Ranpak voerde verregaande standaardisatie in en profiteert nu met flexibiliteit in ontwikkeling en service

Met standaardisatie en focus op betrouwbaarheid wist verpakkingsmachinebouwer Ranpak zijn activiteiten op vele fronten te verbeteren. De ontwikkeltijd en lead-times zijn nu korter en standaardisatie draagt tevens bij aan de zelfvoorzienendheid van klanten.

René Raaijmakers

Het in 1974 opgerichte Ranpak uit Heerlen begon met papieren vul- en beschermmaterialen voor verpakkingen. In de decennia daarna groeide de pionier uit tot marktleider in wat tegenwoordig heet paper based in the box packaging. Consumenten komen het kreukelpapier en de papieren luchtkussens in vele varianten tegen in de pakketten van internetwinkels.

‘Enerzijds creëren we zoveel mogelijk volume, anderzijds bieden we bescherming’, zegt Paul Spronken, productmanager bij Ranpak. Dat doet het bedrijf ook voor de professionele toepassingen: van elektromotoren tot motorblokken, alles kan met papieren cushioning pads betrouwbaar worden verpakt.

De keuze voor papier is strategisch: Ranpak doet geen plastic. ‘Alles moet recyclebaar zijn, duurzaam of biologisch afbreekbaar. Op basis van die filosofie breiden we ons productportfolio uit, onlangs nog met een oplossing die levensmiddelen twee dagen lang koel houdt.’

Aangemoedigd door de e-commerce-trend, besloot Ranpak in 2017 een Frans bedrijfje uit Lyon te kopen dat hoogte-reductiemachines op de markt bracht voor het einde van de verpakkingslijn. De apparaten krijgen via een rollerband per minuut vijftien dozen die zojuist zijn gevuld. De inhoud verschilt, de machine bepaalt de hoogte van de spullen en sluit het karton daarna op maat af.

Voor wat betreft de Franse machines was Ranpaks plan om die in zijn wereldwijde verkoopkanalen op te nemen. Maar na de koop drong het in Heerlen snel door dat het niet zo simpel was – ook niet vanwege de culturele verschillen. ’Binnen een jaar stelden we vast dat, als wij tevreden klanten wilden, we beduidend meer moesten doen dan alleen apparaten verkopen.’

Ontwikkeling en productie naar Heerlen

Ranpak besloot daarop de hele ontwikkeling en productie naar Heerlen te halen. Dat was overigens vrij eenvoudig, want het Franse bedrijf was in feite een handelsorganisatie die de volledige ontwikkeling inclusief fabricage uitbesteedde aan een supplier. ‘We stelden vast dat we een eigen machine moesten ontwikkelen, volledig door ons engineeringteam ondersteund, met techniek van de gewenste kwaliteit’, aldus Spronken.

In Limburg had Ranpak al een engineeringteam met vooral mechanici voor zijn papiermachines. ‘Die machines vouwen, perforeren, snijden, dat soort dingen’, verklaart Spronken. ‘Vanwege de veelheid aan bewerkingen hadden onze technici al ervaring met maatwerk.

Het engineeringteam werd naar een hoger niveau getild. ‘Een grote stap, maar ook een leertraject’, zegt Noël Ritzen, die bij Ranpak de engineeringsafdeling van de divisie Automation leidt. ‘In onze papierconverters zaten plc’s met acht ingangen en acht uitgangen en daar hield het mee op.’ Het bedrijf slaagde erin om mensen aan te trekken met affiniteit voor mechatronica.

Terwijl de Fransen vooral maatwerk leverden en enkele handenvol machines per jaar verscheepten, zette het engineeringteam van Ranpak in op hogere volumes en standaardisering. Dat leidde tot de Cut’it!-EVO-machine. Spronken: ’Aanvankelijk was bij ons elke machine uniek. Dat betekende voor de verpakkingsmachines vooral aanpassen aan de doosmaat van de klant. Daar werd de hardware, mechatronica en software op aangepast.

