Ökat kapacitetsutnyttjande genom minskning av störningseffekter i produktion Increasing capacity utilization through reducing effects of disturbances in production Kandidatarbete i Industriell ekonomi VIKTOR BAKKER MATHILDA GÄRDESMED ANTON JOHANNESSON TOBIAS KARLSSON JOSEFIN KOPPEL NILS THYLÈN Institutionen för Teknikens ekonomi och organisation Avdelningen för Supply and Operations Management CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Göteborg, Sverige 2017 Kandidatarbete TEKX04-17-16 i Förord Det här kandidatarbetet utfördes under våren 2017 under avdelningen för Supply and Operations Management vid institutionen Teknikens ekonomi och organisation. Studien genomfördes på uppdrag av vår kontaktperson, en driftchef på SKF i Göteborg, och med handledning från Robin Hansson, teknologie doktor vid Teknikens ekonomi och organisation. Vi vill tacka vår kontaktperson för förtroendet att utföra denna studie, för ett bra samarbete och för en givande utmaning. Kandidatgruppen vill också rikta ett stort tack till de anställda på SKF som har varit mycket hjälpsamma och tillmötesgående. Vi vill även tacka vår handledare Robin Hansson för ett engagerat arbete, samt Per Medbo, tekniklektor vid teknikens ekonomi och organisation, för handledning inom datorsimulering. Chalmers Tekniska Högskola Göteborg 2017-05-12 ii Sammandrag En produktionslina på SKF AB har produktionsstörningar som sänker produktiviteten. Störningarna medför variationer i både output och utnyttjandegrad, vilket beror på frekventa och tidsomfattande maskinställ och oplanerade produktionsstopp. Syftet med studien är att ge förslag på hur effektiviteten kan ökas för en produktionslina på SKF, det vill säga hur deras output per tidsenhet kan ökas genom att minimera effekten av produktionsstörningar. För att uppfylla studiens syfte har projektets fokus varit att undersöka hur ökad buffertkapacitet, ändrade monteringsrutiner, reducerade ställtider samt att sätta en minsta tillåtna partistorlek påverkar produktionslinans output. För att få en bra förståelse över produktionslinans flöden och problem genomfördes tidigt under studien flertalet intervjuer med anställda på produktionslinan samt tillhörande chefer. Parallellt med att förstå produktionslinan genomfördes en litteraturstudie som omfattade den teori som krävdes för att identifiera störningar inom produktionslinan, hantera och analysera insamlade data samt för att kunna identifiera möjliga lösningar för produktionslinan. Litteraturstudien beskriver teori inom områdena produktionsplanering, olika sätt att mäta produktion på, standardiserat arbetssätt samt hållbar utveckling inom industrier. Efter att ha förstått problemsituationen och grunderna i tillhörande litteratur utfördes en datainsamling. Insamling av data gjordes och ytterligare semistrukturerade intervjuer genomfördes med anställda på produktionslinan, dessutom användes dataregister som kompletterades med tidtagning. Utifrån insamlade data och teori från litteraturstudien togs en simuleringsmodell fram som användes som analysverktyg. Faktorer togs fram utifrån teoristudier samt intervjuer och med hjälp av simuleringsmodell analyserades sedan samspelseffekter mellan dessa. Efter avstämning med SKF gjordes därefter en fördjupning av utvalda faktorer. Resultaten visar att en utökad buffertkapacitet med 150 stycken platser kan ge en outputökning inom intervallet 2,6 till 6,6 procent. Detta resultat har avvägts mot att öka buffertkapaciteten till 75 stycken platser eftersom det kräver avsevärt mindre plats på produktionslinan och det medför ändå en ökning av outputen inom intervallet 2,0 till 5,5 procent. Studien har även undersökt ställtidsreduktion stegvis mellan 10 till 60 procent. En reducering med 10 procent ger en outputökning inom intervallet 2,6 till 3,2 procent och när reduceringen ökar till 60 procent uppnås en outputökning inom intervallet 16,5 till 21,6 procent. Mellan 10 och 60 procents ställtidsreduktion uppvisas ett linjärt samband mellan ställtidsreducering och outputökning. Resultaten av att stegvis öka minsta tillåtna partistorlek från 100 till 1000 stycken gav vid en partistorlek på 100 stycken effekt mellan 1,1 och 1,8 procent och när partistorleken ökades till 1000 stycken blev effekten mellan 19,6 och 26,2 procent. Studiens resultat har lämnats över till SKF för vidare arbete och tros ha goda möjligheter att öka outputen för den studerade produktionslinan. iii Abstract A production line at SKF AB experiences disturbances in the production, lowering its productivity rate. The disturbances create variations in both output and utilization rate, which are caused by frequent and time consuming setup times and unplanned production stoppages. The purpose of the study is to give recommendations about how to increase the efficiency of the production line, that is how to increase its output per time unit by minimizing the effect of the disturbances. To fulfil the purpose of the study the project has chosen to study how increased buffer capacity, change in routines of assembly, reduced setup time and setting a lowest allowed batch size affects the output of the production line. To get a good understanding of the flow and the problems of the production line several interviews were held at an early stage, with the employees of the production line and its managers. Parallel with creating an understanding for the production line a literature study was done. The study aimed to cover theory necessary to identify disturbances in the production line, managing and analysing gathered data and how to find possible solutions. This theoretical framework describes theory within the subject of production planning, different methods for measuring production, standardised work routines and sustainable development within industries. After understanding the problem situation and the basis of the literature a data collection was executed. Collection of data was done from additional semi-structured interviews with employees at the production line, data from registers and a manual measurement of operation times. Based on collected data, the analysis of it and theory a simulation model was created which was used as a tool for analysis. Factors were analysed based on theoretical studies and interviews, by using the simulation model interaction effects were analysed. After a