het vullen en bij de klep na het verwijderen van de zak. Bij ultrafijne poeders met een deeltjesgrootte van minder dan 200 µm is de luchtstroom bij het wisselen van de zak al voldoende om zichtbare emissies te veroorzaken. De technische oplossingen variëren van stofafzuigkappen en gesloten vulkamers tot vacuümverpakking, waarbij het product onder onderdruk in de zak wordt gezogen in plaats van met perslucht te worden ingeblazen.
Stofverlies als kwaliteitsrisico bij het verpakken in zakken.
5S-methode — Kletti en Schumacher beschouwen 5S als de basis waarop alle verdere optimalisaties voortbouwen: alleen een schone, georganiseerde werkplek maakt afwijkingen zichtbaar. Op de verpakkingslijn betekent dit: gereedschap op een vaste plek, restproducten direct verwijderen, testmiddelen binnen handbereik – zodat operators afwijkingen kunnen herkennen voordat ze tot kwaliteitsproblemen leiden.
Netheid op de afvulplaats: de 5S-methode.
Hoe zorgt een geoptimaliseerd afvulproces voor lagere logistieke kosten?
De meeste optimalisatiestrategieën in de logistiek richten zich op het transport, de opslag of de routeplanning – dus pas nadat de goederen de productiehal hebben verlaten. Bij het verpakken van stortgoederen ligt de grootste logistieke hefboom echter in het afvulproces zelf: dit bepaalt hoeveel lucht er in de zak achterblijft, hoe dicht het stortgoed in de verpakking is gepakt, hoe stabiel de pallet staat en of de verpakking de mechanische belasting van het transport onbeschadigd doorstaat.
De fysische variabele achter al deze factoren is de stortdichtheid – de verhouding tussen productmassa en volume, inclusief de holtes tussen de deeltjes en de ingesloten lucht.
Waarom stortdichtheid de vrachtkosten bepaalt
Een stortgoed met 50 g/l – bijvoorbeeld pyrogeen kiezelzuur of carbon black – heeft bij gelijke massa tien keer zoveel transportvolume nodig als een granulaat met 500 g/l. Op de pallet betekent dit: in plaats van 40 zakken passen er slechts vier op hetzelfde oppervlak. De vracht wordt niet berekend op basis van gewicht, maar op basis van volume – en elke kubieke meter lucht in de zak wordt als betaalde vracht meegerekend.
Als het stortgoed tijdens het afvulproces wordt verdicht – bijvoorbeeld door mechanische compressie of het vacuüm onttrekken van de ingesloten lucht –, neemt het volume van de verpakking af bij hetzelfde nettogewicht. Het gevolg: meer zakken per pallet, meer pallets per vrachtwagen, minder transporten per ton.
Dit verband maakt het afvulproces tot de doorslaggevende hefboom voor de logistieke kosten – niet de transporteur, niet het magazijn.
De volgende vakartikelen geven een volledig overzicht van alle logistieke hefbomen.
Dit verband maakt duidelijk waarom een investering in een hogere doseernauwkeurigheid, stofvrij verpakken of vacuümverdichting niet alleen op basis van de aanschafprijs van de installatie kan worden beoordeeld.
Een installatie die per zak 20 gram minder verspilling produceert, bespaart bij 500 zakken per dag en 250 werkdagen per jaar 2,5 ton product per jaar – bij een productwaarde van 2.000 euro per ton is dat een besparing van 5.000 euro, die in geen enkele investeringsberekening als afzonderlijke post voorkomt, maar die over de levensduur van de installatie de aanschafkosten van een precisieweegschaal meerdere malen terugverdienen.
Kletti en Schumacher redeneren in dezelfde richting wanneer ze de Lean Performance Index definiëren als een combinatie van procesrendement en OEE: pas de combinatie van waardestroom-efficiëntie (doorlooptijd, voorraden) en installatieproductiviteit (beschikbaarheid, prestaties, kwaliteit) geeft een volledig beeld van de economische prestaties van een productie.
Voor het zakkenvullen betekent dit: wie alleen de cyclustijd optimaliseert, maar de give-away negeert, of wie de stofemissie verlaagt, maar geen rekening houdt met de logistieke kosten, optimaliseert deelsystemen – niet de rendabiliteit.
Hoe de TCO van een afvulinstallatie systematisch wordt berekend, welke kostenposten in de praktijk het zwaarst wegen en welke constructieve en organisatorische hefbomen deze verlagen, wordt uitgebreid behandeld in het vakartikel: Total Cost of Ownership (TCO) van afvulinstallaties verlagen
Optimalisatie begint bij het proces – niet bij het resultaat
Wie het afvulproces afzonderlijk bekijkt – alleen de cyclustijd, alleen de reinheid, alleen de vrachtkosten –, optimaliseert slechts de symptomen. De werkelijke verliezen ontstaan op de raakvlakken: wanneer een snellere cyclustijd de doseernauwkeurigheid verslechtert, wanneer een hogere verdichting de omsteltijd bij productwisselingen verlengt, wanneer een stofvrije constructie het energieverbruik van de afzuiging opdrijft. Alleen wie tijd, kwaliteit en logistiek als onderling verbonden dimensies begrijpt en hun wisselwerkingen via de TCO zichtbaar maakt, optimaliseert niet de deelprocessen, maar de rendabiliteit van de gehele lijn.
De voorgaande paragrafen hebben een overzicht gegeven van de belangrijkste hefbomen. De gelinkte vakartikelen gaan dieper in op elk afzonderlijk aspect – van de Lean-methodiek en de proceskengetallen tot de fysica van het bulkgoed in de zak.
Gebruikte vakliteratuur:
Kletti, Jürgen / Schumacher, Jochen: Die perfekte Produktion. Manufacturing Excellence durch Short Interval Technology (SIT). 2. Auflage, Springer Vieweg, Berlin Heidelberg 2014.
Bertagnolli, Frank: Lean Management. Einführung und Vertiefung in die japanische Management-Philosophie. Springer Gabler, Wiesbaden 2018.
Dennis, Pascal: Lean Production Simplified. A Plain-Language Guide to the World's Most Powerful Production System. 3rd Edition, CRC Press / Productivity Press, Boca Raton 2015.