Heb je je ooit afgevraagd waarom sommige machines makkelijk kunnen worden aangepast aan nieuwe eisen, terwijl andere vastzitten in een rigide ontwerp? Het geheim zit vaak in modulariteit: de kunst om machines te bouwen met slimme bouwstenen die eenvoudig uitwisselbaar zijn.
Bij een van onze pilotklanten ging het gesprek gisteren precies hierover. Hoe definieer je een module? En hoe zorg je ervoor dat engineering én productie er optimaal mee werken? In deze blog neem ik je mee in de wereld van modulair ontwerp, en hoe Baseboard dit proces vereenvoudigt.
Waarom gebruiken we modules?
“Modulair ontwerp verwijst naar het ontwerpen van producten door subassemblages en componenten te organiseren als afzonderlijke bouwstenen (d.w.z. modules) die via configuratie kunnen worden geïntegreerd om te voldoen aan verschillende klant- en technische vereisten.”
(vertaald uit Tseng, Wang & Jiao, 2019, Modular Design)
Een module, of subassemblage, is dus een afzonderlijke bouwsteen van een grotere machine. Het definiëren van modules kan verschillende redenen hebben. Globaal kunnen we deze redenen in twee groepen verdelen: (R&D) engineering en manufacturing. Elke afdeling heeft haar eigen focus en eisen.
Modules binnen engineering
Engineering ontwerpt een machine aan de hand van een pakket van eisen. Het is dus logisch dat het ontwerp op functie gebaseerd is: elk deel van de machine vervult één of meerdere eisen. Denk hierbij aan LEGO: elke steen heeft een specifieke vorm en functie, maar door de standaard interface – de nopjes – kunnen stenen op talloze manieren worden gecombineerd tot een groter geheel.
Net als bij LEGO zorgt een modulair ontwerp ervoor dat je flexibel bent: een module kan gemakkelijk worden aangepast, vervangen of opnieuw gebruikt, zonder dat de rest van het systeem opnieuw ontworpen hoeft te worden. Dat maakt het leven van een engineer niet alleen eenvoudiger, maar bevordert ook innovatie en snelheid in productontwikkeling.
Daarnaast, zoals Tseng, Wang & Jiao al schreven, zorgt een modulair ontwerp ervoor dat machines configureerbaar zijn. Denk maar aan een fiets: Een tourzadel is gemakkelijk uit te wisselen voor een sportzadel, zonder dat dit impact heeft op de rest van de fiets.
Misschien niet een goede, maar wel een veelvoorkomende reden: het is een gemakkelijke manier om een scheidslijn te maken tussen disciplines. In veel bedrijven komt het voor dat mechanical engineers en electrical engineers in twee verschillende stuklijsten werken, al dan niet met verschillende moduleverdelingen. Vanuit een systems engineering perspectief is dit natuurlijk niet wenselijk. Modules zijn bij voorkeur multidisciplinair, om de interfaces tussen modules zo overzichtelijk mogelijk te houden.
Modules binnen manufacturing
Waar engineers een module vooral zien als een functieblok, kijkt de productie liever naar een subassemblage die direct in elkaar gezet kan worden. Daarom kennen we ook het verschil tussen EBOM en MBOM. Met de opkomst van DfA (design for assembly) in de machinebouw, zien we dat engineering-modules vaak erg geschikt zijn als eerste opzet voor manufacturing-modules. Immers, de interfaces zijn zo overzichtelijk mogelijk. Het is dan aan de werkvoorbereider, production engineer of planner om te bepalen of de modules in nog kleinere stappen opgedeeld moeten worden. Dit is afhankelijk van de complexiteit, de omvang en het risico van een module.
Laten we beginnen met complexiteit. We spreken van een complexe module wanneer deze uit veel (>200) artikelen bestaat, of ook wanneer de assemblage zelf complex is, of een combinatie van deze twee. Om het werk van de operator overzichtelijk te houden - zowel in aantal aangeleverde artikelen als in duur van de werkzaamheden - kan het handig zijn om complexe modules op te splitsen in meerdere, kleinere modules.
Met omvang bedoel ik letterlijk: omvang. Als een module de grootte van een zeecontainer heeft, is het vaak lastig qua logistiek en beschikbare ruimte om de onderdelen in één keer te picken en uit te leveren naar een werkstation. Het opdelen van deze module in kleinere modules kan dan uitkomst bieden.
Modules met een hoog risico zijn in zekere zin niet een probleem, zolang de kosten van een eventuele fout maar geminimaliseerd zijn. Het kan zijn dat het van belang is om een bepaalde subassemblage tijdig te testen, voordat deze in de grotere module gemonteerd wordt. Door risico’s vooraf (letterlijk) te isoleren, voorkom je onverwachte stilstand en hoge kosten. Risicovolle subassemblage definiëren als een aparte module kan hiervoor een oplossing zijn. Bijvoorbeeld omdat deze apart getest kan worden, of omdat een gespecialiseerde operator hieraan kan werken. Een gedegen pFMEA (production failure mode & effect analysis) kan dit soort risico’s in kaart brengen.
Modules in Baseboard
Baseboard is production-first: modules worden gedefinieerd vanuit een assemblage-oogpunt. Wij spreken dus ook van een module wanneer een subassemblage een af te ronden geheel is, zonder losse onderdelen, die, al dan niet afgetest, op voorraad gelegd kunnen worden. Dat betekent dat modules in Baseboard een eigen artikelnummer krijgen, welke voorkomt in de hiërarchie van de MBOM. Doordat Baseboard een direct verband legt tussen de EBOM en de MBOM, wordt een schaduwboekhouding voorkomen. Met Baseboard definieer je modules niet alleen, je beheert ze ook eenvoudig. Of het nu gaat om doorlooptijden, werkinstructies of revisies: alles is altijd up-to-date.
Benieuwd hoe Baseboard jouw productie kan stroomlijnen? Probeer het zelf en ervaar de kracht van modulariteit.