meeting with SKF an extended study was done with a more thorough look at some factors, specified together with SKF. The results from the study of increasing the buffer capacity to 150 spaces was an output increase within the interval of 2.6 to 6.6 percent which. This result has been compared to increasing the buffer capacity to 75 spaces since this requires much less space, but still increases the output by between 2.0 to 5.5 percent. The study also looked at the results from a reduction in setup time in steps between 10 to 60 percent. A reduction of 10 percent in setup time gives an increase in output in the interval of 2.6 to 3.2 percent and a reduction of 60 percent leads to an increase in output in the interval of 16.5 to 21.6 percent. Between 10 and 60 percent of setup time reduction the output increases linearly. The results of incrementally increasing the minimum allowed batch size from 100 to 1000 products resulted at a batch size of 100 products in an effect between 1.1 and 1.8 percent and when the batch size increased to 1000, the effect was between 19.6 and 26.2 percent. The result of the study has been presented for SKF for future work and is believed to have good opportunities to increase the output for the studied production line. iv Terminologi Orden i listan nedan kursiveras vid första förekomst i rapporten. Buffertkapacitet: Utrymme i buffert som gör att produkter tillfälligt kan lagras. Cykeltid: Den tid det tar för en process att bearbeta en komponent. Driftchef: Ledare för ett skiftlag inom produktion. Driftsuppföljning: Avstämning som sker efter varje arbetsskift. Effekt (kapitel 6): Ett mått på hur stor förändring som fås vid ett faktorförsök. En-faktor-i-taget-försök: En simuleringskörning där endast en faktor analyseras. Faktor: En förändring som testas i en simuleringsmodell. Faktorförsök: Förbättringsförslag testas och jämförs med varandra. FIFO: Förkortning för uttrycket First In-First Out och betecknar ordning av produkter i lina och buffert. Flaskhals: Den process som begränsar produktionstakten. Kritiska gränser: Ett begrepp för att bestämma vilka värden som ligger inom intervallet för slumpmässig effekt. Nedströms: De processer som ligger senare i produktionslinan än processen som studeras och alltså bearbetar produkten senare. Operatör: Arbetar på produktionslinan och utför de arbetsuppgifter som hör till produktionen. Tillsammans utgör ett antal operatörer ett skiftlag. Parti: Mängd av en viss produkt som tillverkas i en serie. PIA: Förkortning för uttrycket Produkter-i-Arbete. Produkt: Ett enskilt objekt som genomgår processer. Produktgrupp: Olika typer av objekt där produkterna kan skiljas åt med avseende på dimensioner och funktioner. Produktionslina: Produktionslayout där produkterna går in i direkt efterföljande processer. Produktionstekniker: Ansvarar för driftsuppföljning och effektivisering av produktionsprocesser. Produktvariant: Objekt med små skillnader, exempelvis tolerans, inom en produktgrupp. Samspelseffekt: Mått på hur faktorer påverkar varandra. System: Definierat område med vissa specifika förutsättningar och företeelser. Uppströms: De processer som ligger tidigare i produktionslinan än processen som studeras och alltså bearbetar produkten tidigare, vilket medför konsekvenser för senare produktionsled. Uppvärmningstid: Tiden som simuleringsmodellen körs innan data börjar samlas in från den. v Innehållsförteckning 1 Inledning 1 1.1 Bakgrund över problembilden 1 1.2 Studiens syfte och frågeställningar 2 1.3 Avgränsningar 2 1.4 Disposition 3 2 Teoretiskt ramverk 4 2.1 Produktionsplanering 4 2.1.1 Struktur för produktionsplanering 4 2.1.2 Theory of Constraints 5 2.2 Olika sätt att mäta produktion 7 2.2.1 Kapacitetsnivåer 7 2.2.2 Overall Equipment Effectiveness 8 2.2.3 Little’s lag 9 2.3 Standardiserat arbetssätt 9 2.4 Orsaker till låg effektivitet 10 2.4.1 Blockering och svält 10 2.4.2 Maskinhaveri och maskinavbrott 11 2.4.3 Maskinställ 11 2.4.4 Variationens inverkan 12 2.5 Hållbar utveckling 13 2.6 Tillämpning av teori 14 2.6.1 Hantering av teori för att besvara frågeställning angående buffertkapacitet 14 2.6.2 Hantering av teori för att besvara frågeställning angående monteringsrutiner, ställtidsarbete samt partistorlek 16 3 Metod 17 3.1 Datainsamling 17 3.1.1 Intervjuer 18 3.1.2 Insamling av produktionsdata 19 3.2 Litteraturstudie 21 3.3 Analys 21 4 Produktionsförutsättningar 23 4.1 Företagsbeskrivning 23 4.2 Produktbeskrivning 23 4.3 Beskrivning av produktionsflöde 24 4.3.1 Inner- och ytterringarnas parallella linor 24 4.3.2 Ihopläggning, tvättning, mätning och montering 26 4.3.3 Slutdelen 26 4.3.4 Ställ 27 4.4 Rutiner inom skiftlag 27 5 Analys av produktionslinan utifrån intervjuer och teori 29 5.1 Analys av placering och funktion för utökad buffertkapacitet 29 5.2 Analys av monteringsrutiner 30 5.3 Analys av hur ställtidsarbete påverkas av rutiner och kompetens 31 5.4 Analys av minsta tillåtna partistorlek 32 5.5 Sammanfattning av intervjuanalys inför simuleringsstudie 33 vi 6 Simuleringsstudie och analys av förändringsförslag 35 6.1 Framtagning av simuleringsmodell 35 6.1.1 Definition av systemet och konceptuell modell 36 6.1.2 Skapande av simuleringsmodell 36 6.1.3 Programmässiga detaljer 39 6.2 Datainsamling och hantering 41 6.2.1 Sortering och hantering av insamlade data 42 6.2.2 Analys av inhämtade data 42 6.2.3 Generering av fördelningsfunktioner 44 6.3 Kvalitetssäkring av simuleringsmodell 45 6.3.1 Validering och verifiering av simuleringsmodell och data 45 6.3.2 Förenklingar av modell 46 6.3.3 Hantering av slumpmässiga fel 47 6.4 Användning av simuleringsmodellen 48 6.4.1 Faktorförsök 48 6.4.2 Beskrivning av faktorer för faktorförsök 1–3 49 6.4.3 Analys och resultat av faktorförsök 1–3 50 6.4.4 Fördjupad analys av ställtidsreduktion, partistorlek, buffertkapacitet 55 7 Diskussion 59 7.1 Diskussion av vald metod och gjorda avgränsningar 59 7.2 Diskussion av utökad buffertkapacitet 61 7.3 Diskussion av förändringar i monteringsrutiner, ställtidsarbete och minsta tillåtna partistorlek 62 8 Slutsats 64 8.1 Svar på frågeställningarna 64 8.2 Rekommendation 65 Litteraturförteckning 66 Appendix A - intervjumallar 69 A.1 Intervju med uppdragsgivare: 2017-01-23 69 A.2 Intervju med två operatörer: 2017-01-23 69 A.3 Intervju med en produktionstekniker: 2017-02-27 69 A.4 Intervjumall för samordnare i skiftlagen: 2017-03-02 samt 2017-03-21 70 1 1 Inledning Studien grundar sig i en förfrågan från SKF AB, hädanefter benämnt SKF, om att ta fram förslag på hur effekter av produktionsstörningar kan reduceras för att öka outputen för en av företagets produktionslinor i Göteborg. 