95 procent standaard

De technici brachten dat terug tot grofweg drie maatvoeringen. Spronken: ’We kunnen nu elke machine bouwen met 95 procent standaard onderdelen. De software is een kwestie van parameters aanpassen.’ Standaardisatie maakt groeien makkelijker. ‘Als je op grotere schaal gaat produceren, dan zijn de voordelen meteen zichtbaar.’

Voor de besturing, decentrale I/O en interfaces besloot Ranpak één leverancier te kiezen, waarbij de keuze viel op Beckhoff. ‘Ranpak heeft specifiek voor Beckhoff gekozen, vanwege de openheid van Ethercat en pc-gebaseerde besturing’, zegt Stijn de Bruin van Beckhoff.

De serviceorganisatie profiteert ook van deze verregaande standaardisatie. ‘Ze kunnen veel eenvoudiger ondersteuning bieden en hebben makkelijker toegang tot reserveonderdelen’, zegt Spronken. ‘In het verleden hadden we in het aftersalestraject een behulpzame engineer nodig om de problemen bij een klant op te lossen. Nu hebben we een 24/7-hotline waarbij teams in Europe en de VS het stokje van elkaar overnemen om ruim vijftig landen te bedienen.’

Transformatie naar serieproducent

Standaardisering zorgt ervoor dat Ranpak in de afgelopen jaren transformeerde van klein bedrijf, waar een kleine groep mensen enkele machines per jaar op maat maakten, naar een fabrikant van seriemachines. ‘Wij produceren op het moment tot elf machines tegelijk. Dat betekent goede werkinstructies, perfecte tekeningen en schaalbare software.’ Standaardonderdelen op voorraad stelt Ranpak in staat om seriemachines binnen een half jaar te leveren. ‘We verkopen er jaarlijks vijftig.’

Dat bij Ranpak de klassieke disciplines mechanica, elektro en software bij elkaar in een ruimte zitten, ziet Ritzen als een groot voordeel. ‘We hebben een hele gezonde samenwerking, de lijnen zijn kort.’

Alle mechanische onderdelen zoals freesdelen en gelaste frames worden in Heerlen geconstrueerd en bij verschillende toeleveranciers gemaakt. De machines worden bij Ranpak geassembleerd en gecontroleerd. ‘Toelevering van subsystemen is in principe mogelijk, maar doen we nog niet’, zegt Ritzen.

Ranpak investeerde de afgelopen tijd veel in zijn softwareplatform en coding-standaarden. ‘De basis, zoals de HMI, is voor alle machines gelijk. We hoeven voor verschillende functionaliteiten slechts lichte aanpassingen te doen. Software-standaarden helpen om de machines snel te ontwikkelen, te servicen en meer’, aldus Spronken.

‘Beckhoff heeft als voordeel dat het een vrij breed scala aan producten heeft, zoals besturingen op allerlei niveaus’, zegt Ritzen. ‘We hebben nu een machine in ontwikkeling die eenvoudiger is. Daar kunnen we toe met een goedkopere besturing, terwijl we nagenoeg dezelfde software kunnen gebruiken. In weer een andere machine zitten veel meer gecoördineerde bewegingen. Die is een stuk spannender qua software, maar ook daarvoor kunnen we hetzelfde softwareplatform gebruiken met wel een krachtigere embedded pc.’

Meeliften op geavanceerde technologie

Door standaardonderdelen in te kopen lift Ranpak mee op de ontwikkeling van geavanceerde subsystemen waaraan bij Beckhoff grote specialistische teams werken. Spronken geeft als voorbeeld de lineaire geleidingen die Ranpak voorheen zelf ontwierp. ‘Nu kopen we dat in. Het verhoogt de betrouwbaarheid, want je kan uitgaan van een kwaliteitsniveau. Dat maakt je eigen ontwikkeling een stuk sneller en de time to market korter.’

Niet alleen handig, soms ook noodzakelijk. Spronken noemt nieuwe Europese wetgeving die strengere eisen stelt aan de hoeveelheid lucht in verpakkingen. ‘Vroeger zouden we drie jaar moeten uittrekken om daarvoor een innovatief machineconcept te ontwikkelen. Die tijd hebben we niet meer, maar door veel slimmer te ontwikkelen hoeft het ook niet meer.’

