Het simuleren van allerhande bedrijfsprocessen is in opmars, of het nou gaat om productie, opslag, logistiek, zorg, luchthavens of andere dienstverlening. Simulatieprogramma’s bieden brede ondersteuning voor het analyseren, ontwikkelen en optimaliseren van diverse bedrijfsprocessen. Daarnaast ondersteunt simulatie ook verbeterprogramma’s als Lean Manufacturing en Six Sigma. In de visie van Gert Nomden, zal in de toekomst geen fabriek of magazijn gebouwd worden, zonder dat deze eerst in digitale vorm is uitgewerkt, getest en geoptimaliseerd. In dit artikel legt hij uit wat elke logistiek manager daarom over simulatie zou moeten weten:

• Wat simulatie is;
• Waar simulatie inzetbaar is;
• Waarom simulatie onmisbaar gereedschap is.

Wat is simulatie?

Met simulatie wordt met behulp van een computermodel het complexe, dynamische gedrag van een bedrijfsproces nagebootst. De effecten van toevallige gebeurtenissen en interacties tussen deelprocessen kunnen er nauwkeurig mee worden onderzocht. Door in het model veranderingen door te voeren kan van tevoren worden gekeken welk effect ze in de werkelijkheid hebben. Door het procesverloop te visualiseren is het model erg herkenbaar en worden resultaten sneller geaccepteerd.

Moderne simulatiesoftware draait op een pc of laptop. Het bestaat uit een aantal hoofdcomponenten:

• Objectenbibliotheek: objecten (machines, klanten, buffers, heftrucks, personeel, etc.) met hun gedrag (bewerkingstijden, storingen, pauzes, etc.) en aansturing (seriegroottes, routering, etc.).
• Procesmodel: model van het proces met alle relevante samenhangen en aansturing.
• Toevalsgenerator: zorgt dat toevallige gebeurtenissen ook willekeurig en reproduceerbaar plaatsvinden.
• Eventcontroller: realiseert alle gebeurtenissen in het procesmodel.
• Grafische weergave: 2D en 3D weergave van het procesverloop en simulatieresultaten
• Interfaces: koppelingen met externe applicaties en databases.
• Experiment manager: coördineert en evalueert een reeks experimenten.

Omdat een simulatiemodel alle relevante componenten met hun gedrag bevat, zijn de resultaten doorgaans zeer realistisch. Objecten die niet standaard in een bibliotheek voorkomen, kunnen vaak eenvoudig worden gebouwd.

Experimenteren

Door diverse experimenten uit te voeren, kan een optimale procesinrichting worden bepaald. Het aantal experimenten dat in korte tijd kan worden uitgevoerd, is erg groot. Per experiment moeten drie zaken op een rij staan:

• Parameters van het experiment (bijvoorbeeld omvang van buffers of het aantal operators).
• Resultaten (bijvoorbeeld leverbetrouwbaarheid of onder handen werk).
• Verklarende gegevens (bijvoorbeeld storingspercentages of bezettingsgraden van buffers).

In een experiment wordt het simulatiemodel met vooraf gekozen parameters een tijd lang gedraaid, in een zogenaamde “run”. Omdat elke run onderhevig is aan toeval (met kans op uitschieters), is het nodig om meerdere runs te draaien met verschillende startwaardes voor de toevalsgenerator. De uitkomsten van de verschillende runs binnen een experiment leveren daarom niet alleen een gemiddelde uitkomst, maar geven ook zicht op te verwachten uitschieters naar boven en beneden.

Optimaliseren

Moderne simulatiesoftware is in staat om zelfstandig optimale scenario’s te bepalen wat enorm veel tijd kan schelen. Of het nu gaat om Genetische Algoritmen, een koppeling met de Solver van Excel of eigen optimalisatieregels, ze geven antwoord op vragen als:

• Welke leverfrequentie zorgt voor de laagste voorraadkosten met een gegarandeerde 98 procent fill-rate?
• Welke ordervolgorde zorgt voor de kortste omsteltijden in de lakstraat, binnen de grenzen van leverdata?
• Welk personeelsrooster biedt het beste compromis tussen efficiënt werken en een snelle doorstroming van patiënten?
• Wat is de minimale bufferomvang en hoeveelheid onder handen werk waarbij productie nog steeds normale doorgang vindt?

Simulatie levert niet alleen de optimale procesconfiguratie maar ook inzicht in waarom een bepaalde prestatie wordt geleverd. Zijn buffers te klein om storingen op te vangen? Zijn er pieken in de werklast doordat vrachtwagens tegelijk bij een magazijn aankomen? Simulatie maakt het mogelijk om hier onderbouwde uitspraken over te doen en zeer gericht verbeteringen te evalueren.

Visualisatie

Een belangrijk aspect van simulatie is visualisatie. Dit ondersteunt de verificatie en acceptatie van het model. Het procesverloop en de resultaten kunnen real-time gevolgd worden, zowel twee- als driedimensionaal. Dit kan vertrouwen geven in het model: klopt het model met de werkelijkheid? De herkenbaarheid wordt vergroot door foto’s en plattegronden van het werkelijke proces te gebruiken.

Mooie bewegende beelden zeggen echter weinig over de kwaliteit van een simulatiestudie. Het gaat om het proces dat achter de beelden schuil gaat: de juiste vraagstelling, de kwaliteit en kwantiteit van de gebruikte gegevens, en de kwaliteit van het model.