1.1 Bakgrund över problembilden Verkstadsindustrin, som är en typ av tillverkningsindustri, har sedan början av 1900-talet utgjort en stor del av den svenska industrin och ett antal svenska företag har dominerat bland de världsledande företagen (Landguiden, 2016). Av de större industriföretagen använder sig en stor del av produktionsstrukturen löpande band, som innebär att de olika processerna är sammanlänkade och har en bestämd följd. För att minimera beroendet mellan de olika processerna kan olika typer av buffert införas mellan processerna för att på så sätt reducera effekterna av eventuella produktionsstörningar (Matta, 2005). Enligt Vonderembse et al. (2010) har det skett stora förändringar på industrimarknaden under de senaste årtiondena, i dagens samhälle måste industriföretag kunna hantera globaliserad konkurrens, snabbrörliga marknader samt allt kortare produktlivscykler för att anses konkurrenskraftiga. Det här är en utmaning för många företag, framförallt för företag som funnits på marknaden en längre tid då det kräver stora omställningar för att tillfredsställa kundens behov. Det är viktigt för företag att kontinuerligt arbeta med att hålla hög konkurrenskraft. Ett sätt för att åstadkomma detta är att förbättra produktiveten, det vill säga förhållandet mellan det som kommer ut från produktionen (eng. output) och det som tillförs produktionen (eng. input). En äldre produktionslina på SKF upplever problem med störningar i produktionen. Dessa störningar resulterar i variationer i output och i utnyttjandegrad av produktionslinan. Orsakerna till dessa störningar beror på flertalet problem som exempelvis långa och frekventa maskinställ samt oplanerade stopp som till exempel maskinavbrott och materialbrister. Bekymren beror särskilt på flaskhalsen i produktionslinan, vilken begränsar systemets produktion och är extra utsatt vid störningar nedströms i produktionsflödet. Flaskhalsens känslighet för störningar beror främst på att det i dagsläget inte finns tillräcklig buffertkapacitet efter flaskhalsen vilket resulterar i att produktionsflödet genom flaskhalsen stoppas vid störningar nedströms i flödet. Variationer i output och utnyttjandegrad beror även på att produktionslinan har frekventa och tidskrävande maskinställ som resultat av att det är många produktvarianter som körs i relativt små partier. Produktionslinan är uppdelad i tre på varandra följande delar, där den mittersta delen utgörs av manuell montering och de två övriga utgörs av ett automatiserat bearbetningsflöde. Monteringen kräver ett flertal operatörer som utför arbetet och om inte ett standardiserat arbetssätt används kan variationer i produktivitet och utnyttjandegrad uppstå, men likväl kvalitetsbrister i arbetet (Rubenowitz, 2004). Samma sak gäller för hela produktionslinan, där variationer påverkar produktivitet och 2 utnyttjandegrad om de bestämda rutinerna ej följs, vad gäller exempelvis maskinställ och montering. På grund av ovanstående beskrivna situation har ansvarig driftchef för produktionslinan på SKF efterfrågat en lösning på hur effekten av deras produktionsstörningar kan reduceras. 1.2 Studiens syfte och frågeställningar Studien avser att ge förslag på hur effektiviteten kan ökas för en produktionslina på SKF, det vill säga öka output per tidsenhet genom att minimera effekten av produktionsstörningar. För att uppfylla studiens syfte kommer dessa frågeställningar att besvaras: • Hur kan ökning av buffertkapacitet reducera effekten av produktionsstörningar och öka produktionslinans output per tidsenhet? • Hur kan förändringar i monteringsrutiner, ställtidsarbete och minsta tillåtna partistorlek öka produktionslinans output per tidsenhet? 1.3 Avgränsningar Endast en produktionslina kommer att studeras och avgränsningen orsakas av att linan är unik och de förbättringsförslag som ges kommer vara situationsanpassade. Kostnader för att implementera eventuella förbättringsförslag är inte i fokus efter överenskommelse med SKF. Det kommer därför inte genomföras någon djupare kostnadsanalys, men förslagen ska vara rimliga ur ett kostnadsperspektiv. Vidare gäller för projektet att det till stor del bortser från materialförsörjning av produktionslinan då det för studien inte fanns möjlighet att påverka eller förändra faktorer utanför linan. Endast effekterna av materialbrister har undersökts och därmed inte dess orsak. Tidsramen för studien har ytterligare satt avgränsningar, vilket ger till följd att omfattningen av den datainsamling som gjordes påverkats. Vad gäller produktionsplanering har projektgruppen inte fått resurser avsatta från Supply- Chain-avdelningen på SKF, vilka är de som planerar produktionen. Projektgruppen kan därför inte påverka planeringsarbetet under studien, utan kan endast undersöka de effekter som produktionsplaneringen medför. Exempel på sådana effekter är frekventa omställningar av maskiner. Slutligen har även en avgränsning gjorts med avseende på hur studien förhåller sig till produktionslinans kvalitet. Projektgruppen avser inte att kolla på kvalitet vad gäller produkter, underhåll eller maskiner. Motiven för avgränsningen utgår från att ett sådant arbete är av omfattande grad och kräver ingående arbete i stora delar av verksamheten (Ahuja & Khamba, 2008), vilket inte ryms inom projektets ramar. 3 1.4 Disposition Direkt efter detta inledande kapitel följer det teoretiska ramverket där aktuell litteratur för studien beskrivs samt redogör för vilken teori som har använts som verktyg för studien. Efter det teoretiska ramverket följer ett kapitel om metod, där redovisas hur arbetet har utförts samt vilka metoder som har använts för att uppnå studiens syfte. Olika typer av datainsamlingar gjordes i form av intervjuer, registerdata och tidtagning för att ytterligare fördjupa förståelsen, dessa granskas närmre i detta kapitel. Därefter följer en beskrivning av de produktionsförutsättningar som projektet utgår från. Kapitlet inleds med en företagsbeskrivning samt en produktbeskrivning av de produkter som företaget producerar, följt av en flödesbeskrivning av den studerade produktionslinan. Rapportens fortsättning berör den data som samlades in genom intervjuer samt hur denna förhåller sig till teorin. Efterkommande kapitel tar upp hur den verkliga produktionslinan har omvandlats till en simuleringsmodell, samt hur modellen har använts. Resultaten från intervjuer och simulering jämförs och diskuteras därefter med fokus på följderna för SKF. I rapportens sista kapitel redovisas projektets slutsatser och studiens frågeställningar besvaras. 