Modulaire productstructuur en de timeto-market van producten1 Dr. ir. Jannes. Slomp HAN University of Applied Sciences Lectoraat Lean/ World Class Performance
[email protected], tel. +31 6 228 28 900 Postbus 2217 6802 CE Arnhem Ruitenberglaan 26, kamer A0.31 6826 CC Arnhem Het snel op de markt kunnen brengen van bestaande, nieuwe of vernieuwde producten is voor vele bedrijven een belangrijke voorwaarde voor continuïteit. Het versnellen van de time-to-market kan gerealiseerd worden door (i) het vereenvoudigen van activiteiten, (ii) het elimineren van vertragingen, (iii) het elimineren van stappen, (iv) het versnellen van activiteiten en/of (v) het parallel uitvoeren van stappen (Millson e.a., 1992). In dit artikel wordt duidelijk gemaakt dat een modulaire productstructuur enorm kan helpen bij het realiseren en concretiseren van deze generieke versnellingsmethoden. Het verkorten van de ‘time-to-market’ is voor vele bedrijven van essentieel belang. Door eerder dan de concurrent nieuwe/vernieuwde producten op de markt te brengen, kan een belangrijk competatief voordeel verkregen worden. Zo heeft Sony, bijvoorbeeld, indertijd goed ‘gescoord’ met het tijdig op de markt brengen van de VHS videorecorder. Het was voor Philips niet mogelijk om hierna het superieure V2000 systeem succesvol te lanceren. Ook bij kleinere, meer incrementele, productvernieuwingen speelt de time-to-market een belangrijke rol; het tijdig kunnen aanbieden van producten vormt, in diverse marktsectoren, een dominante ‘order-winner’. Vaak zullen hiernaast ook de prijs en de kwaliteit, waaronder de duurzaamheid van producten, een rol spelen. Afhankelijk van de status van een product zal het begrip time-to-market verschillend gedefinieerd moeten worden. Bij bestaande producten komt de time-to-market overeen met het orderverwerkingstraject, inclusief het productietraject na het klantorderontkoppelpunt. Bij (nog) nietbestaande producten zal ook het ontwikkeltraject deel uitmaken van de time-tomarket. In dit artikel wordt ingegaan op de betekenis van een rnodulaire productstructuur voor de time-to-market van producten. Eerst zal kort uitgelegd worden wat een modulaire product-structuur is. Vervolgens zal ingezoomd worden op de situatie bij bestaande producten. Hierna komt de rol van een modulaire productstructuur bij productvernieuwing aan de orde. 1. Wat is een modulaire productstructuur Het basisidee achter modulariteit is het definiëren van een beperkt aantal onderdelen, subassemblages en/of families van onderdelen (ofwel modules) die op een groot aantal 1
Deze ‘working paper’ is voor een belangrijk deel ontleend aan: Slomp, J. (1999), Modulaire produktstructuur en de time-to-market van produkten, Bedrijfskundig Vakblad, no.5, pp.4-9. De paper is een input voor het RAAK project ‘stategische productinnovatie in het MKB’ van het Lectoraat Lean/World Class Performance. Het project heeft een looptijd van twee jaar (april 2013 tot april 2015) en er participeren zo’n 15 MKB bedrijven in het project.
1
mogelijke manieren kunnen worden gecombineerd tot eindproducten (Starr, 1965). Figuur la geeft een voorbeeld van een modulair opgebouwde koffiebeker, Indien er voor elke module drie alternatieven zijn, kunnen er 3x3x3x3=81 verschillende bekers geleverd worden, met maar 12 verschillende onderdelen. Figuur 1b laat het integrale ontwerp van een koffiebeker zien. Andere voorbeelden van modulair opgebouwde producten zijn prefab woningen en computersystemen.