Waarvoor is simulatie inzetbaar?

Of simulatie een geschikt middel is hangt van enkele factoren af. Simulatie is inzetbaar voor beslissingsondersteuning in verschillende soorten processen en bedrijfstakken.

Een paar voorbeelden uit de praktijk van cards PLM Solutions:

• Engineer-to-order bedrijf: welke maatregelen zijn nodig om alle geaccepteerde orders op tijd in de krappe bedrijfsruimte te realiseren?
• Distributiemagazijn: welk picksysteem is het meest geschikt voor het toekomstige productportfolio?
• Scheepsbouw: welke planning zorgt voor de meest optimale inzet van kranen en personele capaciteit?
• Ziekenhuis: welke maatregelen zijn nodig om de doorlooptijd en betrouwbaarheid van de instrumentensterilisatie te verbeteren?

Alternatieve methoden

Er zijn soms alternatieven voor het gebruik van simulatie, namelijk:

• Experimenten en ervaring met het echte proces;
• Rekenwerk met Excel of een ander pakket;
• Analyses van historische gegevens;
• Brute kracht algoritmes voor optimalisatie;
• Wachtrij-modellen.

Deze methoden gaan er meestal vanuit dat het te onderzoeken proces al bestaat. Ze zijn inzetbaar voor eenvoudige processen met een korte cyclustijd, weinig dynamiek en lage kosten. Procesverbeteringen blijven dan echter meestal beperkt tot kleine variaties in het huidige proces. Brute kracht algoritmes worden vaak eenmalig ingezet, omdat ze veel rekencapaciteit vergen. Daarbij komt dat het lastig is een dergelijk model realistisch genoeg te krijgen. Wachtrij-modellen kunnen wel nuttig zijn voor het verklaren van simulatieresultaten, maar voor de rest blijven dit vaak academische exercities. Bovendien zijn de laatste twee technieken voor een leek vaak nauwelijks te begrijpen.

Onmisbaar gereedschap

Simulatie blijkt in veel gevallen onmisbaar gereedschap te zijn. Veel processen zijn complex en dynamisch met een sterke interactie tussen deelprocessen. Simulatie is dan de enige nauwkeurige methode, alternatieven laten het al snel afweten. Het biedt bovendien een uitstekend platform voor continue procesverbetering. Verbetervoorstellen door Lean Manufacturing en Six Sigma kunnen vaak snel worden doorgerekend.

Verzekeringspolis

In sommige processen zijn de belangen zo groot dat risico’s van foutieve beslissingen moeten worden uitgesloten. Een foutieve beslissing kan veel geld kosten. Neem bijvoorbeeld een assemblagelijn die de gewenste output niet kan halen. Zoiets kost simpelweg omzet. De reactie daarop is vaak het overdimensioneren van processen, een enorme bron van verspillingen. Simulatie kan aantonen welke investeringen écht nodig zijn en welke niet.

Platform voor procesverbetering

Door de nauwkeurigheid en herkenbaarheid van simulatiemodellen vormen ze een uitstekend platform voor procesverbeteringen. Moet er bijvoorbeeld met een pull-systeem gewerkt gaan worden? De creativiteit van de betrokken medewerkers van hoog tot laag wordt enorm gestimuleerd. Nieuwe ideeën zijn eenvoudig te testen en te visualiseren. Omdat er geen risico’s kleven aan een simulatie kunnen ook radicale veranderingen worden getest. Bij de analyse van bestaande processen is het eenvoudig om prioriteiten te stellen voor verschillende procesverbeteringen.

Kosten en baten

Bij veel simulatieprojecten zijn de kosten en baten heel concreet aan te geven. De relevante kosten voor een bedrijf bestaan uit de kosten voor het advieswerk (uurtarief) en, indien gewenst, training, licenties en onderhoud van de software. Hoewel tijdens simulatietrajecten de inzet van eigen mensen vaak nodig is voor het leveren van procesgegevens, levert dit geen extra kostenpost op. De baten zijn niet alleen financieel van aard, denk aan:

• Minder investeringen;
• Lagere voorraden eindproduct en onderhanden werk;
• Efficiënter en robuuster procesverloop;
• Grotere kennis van eigen processen;
• Snellere implementatie van nieuwe processen;
• Optimale planning van orders;
• Kortere opstarttijd voor nieuwe producten en processen.

Voor het toekennen van budget aan een simulatieproject is vaak wel een financiële afweging nodig. Doordat er naast duidelijke financiële ook veel ontastbare voordelen worden behaald geldt vaak dat 1+1=3!

Conclusie

Meer dan ooit moeten nieuwe en bestaande bedrijfsprocessen snel en zonder verspillingen operationeel worden en blijven. De kracht van simulatie is het realistisch, nauwkeurig en herkenbaar modelleren van diverse bedrijfsprocessen, hoe complex en dynamisch ze ook zijn. In relatief korte tijd levert het inzicht door uitgebreide experimenten en het bepalen van optimale scenario’s.

De experts van cards PLM Solutions houden de ontwikkelingen op het gebied van simulatie scherp in de gaten en zullen hier met regelmaat over rapporteren. Zij kennen dan ook geen enkele twijfel over de meerwaarde van simulatie. Of het nou om productie, logistiek, zorg, luchthavens of andere processen gaat, simulatie is een onmisbaar gereedschap!

Lees ook:

De waarde van simulatie voor managers (expertartikel)