4 2 Teoretiskt ramverk Följande kapitel har för avsikt att ge en teoretisk förståelse för de problem som analyseras i studien. Teoriavsnittet ligger därför till grund inför kommande analysavsnitt (se kapitel 5 och 6) samt de förslag som läggs fram som förbättringsåtgärder. Kapitlet består av avsnitt som behandlar olika produktionsplaneringsmetoder, metoder för mätning av produktion, standardiserat arbetssätt, olika orsaker till låg effektivitet samt en beskrivning av hållbar utveckling. Slutligen ges en sammanfattning på hur teorin tillämpas i studien. 2.1 Produktionsplanering Produktionsplanering är de administrativa arbetsuppgifter som säkrar resurser för att produktion ska kunna ske (Law, 2016). Planeringen berör resurser som till exempel material och arbetskraft. Syftet med planeringen är att förädla resurser under ett högt resursutnyttjande och planen anger vad, när och i vilka kvantiteter som företagets produkter ska tillverkas för att sedan kunna levereras på utsatt tid (Jonsson & Mattsson, 2016). 2.1.1 Struktur för produktionsplanering Stora tillverkande företag skiljer ofta på de olika typer av planering som sker, Jonsson och Mattsson (2016) har valt att dela in dessa olika typer i fyra kategorier. Författarna beskriver fyra olika nivåer där planeringen skiljer sig åt beroende på vilket objekt som planen berör samt hur detaljerad planen behöver vara. De fyra nivåerna som författarna beskriver är sälj- och verksamhetsplanering, huvudplanering, orderplanering och detaljplanering. Jonsson och Mattsson (2016) skriver att den högsta planeringsnivån i hierarkin, sälj- och verksamhetsutveckling, har en planeringshorisont på ungefär 1–2 år och att planeringen berör produktgrupper. Sälj- och verksamhetsplanen utgår från kundens prognostiserade efterfrågan. För att möjliggöra produktion och bemöta kundens efterfrågan bryts sedan sälj- och verksamhetsplanen ner till huvudplanering (Jonsson & Mattsson, 2016). Inom ramarna för huvudplanering ligger planläggning av vilka produkter som ska ingå i de tidigare bestämda produktgrupperna och tidshorisonten är ½-1 år. Vidare sägs att även huvudplaneringen bryts ner till en mer detaljerad plan vilket då resulterar i en orderplanering. Orderplaneringen är en plan för de artiklar som ingår i produkterna och planeringshorisonten är ungefär 1–6 månader lång. Den lägsta planeringsnivån med högst detaljeringsgrad kallas detaljplanering. Denna nivå har ett tidsperspektiv på 1–4 veckor och planeringen rör de processer och operationer som tillverkar artiklarna. Den sistnämnda nivån, detaljplaneringen, är på grund av sin höga detaljeringsgrad en nivå som planeras om dagligen. Detaljplaneringen tar hänsyn till den tillgängliga kapaciteten och omfattar fördelning av order och resurser i fabriken (Jonsson & Mattsson, 2016). På grund av att detaljplaneringen inte bryts ner i en mer detaljerad plan är det här en nivå som i folkmun ofta kallas produktionsplanering. För att förstå hela 5 produktionsplaneringen krävs dock en förståelse för samtliga planeringsnivåer då dessa beror av varandra. 2.1.2 Theory of Constraints Enligt Goldtrat et al. (2004) bör definitionen av ett produktionssystems prestation baseras på systemets output per tidsenhet. Theory of Constraints (ToC) är ett tillvägagångssätt för produktionsplanering som fokuserar på att optimera systemet efter dess flaskhals istället för utnyttjandet av resurser (Law, 2016). Law (2016) beskriver ett systems flaskhals som den arbetsprocess med längst cykeltid då det är den processen som bestämmer produktionens takt. Grundtanken bakom teorin är att öka företagets vinst genom att öka outputen för en process eller operation (Slack, et al., 2013). Slack et al. (2013) beskriver produktionens prestation utifrån den svagaste länken, det vill säga flaskhalsen, och menar att ToC innebär att ett högt resursutnyttjande för varje enskild maskin inte ska vara i fokus eftersom systemets output ändå begränsas av flaskhalsens kapacitet. Flaskhalsen kan vara en fysisk begränsning i systemet, exempelvis en maskin, men det kan också vara de mer administrativa delarna av arbetet som exempelvis beslutsfattande. Metoden består av fem steg som kontinuerligt ska upprepas för att den begränsande processen ska kunna optimeras. Stegen i metoden är enligt Slack, et al (2013): 1. Identifiera produktionssystemets begränsning (flaskhals) 2. Ta reda på hur resursen kan användas optimalt och fatta därefter beslut om hur det ska genomföras 3. Underordna alla andra resurser efter flaskhalsen 4. Förbättra flaskhalsen tills att den inte längre är systemets begränsning 5. Återgå till punkt ett Det femte steget, att återgå till punkt ett, beror på att förekomsten av en flaskhals aldrig kan elimineras utan endast flyttas inom systemet (Slack, et al., 2013). När en operation eller process inte längre är systemets flaskhals blir den nya svagaste länken en flaskhals. Det är därför viktigt med kontinuerligt förbättringsarbete. För att uppnå det jämna och synkroniserade flöde som ToC eftersträvar krävs att flaskhalsen aldrig tillåts arbeta på en lägre nivå än sin fulla kapacitet. Det är därför viktigt att flaskhalsen alltid prioriteras och att exempelvis buffertlager tillåts för att produktionsflödet genom flaskhalsen ska kunna maximeras (Slack, et al., 2013). Ett buffertlager, även kallat buffert, beskrivs som en plats där råmaterial, produkter-i- arbete (PIA) eller färdiga produkter förvaras mellan två processer (Law, 2016). En nackdel med buffertområden är att fler produkter binds upp i den pågående produktionen (Law, 2016). Detta leder exempelvis till högre kapitalbindning, längre genomloppstid och att defekta komponenter upptäcks senare på grund av tidsförskjutningen (Liker, 2013). En längre genomloppstid innebär även att företag som tillverkar mot kundorder får en längre ledtid ut mot kund. Stora fördelar finns