Figuur 1. Verschillende architecturen van een koffiebeker Er kan een onderscheid gemaakt worden in klanten- en productiemodules (Hoekstra en Romme (1987)). Klantenmodules zijn gebaseerd op functionele eigenschappen. Ze dienen om te communiceren met de klant, met het doel om snel en efficiënt te komen tot een functionele productspecificatie. De functionele productspecificatie wordt vertaald in een technische productspecificatie, die aangeeft welke productiemodules moeten worden gemaakt om de functionele specificatie te realiseren. Idealiter is er een grote overeenkomst tussen klantmodules en productiemodules; dit maakt de vertaling van de functionele specificatie van de klant in een technische specificatie voor productie eenvoudig. Figuur 2 geeft schematisch aan wat de functionele specificaties van de koffiebeker zijn. In dit geval wordt een één op één relatie met de fysieke modules (in figuur 1a) gesuggereerd. Feitelijk echter kunnen diverse modules bijdragen tot een bepaalde functionele specificatie: een aantrekkelijk uiterlijk van de koffiebeker zal, bijvoorbeeld, niet enkel bepaald worden door de esthetische stikker. Bij productiemodules kan onderscheid gemaakt worden tussen fabriceerbare en niet fabriceerbare modules. Fabriceerbare modules zijn te omschrijven als sub-samenstellingen die in een latere fase (assemblage) samengesteld kunnen worden tot het uiteindelijke product. Bij niet-fabriceerbare modules is dat niet mogelijk en spreekt men in feite van een soort papieren samenstelling (Hoekstra, Romme (1987)). Hierbij kunnen de onderdelen die deel uitmaken van een module eerst met elkaar verbonden worden in de eindassemblage.
2
Figuur 2. Functionele specificaties van een koffiebeker, een functieschema 2. De time-to-market bij bestaande producten Een modulaire productstructuur kan een belangrijke bijdrage leveren voor het verkorten van de time-to-market van bestaande producten. Figuur 3 laat de time-to-market zien van een bestaand product die klantspecifieke elementen in zich heeft. Voorbeelden zijn klantspecifieke aluminium profielen, een centrifugaalpomp met specifieke eigenschappen en gipsplaten van een bepaalde afmeting. De time-to-market komt in deze situaties overeen met het orderverwerkingstraject in een bedrijf. De wensen van de klant worden vertaald in een offerte. Een offerte legt de functionele specificatie van het gewenste product vast en geeft de prijs en de levertijd van dit product weer. Indien de klant instemt met de offerte wordt de order geaccepteerd. De functionele specificatie wordt in het bedrijf vertaald naar een technische specificatie. Deze specificatie geeft aan hoe het gewenste product dient te worden gemaakt en/of opgebouwd. Hierna vinden de engineering, de werkvoorbereiding en de productieplanning plaats; tekeningen worden gemaakt, NC-programma’s geschreven, routings vastgesteld, gereedschappen gemaakt en de verschillende orders toegewezen aan productiemiddelen en ingepland in de tijd. Na afloop van de productie wordt het product geleverd aan de klant.
Figuur 3. Time-to-market van een bestaand product, ofwel het orderverwerkingtraject
Milison e.a. (1992) hebben de maatregelen voor verkorting van de time-to-market in vijf categorieën ingedeeld: (i) het vereenvoudigen van activiteiten, (ii) het elimineren van vertragingen, (iii) het elimineren van stappen, (iv) het versnellen van activiteiten, en (v) het parallel uitvoeren van stappen. Deze indeling is handig om het mogelijke effect van modulariteit op de time-to-marktet te specificeren. Tabel 1 geeft een overzicht van de mogelijke betekenis van een modulaire productstructuur voor de time-to-market van bestaande producten. Hieruit blijkt dat een modulaire productstructuur een belangrijke bijdrage kan leveren aan het verkorten van de time-to-market. Time-to-market is echter niet het enige dat belangrijk is bij de keuze voor modulaire producten. Er zal ook gekeken moeten worden naar het effect op de kosten, de kwaliteit en de duurzaamheid van de producten (Bolwijn, 1988)). Bij het bestuderen van tabel 1 zal de lezer eenvoudig de positieve effecten van een modulaire productstructuur op genoemde criteria kunnen benoemen. Dit zal hier niet verder uitgewerkt worden. Schmenner (1988) 3
geeft de eenvoudige stelling dat het reduceren van de time-to-market, ofwel de doorlooptijd voor de klant, gezien kan worden als een eenvoudige richtlijn voor managers bij het opstellen van strategische plannen. Tabel 1.
De betekenis van een modulaireproductstructuur voor de time-to-market van bestaande producten.