Beckhoff’s ingebouwde OPC UA-server is een ander voorbeeld van geavanceerde techniek van de plank. ‘Dat helpt ons om analytics uit te voeren en rapporten te produceren. We zien precies hoe de machines bij klanten presteren, wat hun inzet of beschikbaarheid is, tot en met de fouten en mogelijke oorzaken. Wij gebruiken het om op onderhoud te sturen en om klanten over training te adviseren’, aldus Spronken. ‘Hierdoor konden we onder meer zien dat het overgrote deel van de klanten in de avonddienst veel meer problemen heeft dan in de dagdienst, terwijl de machines dezelfde zijn. Daaruit concludeerden onze klanten bijvoorbeeld dat ze hun mensen moesten bijscholen.’

Benchmarken ligt ook voor de hand. ‘We zien dat specifieke klanten een beduidend betere beschikbaarheid heeft dan anderen. Voor ons speelt dan de spannende vraag: ligt dat aan de klant, of aan de machine? Het is ons in ieder geval duidelijk dat we er zowel onze eigen producten mee kunnen verbeteren als de performance bij de klant.’

Typische e-commerce-onderneming in garage

Het overgrote deel van Ranpaks klanten zit in de e-commerce (kader). Het zijn typisch ondernemingen met veel kennis van IT en internet. Ze weten alles van Google, conversie en online gebruiksvriendelijkheid. Als ze de garage uitgroeien dan gaan ze met pallet, karretjes, magazijnen en barcodescanners werken. En als ze over de duizend pakjes per dag schieten, gaan ze nadenken over een verpakkingsmachine. ‘Daarmee komen ze voor het eerst in aanraking met geautomatiseerde hardware’, zegt Spronken.

Om dit soort klanten goed te kunnen bedienen moest Ranpak door een forse leercurve, vertelt Spronken. ’Hoe goed je onderhoudscontracten ook zijn, als die machine stilstaat bij een klant in de kop van Noord-Holland, dan is het toch drie uur rijden. We moeten klanten dus helpen om zelf kleine problemen op te lossen, zodat ze binnen tien minuten weer verder kunnen.’

Daarvoor startte Ranpak een customer-empowermentprogramma. Spronken: ‘In het verleden was het voor dit soort bedrijven bij wijze van spreken voldoende als iemand een lamp kon verwisselen. Nu hebben ze iemand nodig die aandacht en liefde heeft voor zo’n machine. Die de techniek begrijpt en weet hoe hij de boel kan onderhouden, zodat het meerdere jaren zonder problemen loopt.’ Ritzen: ‘De basis moet goed zijn. Als er dan toch iets fout gaat, kan het wel of niet aan ons liggen. Maar het gaat erom dat de klant zo snel mogelijk weer verder kan.’

Compleet nieuwe HMI

De laatste jaren is ook hard gewerkt aan gebruikersgemak. ‘We wilden de interface standaardiseren voor al onze machines. Daarvoor zijn we nu in de afrondende fase van een compleet nieuwe HMI. Uitgangspunt is een eenvoudige bediening’, zegt Spronken. Hij zegt dat ook de uitstraling belangrijk was. ‘Beckhoff biedt daar best veel mogelijkheden in, vergeleken met anderen. Het ziet er gewoon goed uit. De komst van gebruiksvriendelijke gadgets als de iPhone heeft de lat hoog gelegd. Ook mensen die aan de machine staan verwachten dat soort gebruikersgemak.’

Ook onderhoudbaarheid staat hoog op de wensenlijst van klanten. ‘Onze machines zijn in vergelijking met die van concurrenten veel beter toegankelijk, beduidend makkelijker schoon te maken en makkelijker te onderhouden.’