däremot om buffertsystemet utformas 6 optimalt vad gäller placering och storlek eftersom frikopplingen av processerna kan leda till högre output och lönsamhet (Nahas, et al., 2014). Drum-Buffer-Rope För tillämpning av ToC används termen Drum-Buffer-Rope (DBR), där dragmetod (eng. pull) används för materialanrop och tillverkning (Darlington, et al., 2014). Metoden baseras på systemets status, vilket innebär att en process producerar eller anropar material på begäran från en nedströms process. Syftet med dragmetoden är att matcha produktionsflödet med efterfrågan. DBR är enligt Darlington et al. (2014) en av de mest använda metoderna för att tillämpa ett dragsystem (se Figur 2:1). Trumman är den process i systemet som bestämmer takten för hela produktionen, det vill säga trumman är systemets flaskhals. Darlington et al. (2014) skriver att trumman ska vara den enda schemaläggningspunkten eftersom den avgör intäktsströmmarna. Den andra delen, bufferten, är produkter placerade i mellanlager före trumman. Bufferten säkerställer att trummans produktion kan fortsätta i en förutbestämd tid trots att en process uppströms stannar eller havererar. Storleken på bufferten beror därför av hur stor risken för stopp är för de processer som ligger uppströms trumman i produktionslinan. Istället för att bestämma buffertens storlek utifrån antal komponenter bestäms den utifrån täcktid, vilket innebär att bufferten täcker för en beräknad tid. Repet, som är den sista komponenten, kopplar samman produktionssystemets inflöde med trumman. Detta innebär att det är repet som reglerar inflödet och avgör om en ny arbetstimme kan påbörjas i systemet utan att bufferten blir för stor (Darlington, et al., 2014). En tillämpning av DBR innebär exempelvis att PIA kan minska, vilket är önskvärt då ett högt PIA leder till högre kapitalbindningskostnader och dessutom kräver större arbetsytor. Darlington et al. (2014) menar dock att de största fördelarna är minskning av genomloppstiden samt en ökning av lageromsättningshastigheten. Fördelarna som metoden för med sig är därmed viktiga för företag som har svårt att leverera i tid. Figur 2:1 Illustration av drum-buffer-rope med inspiration från Slack et al. (2013) 7 2.2 Olika sätt att mäta produktion Mätning av produktion är ett svårhanterat område där definitionerna för olika jämförelsebegrepp är många (Jonsson & Lesshammar, 1999). Ofta används ord som till exempel effektivitet, produktivitet och output, men utan relevant definition saknas relevans för det studerade objektet och sammanhanget. Det första begreppet som presenteras under det här avsnittet är kapacitetsnivåer, vilket är ett mått på kapacitetsutnyttjande. Därefter följer en beskrivning av Overall Equipment Effectiveness (OEE) som också är ett mått baserat på kapacitet, men som även tar hänsyn till tid, hastighet och kvalitet. Avsnittet avslutas sedan med en kort beskrivning av Little’s lag. 2.2.1 Kapacitetsnivåer Det finns många mått på kapacitet, två vanliga mått för ett tillverkande företag är maskintimmar eller mantimmar. Kapaciteten för exempelvis en maskingrupp kan delas upp i olika nivåer för att tydligare åskådliggöra tillgänglig kapacitet (Jonsson & Mattsson, 2016). Maximal kapacitet innebär att produktion sker dygnet runt, hela året för en maskingrupp eller produktionsenhet. Oftast sker inte produktion dygnet runt utan mycket tid försvinner av olika anledningar och maximal kapacitet ger således inte någon information om vad kapaciteten faktiskt är. Genom att subtrahera bort tid som inte är planerad att användas eller inte kommer kunna användas erhålls den faktiska kapaciteten, nettokapaciteten, för maskingruppen eller enheten enligt Jonsson & Mattson (2016). Nedan (Figur 2:2) visas hur nedbrytning från nominell kapacitet till nettokapacitet går till. Den produktionslina som studeras på SKF använder liknande kapacitetsnivåer för att beräkna sin effektivitet. Nettokapaciteten, tiden som linan faktiskt producerar, vilket även kallas värdeadderande tid, dividerat med nominell kapacitet för linan är effektivitetsmåttet som används. Figur 2:2 Beskrivning av de olika delarna av maximal kapacitet med inspiration från Jonsson & Mattsson (2016) 8 2.2.2 Overall Equipment Effectiveness OEE är en välanvänd metod som bedömer effektivitet hos operationers utrustning (Slack, et al., 2013). Enligt Slack et al. (2013) mäts effektiviteten bäst utifrån de tre beståndsdelarna tid, hastighet och kvalitet. Tiden (A) är den tid som utrustningen är tillgänglig för värdeadderande tid. Hastigheten (P), eller genomloppshastigheten, är den hastighet som utrustningen producerar produkter. Kvaliteten (Q) är de produkter som inte är defekta i förhållande till det totala antalet producerade produkter. Därmed kan OEE beräknas för dessa tre begrepp utifrån följande formler (Ahuja & Khamba, 2008): 𝑂𝐸𝐸 = 𝐴𝑣𝑎𝑖𝑙𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦 𝐴 ∗ 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑒𝑓𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠 𝑃 ∗ 𝑅𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑞𝑢𝑎𝑙𝑖𝑡𝑦 (𝑄) 𝐴 = 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑇𝑖𝑚𝑒 − 𝐷𝑜𝑤𝑛𝑡𝑖𝑚𝑒 𝐿𝑜𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑇𝑖𝑚𝑒 𝑃 = 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑒𝑑 𝑎𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 𝑂𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖n𝑔 𝑡𝑖𝑚𝑒 𝑇ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒 𝑡𝑖𝑚𝑒 𝑄 = 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑒𝑑 𝑎𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 − 𝐷𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡 𝑎𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 𝑃𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑒𝑑 𝑎𝑚𝑜𝑢𝑛𝑡 Ahuja och Khamba (2008) hävdar att användandet av OEE för benchmarking, där en jämförelse med konkurrenter och bäst-i-klassen avdelningar sker, ger förutsättningar för att realisera noll haverier, defekter, maskinstopp, olyckor och utsläpp (Smith & Hawkins, 2004). Att enbart klassificera OEE som teori för mätning ger därför en förminskning av verktygets styrka. Det handlar inte om att fokusera på det slutgiltiga procenttalet för OEE utan de bakomliggande faktorerna och att kunna förbättra dessa. För att ytterligare förstå OEE och de påverkande faktorerna visar Figur 2:3 processen