Versnellingsmethoden
De rol van een modulaire productstructuur
Het vereenvoudigen van activiteiten
Het elimineren van vertragingen
Een modulaire productstructuur (klantenmodules) maakt het eenvoudig om met de klant te communiceren. Een modulaire productstructuur biedt de ontwerper een raamwerk (c.q. de legostenen) waarmee hij snel en eenvoudig tot geschikte oplossingen voor de klant kan komen. Het is eenvoudiger om de vraag naar een beperkt aantal verschillende modules, met een hoge omloopsnelheid, te voorspellen, dan de vraag naar een groot aantal verschillende onderdelen, met een lage omloopsnelheid. Dit zorgt ervoor dat het minder vaak zal voorkomen dat de te assembleren elementen niet tijdig aanwezig zijn. Bij een gering aantal modules, met een hoge omloopsnelheid, is het relatief eenvoudig de kwaliteit te bewaken. Kwaliteitsbewaking kan gestandaardiseerd worden. Er zullen minder kwaliteitsvertragingen ontstaan.
Het elimineren van stappen
Door het hanteren van een modulaire productstructuur kan een grote variëteit aan eindproducten gemaakt worden. Indien binnen de ruimte van de modules nieuwe productconfiguraties ontwikkeld worden, zijn diverse ontwerpstappen, overbodig geworden. Een modulaire productstructuur kan het aantal nieuw te ontwikkelen en te onderscheiden varianten beperkt houden.
Het versnellen van activiteiten
Een modulaire productstructuur kan het order-entry traject aanzienlijk verkorten indien de modulestructuur als zodanig in het informatiesysteem van het bedrijf is opgenomen. Dit punt speelt veelal een belangrijke rol in het geval van niet-fabriceerbare modules. Modules kunnen het productieproces vereenvoudigen. Het zal soms mogelijk zijn om de verschillende modules in verschillende productielijnen te produceren (fabriceerbare modules). Dit vereenvoudigt en versnelt de materiaalstroom door het bedrijf. Ook het maken van een productieplan wordt eenvoudiger. Bij een modulaire productstructuur zijn de interfaces tussen modules gestandaardiseerd. Dit maakt de eindassemblage meer standaard waardoor flexibele automatisering denkbaar wordt; dit ook door de volumes waarin modules gefabriceerd kunnen worden. Hierdoor kan versnelling van het assemblage-traject gerealiseerd worden. Bij dit punt wordt uitgegaan van fabriceerbare modules.
Het parallel uitvoeren van stappen
Door het hanteren van een modulaire productstructuur is het wellicht mogelijk om het klantenorderontkoppelpunt in het bedrijf te verplaatsen; modules kunnen op voorraad geproduceerd worden, i.p.v. de individuele onderdelen. Hiermee vindt een parallelle uitvoering plaats van verkoopactiviteiten (opstellen offertes e.d.) en productie (i.c. subassemblage). Het zal hier gaan om fabriceerbare modules.
Naast de positieve effecten van een modulaire productstructuur kunnen ook een aantal kritische punten van een modulaire productstructuur genoemd worden: In een modulaire productstructuur zullen interfaces tussen modules gestandaardiseerd moeten zijn. Dit betekent dat niet voor elke specifieke module de goedkoopste oplossing gerealiseerd kan worden. De overgang naar een modulaire productstructuur betekent vaak een toename van de netto bewerkingstijd: er zullen bewerkingen aan modules uitgevoerd worden die slechts nodig zijn indien bepaalde andere modules eraan gekoppeld worden; 4
De keuze voor een modulaire productstructuur kan een negatief effect hebben op de kwaliteit van de producten. Modules dienen toepasbaar te zijn in verschillende eindproducten. Om aan deze eis te voldoen bestaat de mogelijkheid dat modules zodanig worden ontwikkeld dat ze weliswaar in diverse eindproducten toepasbaar zijn, maar dat ze in elk van de toepassingen niet optimaal geconfigureerd zijn. Engineers zullen vooral in termen van de eigen modules denken bij het voldoen aan klantenwensen. Het gevaar is niet denkbeeldig dat hierdoor andere, meer eenvoudige, oplossingen over het hoofd worden gezien.
3. Een modulaire productstructuur bij productvernieuwing In het voorgaande is uitgegaan van de situatie van bestaande producten die, al dan niet, gespecificeerd moeten worden naar klantenwens. Het gaat dan, in geval van modulaire productstructuren, om standaard-producten die in varianten geleverd kunnen worden, met toebehoren enlof accessoires. In dit deel van het artikel zal ingegaan worden op de betekenis van een modulaire productstructuur bij de vernieuwing van producten. Figuur 4 geeft schematisch de stappen weer van het ordervemieuwingstraject, of het ontwikkeltraject. Vanuit de marketing-afdeling en/of rechtstreeks vanuit de klant wordt de behoefte geformuleerd/gespecificeerd naar een nieuw onderdeel, module of compleet product. Een R&D-afdeling maakt vervolgens een productconcept. Deze, vooral creatieve, stap bepaalt in belangrijke mate het succes van een nieuw of vernieuwd product. Hierna kan de product- en procesontwikkeling plaatsvinden.