Klanten willen het verpakkingsproces in de gaten kunnen houden. Dus moet het inwendige zichtbaar zijn. ‘Dat soort wensen en eisen verzamelen we bij klanten ter plekke. Het is vooral goed luisteren. Onze afnemers willen een nette machine zien. Die kennis nemen we mee. Voor een propere machine moet je overal goed bij kunnen om het schoon te maken. Niet voor niets heeft hij grote transparante deuren. We werken met random verpakkingen en het kan altijd zijn dat er een keer iets misgaat. Dus willen klanten controle. Als de operator alles kan overzien, is het makkelijker om de kwaliteit te waarborgen.’

Ritzen: ‘Ook onze engineers gaan naar klanten om de verhalen te horen. Pas als ze op de stoel van de klant gaan zitten begrijpen ze hoe hij de machine ervaart en wat er daadwerkelijk nodig is. Dan zijn ze ook beter instaat om op basis daarvan technische oplossingen te bedenken.’

Met servotechniek efficiënter ontwikkelen

Ook Beckhoffs aandrijftechniek bespaart Ranpak veel ontwikkeltijd. ‘De componenten zijn doorgaans servogeoriënteerd. Dat stelt ons in staat om beter te optimaliseren dan met gangbare aandrijvingen. Servotechniek heeft inherente terugkoppeling over de positie en daardoor kunnen we veel directer en preciezer aansturen. In onze machines gebruiken we het onder meer om de versnelling te doseren. Bijvoorbeeld om te voorkomen dat de inhoud van de doos verschuift. Zo zijn we met servotechniek veel beter in staat om te bepalen wat er eigenlijk in het hele proces gebeurt. Dat maakt de ontwikkeling beheersbaar en biedt een snelle time-to-market. Ook geeft het minder onderhoud’, aldus Spronken.

‘Slimme mechanismes en heel specifieke bewegingscurves kun je met een servocontroller gewoon programmeren. Productontwikkeling is daarmee veel sneller klaar in vergelijking met oudere concepten waar je beduidend meer in eigen mechatronicaontwikkeling moet investeren. Dus dat was voor ons ook wel een eyeopener.’

Ranpak maakt ook veel gebruik van Beckhoffs decentrale I/O, moduleblokken waar alle sensoren en actuators samenkomen en die via een busverbinding in verbinding staan met de besturing. Dat reduceert de montagetijd. ‘Daarmee kunnen we ook sub-assembly’s, functionele eenheden, los van de machine opbouwen en op voorraad houden’, zegt Spronken. ‘Dat zorgt ervoor dat we meerdere machines tegelijk kunnen opbouwen als het nodig is.’

Time-to-market verkorten

Standaardisatie helpt ook om de time-to-market van nieuwe projecten te verkorten. ‘We hebben een machine die de hoogte van dozen reduceert, maar we hebben ook andere projecten in de pijplijn om ons portfolio uit te breiden.’ Daar helpt standaardisatie in software en standaard beschikbare onderdelen. Ritzen: ‘Ook voor een nieuw machineconcept wil je dat onderdelen snel leverbaar zijn. Deels hebben we ze op voorraad, maar we kijken ook naar componenten waar we nog niet mee vertrouwd zijn. Daar wil je goed advies, vanuit Beckhoff in dit geval. Als we een prototype maken, willen we er snel achterkomen of het werkbaar is. Dus moeten speciale producten snel beschikbaar zijn. Mijn collega’s vertellen me dat dat een sterk voordeel is van Beckhoff.

De engineers bij Ranpak ervaren een flexibele opstelling van Beckhoff. ‘Zeker bij het doorontwikkelen. Als we nieuwe dingen willen proberen zoals nieuwe softwaremodules, dan geeft Beckhoff goede support, maar ze doen ook niet moeilijk over licenties. Ze zeggen gewoon: probeer het maar eens, kijk maar of het voor jullie toepasbaar is, zonder verplichtingen. Onze technici kunnen binnen het portfolio van Beckhoff aan dingen proeven. Als het niet toepasbaar is, doen ze gewoon een stapje terug.’

Dit artikel is tot stand gekomen in nauwe samenwerking met Beckhoff.