och de berörda områdena. Figuren tydliggör hur de kapacitetsbegrepp som presenterades i avsnitt 2.2.1 kan uttrycktas i termer av tid samt hur tiden minskar genom sex förluster. Figur 2:3 Fördelning av sex förlusterna över måtten tillgänglig tid (A), hastighet (P) och kvalitet (Q). Illustration med inspiration från Slack et al. (2013) 9 2.2.3 Little’s lag Little’s lag beskriver sambandet mellan genomloppstid, cykeltid och PIA (Slack, et al., 2013). Genomloppstid för ett system är enligt Slack et al. (2013) den totala tid det tar för input att gå igenom systemet till dess att det blir output. Cykeltid är tiden för hur ofta en produkt lämnar systemet och PIA är alla produkter som befinner sig någonstans i produktionsprocessen. Sambandet mellan de tre faktorerna framgår i följande ekvation: 𝐺𝑒𝑛𝑜𝑚𝑙𝑜𝑝𝑝𝑠𝑡𝑖𝑑 = 𝐶𝑦𝑘𝑒𝑙𝑡𝑖𝑑 ∗ 𝑃𝐼𝐴 Ekvationen är användbar för att undersöka en produktionsprocess, där en sista faktor kan beräknas om övriga två är kända. Sambandet visar på att ett system med lång genomloppstid leder till högt PIA, vilket innebär att mycket kapital binds upp. Lång genomloppstid kan ha stor inverkan på ett system (Johnson, 2003). Prognoser över vad som ska produceras måste ske tidigt, vilket ökar risken för att prognosen inte är korrekt. Produktionen blir även mindre flexibel och kan ha svårt att snabbt möta förändringar i kundorder. Vidare kan även kvalitet och kostnad påverkas negativt av långa genomloppstider enligt Johnson (2003). 2.3 Standardiserat arbetssätt Ett standardiserat arbete kan beskrivas som den för närvarande bäst kända metoden att utföra ett arbete på. Almström et al. (2012) menar att det i svenska tillverkande företag finns stor potential för produktivitetsförbättringar och att dessa kan tas tillvara på genom standardiserat arbetssätt. Författarna menar att det genom standardisering går att öka produktiviteten, det vill säga öka produktionens output per tidsenhet med samma mängd input. Standardiserat arbetssätt förknippas ofta med lean produktion och innebär att anställda med samma arbetsuppgifter anammar det för närvarande bästa arbetssättet (Martin & Bell, 2011). Martin och Bell (2011) hävdar att de arbetssätt som standardiseras inom produktion ofta är av upprepande karaktär. Emiliani (2008) beskriver att fördelarna med standardiserat arbete är många om de framtagna standarderna följs korrekt. Exempel på nyttor som uppkommer är förbättrad kvalitet, stabilitet (det vill säga förutsägbara produktionsutfall), insyn i avvikelser, processkontroll och uppmuntran till kontinuerlig förbättring. För att ett standardiserat arbetssätt ska anses hålla hög klass är det viktigt att hålla det uppdaterat, det vill säga att det ständigt sker förbättringar (Martin & Bell, 2011). Emiliani (2008) skriver vidare att det är många, framför allt anställda, som missförstår vad metoden egentligen innebär och syftar till. De ser det som ett tvingande och oföränderligt sätt att arbeta på snarare än en uppmuntran till kreativitet (Emiliani, 2008). För att sedan mäta produktiviteten i arbetet menar Almström et al. (2012) att produktivitet kan brytas ner i delarna Metod, Prestation och Utnyttjandegrad (MPU). Metod beskriver hur arbetet genomförs och hur nära den ideala cykeltiden som produktionen befinner sig (Almström, et al., 2012). Prestation utgår från Method-Time-Measurement, vilket är en metod som uppskattar tidsåtgången för manuellt arbete baserat på standardtider 10 (Almström, 2015). Prestationsdelen kan därför övergå 100%. Den sista delen, utnyttjandegrad är den del av den planerade tiden som produktion utför det som är planerat. 2.4 Orsaker till låg effektivitet Låg effektivitet för ett automatiserat produktionsflöde kan härledas till exempelvis blockering, svält, maskinavbrott, maskinhaveri, maskinställ eller variation i produktionen. Glock (2013) skriver att tillförlitlighet på ett produktionsflöde är av stor vikt för att kunna möta kundens krav vad gäller tid, kvalitet och kostnad. I en tillverkande produktion där fel uppstår frekvent minskar tillförlitligheten och på sikt kan det leda till längre leveranstider, försämrad kvalitet och högre tillverkningskostnader (Glock, 2013). För att skapa en djupare förståelse kring de nämnda stopporsakerna beskrivs dessa nedan tillsammans med lösningar. 2.4.1 Blockering och svält Det finns främst två situationer för ett automatiserat produktionsflöde som orsakar stopp: blockering (eng. blockage) och svält (eng. starvation) (Wu & Zhou, 2002). Blockering innebär att en maskin inte kan mata ut färdigbearbetade komponenter på grund av att efterliggande maskin har en längre cykeltid alternativt att den står still eller att efterliggande buffertlager är fullt och saknar utrymme. Wu och Zhou (2002) beskriver vidare att följden av en blockering är att maskinerna placerade före den process som blockerar flödet inte kan bearbeta nya komponenter, vilket sänker produktiviteten. Produktivitet beskrivs här som den totala mängden färdiga produkter samt den nedlagda arbetstiden i förhållande till den totala mängden råmaterial och den tillgängliga arbetstiden, det vill säga output dividerat med input (Frankel & Kendrick, 2016). Den andra orsaken till stopp benämns svält vilket av Wu och Zhou (2002) beskrivs som en maskin som inte har försetts med nya komponenter. Maskinen i fråga har matat ut en färdigbearbetad komponent, men har inte tilldelats någon ny. Svält kan därför vara en följd av blockering uppströms i flödet eller materialbrist. Den stora skillnaden på blockering och svält är att en blockering stoppar produktionen uppströms och en svält förhindrar produktion nedströms i flödet (Matta, et al., 2005). Som tidigare nämnt ökar uppkomsten av blockering risken för svält senare i produktionsflödet. Detta innebär att varje maskins tillstånd påverkar resterande delar av produktionsflödet eftersom blockering- och svältfenomen då kan orsaka flödesavbrott för hela systemet. Matta et al. (2005) menar att en buffert som placeras mellan två maskiner frikopplar dessa, vilket minskar risken för stopp. Genom frikoppling minskar beroendet mellan maskinerna vilket möjliggör olika cykeltider och/eller tillåter tillfälliga avbrott. 