Figuur 4. Stappen in het ordervemieuwingstraject, of het ontwikkeltraject Idealiter gebeurt de product- en procesontwikkeling simultaan; dit versnelt de time-to-market en vergroot de mogelijkheid voor een efficiënte en effectieve fit tussen productontwerp en productieproces. In de praktijk zal de ruimte voor het vernieuwen van het productieproces veelal beperkt zijn: nieuwe producten zullen vooral met bestaande productiemiddelen gemaakt moeten worden. Dit feit benadrukt het belang van het betrekken van een productieafdeling in het productontwikkeltraject. Nadat het nieuwe onderdeel, module of product is ontwikkeld vindt een proefproductie plaats. Bij een goedkeuring van het product, wordt het opgenomen in het assortiment van het bedrijf en vormt het een (onderdeel van een) bestaand product waarvoor klanten nog ‘slechts’ het orderverwerkingstraject (zie figuur 3) hoeven te doorlopen. Bij productvernieuwing kan onderscheid gemaakt worden tussen incrementele vernieuwingen en innovaties. Bij incrementele vernieuwingen wordt uitgegaan van het bestaande product en wordt gezocht naar verbeteringen. Bij innovaties zal het gehele productconcept ter discussie staan en zijn compleet nieuwe oplossingen voor het voldoen aan de productfuncties/specificaties denkbaar. Tabel 2 geeft aan op welke wijze een modulaire productstructuur de time-to-market beïnvloedt in het geval dat een bedrijf incrementele vernieuwingen wil realiseren. Een belangrijk element hierbij is de keuze van de module (modules) die in aanmerking komt (komen) voor een vernieuwing.
5
Tabel 2. De betekenis van een modulaireproductstructuur voor de time-to-market bij incrementele vernieuwingen. Versnellingsmethoden
De rol van een modulaire productstructuur
Het vereenvoudigen van activiteiten
De complexiteit van het ontwikkelen van (clusters van) modules is kleiner dan de complexiteit van het ontwikkelen van een geheel nieuw eindproduct. Deze gereduceerde complexiteit vereenvoudigt het ontwikkelproces. Er kan een klein, multidisciplinair, team aan het werk gezet worden bij het ontwikkelen van verbeteringen aan een (groep van) module(s). Verantwoordelijkheden kunnen duidelijk aangegeven worden. Hiermee kan de noodzakelijke communicatie-arbeid beperkt worden.
Het elimineren van vertragingen
De (ontwikkel- )verantwoordelijkheden kunnen bij modulaire productstructuur duidelijker gealloceerd worden. In het vorige punt is reeds aangegeven dat een ontwikkelteam per (cluster van) module(s) samengesteld kan worden met duidelijke verantwoordelijkheden. Dit voorkomt vertragingen door competentiekwesties.
Het elimineren van stappen
Door de relatieve onafhankelijkheid van modules is het niet nodig om het geheel te testen bij een vernieuwing van één of enkele modules.
Het versnellen van activiteiten
Kleine ontwikkelteams (zie eerder punt) zijn in staat om sneller tot resultaten te komen dan grotere teams.
Het parallel uitvoeren van stappen
Een modulaire productstructuur biedt de mogelijkheid om verschillende (clusters van) modules simultaan te ontwikkelen. Het ontwikkeltraject kan relatief eenvoudig gedecomponeerd worden. In vele bedrijven worden de productmodutes in aparte productielijnen geproduceerd; m.a.w. productiemiddelen worden niet voor meer dan één module ingezet. Dit biedt een goed uitgangspunt voor een simultane ontwikkeling van product en productieproces.
