WCM partners in het nieuws: Minder downtime dankzij big data analyse

Minuscule krasjes op het eindproduct zorgen ervoor dat onderhoudsspecialisten bij Fujifilm soms lang moeten zoeken naar de rol in het 1,5 kilometer lange productiesysteem die het probleem veroorzaakt. Het reguliere onderhoud was daarom preventief om deze problemen voor te blijven. Johan Prinsloo: “Het grote voordeel is nu dat de productielijn niet meer onverwacht stil hoeft.”

Fujifilm heeft meerdere fabrieken in Tilburg. In twee daarvan worden offsetplaten gemaakt voor het drukken van onder meer kranten en magazines. Een rol heel dun aluminium wordt afgewikkeld en ondergaat verschillende behandelingen en wordt uiteindelijk een plaat met een fotogevoelige laag. Om de coating te laten hechten is een goede oppervlaktestructuur nodig en moet er een aantal stappen plaatsvinden met logen, (zout)zuren en stroom. Er zijn twaalf soorten rollen, ieder met eigen specs. Plant maintenance manager Frank Halters: “De agressieve chemicaliën vreten niet alleen het aluminium op, maar ook je rollen.”

Duizend unieke rollen

In beide fabrieken wordt het aluminium door een linedrive-systeem door het hele productieproces van anderhalve kilometer lengte aangedreven en getrokken. Dit gebeurt met vijfhonderd rollen per linedrive-systeem per fabriek. Iedere rol is uniek, mede afhankelijk van de positie in de lijn, de hoek waarin het aluminium over de rol beweegt, de spanning op de rol, de verschillende coatings en de verschillende typen producten die Fujifilm maakt.

Verrassingen

Een jaar of vier geleden ontstond het idee om met condition based maintenance aan de slag te gaan. De gedachte was om in plaats van twee keer per jaar preventief onderhoud te plegen, dit meer op basis van voorspelbaarheid op het juiste moment te doen, vertelt Arthur van Broekhoven, maintenance manager voor alle procesplants van Fuji in Tilburg. Er werd samen met KEC Consultancy een pilot opgezet en via KEC kwam Fujifilm in aanraking met Fieldlab Campione. Van Broekhoven: “Omdat het zich moeilijk laat voorspellen, doen we het onderhoud twee keer per jaar preventief en daarmee hebben we het redelijk onder controle. Toch hebben we af en toe verrassingen, of je vraagt je af of je misschien toch te snel vervangt.”

Levensduur varieert

De machines kennen een hoge betrouwbaarheid die vergelijkbaar is met die van gelijksoortige Fuji-fabrieken in Amerika en Japan. Maar als het mis gaat, is er ook echt een probleem. Er zitten vijfhonderd rollen in een lijn. De levensduur van een rol is afhankelijk van de positie in het proces en varieert van één tot zes jaar. Als één rol slipt, veroorzaakt dat krassen op het aluminium en daarmee op het eindproduct: de offsetplaat. Om de boosdoener op te sporen, moet de hele lijn stil. Het omwisselen van een rol duurt gemiddeld een dag. Bij elke stop gaat al het product dat in de lijn zit, verloren.

Voorspellingen kunnen doen

Van Broekhoven: “Het zoeken naar de oorzaak kan dagen duren. De totale kosten lopen dan snel op. Bovendien produceren we alleen op klantorder, dus van onverwachte stilstand wordt de planning niet vrolijk.” Roller-maintenance is de grootste kostenpost en de meest kritische asset ten aanzien van de kwaliteit van het productieproces, zegt Halters. “Online en real time voorspellingen kunnen doen om niet meer gepland stil te hoeven én om te bepalen wat je moet doen om kwaliteitsproblemen voor te blijven is het doel van het project dat we nu doen binnen Fieldlab Campione met verschillende partners.”

Data verzamelen

De linedrive-systemen worden aangestuurd door een process plant data collection system dat diverse data genereert. Data die ook gebruikt kunnen worden voor het bepalen van het benodigde onderhoud, zo blijkt. Campione-partner IMS houdt zich bezig met asset management en predictive modelling. Het bedrijf deed hiermee al ruime ervaring op, onder meer met het maken van voorspellende modellen voor gear boxen van helikopters, vertelt Johan Prinsloo. “Doel is het faalmoment te kunnen voorspellen en het voorkomen van verrassingen. We gebruiken hiervoor bestaande data en dat is een nieuwe aanpak.”

Sensoren niet wenselijk

Gelet op de lengte van het linedrive systeem is het aanbrengen van sensoren namelijk niet wenselijk. Ook zorgt het aanwezige staal voor verstoring van sensorsignalen. Halters: “Als je trillingen wilt meten, moet je sensoren aanbrengen. Voor duizend rollen wordt dat veel geld. Draadloos kan wel, maar blijft lastig omdat de techniek niet is uitontwikkeld. We werken daarom op basis van bestaande procesdata, zoals onder andere motor stromen en koppel. Data die er dus al zijn, maar waar we nog niet veel mee deden. En dat levert al best veel op.”