11 2.4.2 Maskinhaveri och maskinavbrott Ett produktionsstopp orsakat av ett maskinfel kan enligt Sana och Chaudhuri (2010) klassificeras på två olika sätt. Det första benämns maskinhaveri och innebär att produktionen inte kan återupptas förrän inneliggande maskinkomponenter har reparerats. Den andra typen av maskinfel kallas maskinavbrott och innebär att produktionen kan återupptas direkt efter att en betydligt mindre reparation har skett. Det är därmed främst reparationstiden som skiljer de båda stoppen åt. Det tar alltså längre tid att reparera ett maskinhaveri än ett maskinavbrott, väntetiden på reparatör ej inräknad (Sana & Chaudhuri, 2010). Författarna menar att fel hos maskiner som orsakar avbrott eller haveri inte sker planerat och därför kan anses inträffa slumpmässigt. Orsak till varför fel hos maskiner uppstår beror på den specifika maskinen, men studier visar på att äldre maskiner tenderar att haverera oftare än nyare maskiner (Kiran, et al., 2013). Maskinavbrott innebär en stor effektivitetsförlust för tillverkningen och genom att reducera den stillastående tiden kan OEE förbättras (Kiran, et al., 2013). För att minska tiden som produktionen står still kan maskinerna exempelvis genomgå underhåll (Sana & Chaudhuri, 2010), vilket enligt Ahuja och Khamba (2008) bör innebära återställande, förebyggande och förbättrande åtgärder. Kiran et al. (2013) skriver även att maskinfel kan förebyggas genom analys av data för hur många timmar som processerna står still samt när det händer och varför. Shingo (1984) menar att ett vanligt sätt att gardera sig mot maskinhaverier är att använda reserver av material i produktionen, det vill säga buffertar. Tillämpning av buffert är ett av de sju spill (eng. waste) inom lean produktion och därför menar Shingo (1984) att en visuell kontroll är bättre. Genom att visualisera när en maskin har stannat, exempelvis med hjälp av en ljustavla, blir det tydligt för operatörer och arbetsledare när problem uppstått. Shingo (1984) skriver vidare att den visuella kontrollen tydliggör betydelsen av att hålla maskinerna i gott skick. 2.4.3 Maskinställ Traditionellt tillverkas produkter i olika partistorlekar där varje parti består av en variant. En produktionslina som producerar olika varianter av en produkt kan behöva byta verktyg i maskinerna mellan de olika partierna, det vill säga göra ett maskinställ (Low, et al., 2014). Den totala ställtiden är den tid det tar från att en variant lämnar maskinen tills dess att nästa variant kan börja bearbetas i samma maskin (Shingo, 1984). Shingo (1984) menar att den totala ställtiden består av förberedelse, huvudoperation och spilltid. Spilltiden kan bero på personlig tid, som till exempel rast, eller icke-personlig tid som exempelvis kan innebära att operatörerna behöver hämta material. En produktionslina som producerar många olika varianter behöver i planeringen ta hänsyn till de frekventa maskinställen, vilket gör planen mer komplex (Filla, 2016). Långa ställtider har en direkt negativ inverkan på kapaciteten då det hindrar maskinen från att producera, vilket minskar den totala outputen per tidsenhet (Low, et al., 2014). Att reducera den totala tiden för maskinställ är därför önskvärt. 12 Filla (2016) kategoriserar maskiners ställ i två delar: inre och yttre ställ. Yttre ställ beskrivs kunna genomföras samtidigt som produktionslinan är i drift medans inre ställ kräver att linans produktion stannar upp. Shingo (1984) beskriver hur ställtiden kan reduceras genom att de yttre och inre ställen separeras och sedan omvandlas. Genom att identifiera vilka förberedelser som kan utföras parallellt med det pågående arbetet kan tiden för huvudoperationen, det vill säga det inre stället, kortas ner (Shingo, 1984). Hill och Samaddar (2007) beskriver hur tidigare studier kring vad resultatet efter en ställtidsreducering är inte alltid stämmer överens. Författarna menar att det finns en generell uppfattning om att ställtidsreducering minskar PIA, men att den uppfattningen inte nödvändigtvis stämmer överens med verkligheten. Hill och Samaddar (2007) menar att en reducering av ställtiden kan leda till antingen en förbättring eller försämring av PIA. Avgörande för resultatet är hur stora variationerna är mellan de olika produktställtiderna. En variationsminskning av ställtiden gynnar emellertid inte enbart den produkt vars ställtid som reduceras, utan är även till nytta för övriga produkter i flödet (Hill & Samaddar, 2007). Författarna menar därför att en ställtidsreducering ofta relateras till positiva effekter, men att variationerna mellan de olika ställtiderna behöver minska för att önskade resultat ska uppnås. 2.4.4 Variationens inverkan Variation kan ha stor påverkan på producerande system och kan uppkomma på grund av ett stort antal faktorer menar Slack et al. (2013). En del av faktorerna har tidigare behandlats, exempelvis haverier (se avsnitt 2.4.2) och skillnader i monterings- och operationstider (se avsnitt 2.3). Variationer kan även uppkomma till följd av att ankomsttider av material och komponenter inte är konstanta exempelvis beroende på förseningar samt informationsflödena mellan aktörer i systemet. I ett system med hög variation i ankomsttider kommer tiden för produkter som väntar på att processas växa mot oändlighet när studerat objekt (viss process eller helt system) närmar sig 100 procents kapacitetsutnyttjande. Om variationen minskas kan förhållandet mellan väntetid och kapacitetsutnyttjandet förbättras (se Figur 2:4) och den tänkta kurvan, som indikerar relation mellan kapacitetsutnyttjande och väntetid, flyttas diagonalt neråt höger längs pilens riktning. Med lägre variation kan systemet således ha ett högre kapacitetsutnyttjande med lägre medelväntetider. Lägre variation kan även leda till kortare ledtider, högre leveranssäkerhet, jämnare och bättre kvalitet samt högre produktivitet (Mapes, et al., 2000). 13 Det finns flera tillvägagångssätt att minska variationen på enligt Mapes et al. (2000). Bättre efterföljning av produktionsplaner och försöka att minska antalet oplanerade ändringar är en möjlighet. Exempelvis görs detta genom att dela produktionsplaner med leverantörer och kunder, med följden att osäkerhet och spekulation mellan dessa minskas. Andra tillvägagångssätt är att minska variationen i processerna själva. Dels kan variation i processtid minskas men även variation i output. Variationer i processtider mellan olika aktiviteter kan hanteras med att buffertar placeras mellan processerna, men det förlänger genomloppstiden och hanterar inte variationer i genomloppstid menar Mapes et al. (2000). Vid förbättringar avseende dessa aspekter finns alltså stora vinster att göra med resultatet att systemet presterar mer stabilt. 