Het kan lastig zijn om marketing-of klantenwensen te alloceren bij één module. Vaak zijn productspecificaties gerelateerd aan meer dan één module, met name in het geval dat klantenmodules niet overeenkomen met productiemodules. Belangrijk in dit soort situaties is dat de relaties tussen de verschillende modules onderkend worden en tot uiting komen in de organisatie van het incrementele vemieuwingsproces. Figuur 5a geeft een voorbeeld van hoe de modules gerelateerd kunnen zijn aan de gewenste productspecificaties. Figuur 5b, die ontstaan is na een clusteroperatie van matrix 5a, laat zien dat er twee samenhangende clusters van modules zijn die relatief onafhankelijk en parallel ontwikkeld zouden kunnen worden. Voor elk van de clusters zou een eigen ontwikkelteam samengesteld kunnen worden. Ten aanzien van de ontwikkeling van modules G en J (in module-cluster-2) is er sprake van grensoverschrijdende aspecten; specificaties 7 en 4 worden respectievelijk ook door deze twee modules bepaald, terwijl deze specificaties binnen het verantwoordelijkheidsgebied van module-cluster- 1 ligt. Hierover zullen duidelijke communicatie-afspraken gemaakt moeten worden.
6
Figuur 5 Module-specificatiematrix Figuur 5 laat zien hoe de gewenste specificaties samen kunnen hangen met verschillende modules. Hiermee is slechts een deel van de samenhang tussen de modules aangegeven. Alvorens ontwikkelteams parallel bezig kunnen gaan met incrementele verbeteringen, zullen duidelijke interface-afspraken gemaakt moeten worden; immers, de modules zullen in een eindproduct geassembleerd moeten worden. De in figuur 5 gerepresenteerde module-specificatie matrix komt overeen met de module-activiteiten matrix van Kusiak en Park (1990). Zij delen het gehele ontwerpproces (van een complex product) op in kleinere activiteiten, zoals reliability analyse, stijl-vorm analyse, functionele analyse en risico analyse, die, al dan niet, voor meer dan één module uitgevoerd moeten worden. Deze activiteiten zijn gerelateerd aan productspecificaties. Kusiak en Park benadrukken de voordelen van het decomponeren van de moduleactiviteiten matrix; dat is het maken van een blokdiagonale structuur. Belangrijke voordelen zijn: (i) de organisatie kan op clusters van activiteitenlmodules worden ingericht, (ii) er kunnen activiteiten onderscheiden worden die parallel uitgevoerd kunnen worden, (iii) de ontwerptaak wordt minder complex, en (iv) een eenvoudiger beheersing van het ontwerpen kan gerealiseerd worden. Tabellen 1 en 2 geven aan dat een modulaire productstructuur een belangrijke bijdrage kan leveren aan het verkorten van de time-to-market bij bestaande producten en bij het incrementeel vernieuwen van producten. Anders is het gesteld indien een bedrijf streeft naar een complete innovatie van het eigen product. Hierbij stelt het bedrijf de gebruikte modulaire productstructuur ter discussie. Dit zal niet eenvoudig zijn; vooral niet indien de oude productstructuur ‘diep’ in het bedrijf is doorgedrongen. Een modulaire productstructuur biedt vele voordelen (zie tabellen 1 en 2). Bij het denken over een complete productinnovatie zal derhalve, idealiter, ook de gewenste modulaire productstructuur aan de orde komen. Dit vormt een essentiële fase in het ontwikkelproces die de nodige tijd en onderzoekingen vergt. Eerst na de keuze van modules kan begonnen worden met het daadwerkelijke ontwerpen. Het is denkbaar dat het initiële productontwikkelingstraject meer tijd in beslag zal nemen bij de keuze voor een modulaire productstructuur. TOT SLOT Dit artikel geeft aan dat een modulaire productstructuur mogelijkheden biedt tot het reduceren van de time-to-market, met name indien er sprake is van bestaande producten met klantspecifieke elementen en bij incrementele productveranderingen. Een modulaire
7
productstructuur kan een blokkade zijn indien een bedrijf zoekt naar een complete productinnovatie. LITERATUUR Hoeksta, Sj. en J.H.J.M. Romme, Op weg naar Integrale Structuren, Kluwer Deventer, 1985. Kusiak, A. en K. Park, ‘Concurrent Engineering: Decomposition and Scheduling of Design Activities’. Int.J.Prod.Res., vol. 28, no. 10, pp. 1883-1990, 1990. Milison, M.R., S.P. Ray, en D. Wilemon, ‘A Survey of Major Approaches for Accelerating New Product Development’, J.Prod.lnnov.Manag, no.9, pp. 53-69, 1992. Schmenner, R.W., ‘The Merit of Making Things Fast’, Sloan Management Review vol. 30, no.1 (Fall 1988, pp. 11-17). Starr, M.K., ‘Modular Production, a New Concept’, Harvard Business Review, vol. 43, no.6, pp. 131-142, 1965.
8