Pilot

De grootste uitdaging in het project was het dagelijks oversturen, ontvangen en verwerken van vijftig gigabyte aan data, zodat deze het model kunnen ‘voeden’. Prinsloo: “We houden rekening met alle parameters van alle individuele rollen. Hiervoor hebben we wiskundige algoritmen ontwikkeld.” Inmiddels is het project bij Fujifilm dusdanig gevorderd dat er een pilot loopt op vijf kritische rollen om online en real time de status van de rollen te monitoren. IMS maakte de modellen om te kunnen voorspellen en in de pilot worden die nu zes maanden getest en gevalideerd, waarna het model verder kan worden opgebouwd. “Als het definitief is, kunnen we het toepassen op alle rollen”, zegt Halters.

Bijvangst

Op basis van de procesdata kan het IMS-model vaststellen of er sprake is van schade aan een rol, of een rol door slijtage te klein wordt en of er afwijkingen zijn aan de rol zelf. Door het model is ook sprake van levensduurverlenging, omdat rollen niet meer preventief hoeven te worden vervangen. Bijvangst is dat het model ook het faalmoment van tandwielen en lagers ziet aankomen, plus van enkele aanvullende machinerie. Als er een probleem ontstaat in de productielijn produceert het model een melding die automatisch een onderhoudsopdracht afgeeft. De onderhoudsmedewerker van Fujifilm ontvangt de opdracht op zijn tablet en kan desgewenst direct actie ondernemen. Prinsloo: “De maintenance-medewerker kan een inspectie doen en een foto maken, die wij vervolgens valideren versus het model.”

IT-infrastructuur

Voordat IMS met de data aan de slag kon, moest er een geschikte IT-infrastructuur komen. Projectmanager Daniel van de Riet van Fujifilm heeft daar samen met IMS aan gebouwd. Dat duurde een jaar en dat was langer dan voorzien. Van Broekhoven: “Het gaat niet zozeer om de aard van de data, maar om het feit dat je een opening naar buiten maakt. Daarover moet je goede afspraken maken. Met je IT-afdeling, met je toeleverancier, maar ook met de juridische afdeling. Anderen lopen daar ook tegenaan; IT-security is voor velen een bottleneck.”

Databerg

De databerg vervolgens doorzien was de volgende uitdaging, vertelt Prinsloo. “Vanwege de unieke karakteristieken, vanwege de enorme hoeveelheid en vanwege het doorgronden van het faalmoment.” De samenwerking met de operationele onderhoudsdienst van Fuji was hiervoor cruciaal, weet Prinsloo. “Ondanks de operationele druk aan hun kant, hebben ze ons enorm geholpen.” De systematiek kan nu uitgerold worden naar vergelijkbare fabrieken van Fuji elders, denkt hij. “Maar iedere fabriek heeft zijn unieke karakteristieken. We kunnen dezelfde parameters gebruiken, het model is prima uitrolbaar.” Van Broekhoven: “De risico’s zijn groot, er is veel geld mee gemoeid, maar ooit moet je de stap durven maken.” Halters: “Daarom zal het nog wel een tijdje parallel blijven lopen.”

Drempel lager

De samenwerking in Campione bevalt goed, vertelt Van Broekhoven. Zo kwam Fuji in contact met andere Campione deelnemers die vergelijkbare productieprocessen en ook vergelijkbare problemen hadden. “We wisten dat niet van elkaar. Op de bijeenkomsten delen we informatie. Je moet wel moeite doen om de contacten te onderhouden, anders schiet je terug in de waan van de dag.” Halters: “Campione maakt de drempel om ermee aan de slag te gaan lager. Er is financiële steun voor het ontwikkelen van de modellen.”

Sneller en beter

“Dankzij Campione gaat het toch wel wat sneller omdat je sneller en beter contact hebt met andere partijen om stappen te zetten. Het belang van Fuji is om te innoveren om daardoor slimmer en beter te zijn dan de concurrent”, zegt Halters. Behalve met het monitoren van de rollen werkt Fujifilm binnen Campione aan nog een drietal verbeteringen: een online systeem om trillingen te meten, een manier om met handhelds inspectierondes te lopen en een methode om procesvariaties sneller te detecteren. Voor de laatste heeft Fujifilm al contact met een Campione-deelnemer die daar al ervaring mee heeft.

Fujifilm heeft in Tilburg ook fabrieken voor fotopapier en membranen. Fabrieken die in principe ook in aanmerking komen voor predictief onderhoud op basis van data. Halters: “Er zijn veel toepassingen die we willen uitrollen. Maar onze core business is operationeel maintenance. Door dit soort projecten realiseer je een tijdsbesparing in de operatie en creëer je zelf tijd om te innoveren.”

Bron: Vakblad Asset Management 2