2.5 Hållbar utveckling Begreppet hållbar utveckling presenterades för första gången i Brundtlandrapporten (Brundtland, 1987) och innebär att den nuvarande resursförbrukningen inte ska riskera kommande generationers möjlighet att uppfylla sina behov. Tre olika perspektiv brukar kopplas till begreppet: ekonomisk, social samt ekologisk hållbarhet. Det görs ingen avvägning mellan dessa perspektiv utan alla tre behövs för att en hållbar utveckling ska kunna uppnås. Ekonomisk hållbarhet kan enligt Brundtlandrapporten tolkas som ekonomisk tillväxt medan bra livsförhållanden och biologisk mångfald kan vara en representativ tolkning av de två övriga perspektiven. För att kunna mäta de ekonomiska och sociala perspektiven på nationell nivå kan Human Development Index (HDI) användas, vilket precis som bruttonationalprodukten mäter ett lands välstånd. En stor skillnad är dock att HDI även tar hänsyn till livslängd, utbildningsnivå samt levnadsstandard (Stanton, 2007). För att mäta dessa perspektiv hos ett företag kan istället arbetsmiljön och ekonomisk tillväxt studeras. Figur 2:4 Relationen mellan kapacitetsutnyttjande och antalet väntande produkter med inspiration från Slack et al. (2013) 14 Rubenowitz (2004) skriver bland annat om arbetsmiljön och hävdar då att både fysiska påfrestningar och den psykosociala arbetsmiljön påverkar den upplevda arbetsmiljön. Fysiska påfrestningar innebär exempelvis att ergonomiska problem upplevs. Ergonomi innebär att arbetsförhållandena utformas på ett sätt där risken för ohälsa och olycksfall minimeras (Arbetsmiljöverket, 2016). För att få en socialt hållbar arbetsmiljö är det viktigt att arbetsplatsen anpassas för alla arbetstagare, oavsett kön, längd eller förutsättningar. Rubenowitz (2004) nämner också att för att uppnå en socialt hållbar utveckling krävs det även att en människas utvecklingsförlopp kan fortskrida och att de anställda känner behovstillfredsställelse av arbetet. Behovstillfredsställelse kan enligt Rubenowitz (2004) uppnås genom exempelvis en känsla av påverkan på arbetsplatsen eller känslan att utvecklas som individ. Rubenowitz (2004) menar också att arbetsvidgning (eng. job enlargement) är viktigt på en arbetsplats för att undvika suboptimering av resurser. Arbetsvidgning beskrivs av författaren som decentraliserad kunskap, det vill säga en minskad grad av specialisering. För att mäta den ekonomiskt hållbara utvecklingen kan tillväxten undersökas, men det är även viktigt att ta in ett bredare perspektiv på den ekonomiska utvecklingen. Frågor som om företaget ska satsa på nya affärsidéer eller flytta produktionen spelar in här. Det är också viktigt att balansera fokus på att driva in mer intäkter och att reducera på verksamhetens kostnader (Xue, et al., 2012). Tidigare i avsnitt 2.1.2 nämndes det att en buffert leder till ökad kapitalbindning. Jonsson och Mattsson (2016) beskriver att det är viktigt att mäta värdet på effekterna som en kapitalbindning leder till för att kunna utvärdera kapitalbindningens värde för företaget. Detta för att uppnå ekonomisk hållbar utveckling vid framtida beslut. 2.6 Tillämpning av teori I det här avsnittet presenteras en sammanställning av hur teorin tillämpas för att uppnå studiens syfte och svara på frågeställningarna. Avsnittet är indelat efter de två frågeställningarna och under respektive del presenteras de olika teoriavsnitten med en kort sammanfattning samt en beskrivning av respektive tillämpningsområde. Båda delarna sammanfattas och förtydligas i varsin figur. 2.6.1 Hantering av teori för att besvara frågeställning angående buffertkapacitet För att kunna besvara frågeställningen som berör hur en utökning av buffertkapaciteten kan reducera störningseffekterna på den studerade produktionslinan inleds studien med en undersökning av hur behovet för en buffert ser ut. SKF har sedan tidigare identifierat en flaskhals för produktionen och för att skapa en förståelse för systemet och den identifierade flaskhalsen görs en datainsamling parallellt med litteraturstudien. Under litteraturstudien identifieras begreppet ToC, vilket under avsnitt 2.1.2 anges vara en metod för produktionsplanering anpassad efter flaskhalsen. Metoden tar upp fem steg, men av avgränsande skäl i avsnitt 1.3 behandlar inte studien alla steg. Identifikationen av 15 en flaskhals innebär steg ett och studien ämnar därför att fokusera på steg två och tre. Fjärde steget ges utrymme i rapportens slutdelar och sista steget kvarstår som framtida utmaning. Som en del av ToC fortsätter avsnitt 2.1.2 sedan med teori om DBR-metoden som pekar på fördelarna med att placera en buffert uppströms systemets flaskhals. Teorin om DBR används därför som hjälpmedel för att avgöra var en buffert kan placeras på den studerade produktionslinan. För att på ett enkelt sätt beräkna hur lång tid produktionen står still i vissa processteg används teori ur Little’s lag. Eftersom teorin beskriver sambandet mellan PIA, genomloppstid samt cykeltid kan data som samlas in från flaskhalsen räknas om till den verkliga tiden för produktionsstopp i processer nedströms flaskhalsen. Genom att beräkna tiden för ett produktionsstopp kan även en ungefärlig uppfattning skapas för vilken buffertkapacitet som krävs för att täcka det beräknade stoppet. För att skapa förståelse för data som samlas in studerades kapacitetsnivåer och OEE, vilka liknar varandra, men har olika fokusområden. Kapacitetsnivåer mäter kapacitetsutnyttjandet och OEE mäter detsamma men med hänsyn till tid, hastighet och kvalitet. OEE anses tack vare de ingående parametrarna som ett lämpligt verktyg att använda vid skapande av riktlinjer för vilka avgränsningar som bör göras vid datainsamlingen. Kapacitetsnivåer överensstämmer i högre grad med det mått som SKF i dagsläget använder och det används därför i studien för att skapa en förståelse för data som samlas in. Figur 2:5 Sammanställning av hur teorin används för att kunna svara på frågeställningen angående en utökning av buffertkapaciteten 16 2.6.2 Hantering av teori för att besvara frågeställning angående monteringsrutiner, ställtidsarbete samt partistorlek För att kunna besvara frågeställningen som berör hur förändringar i monteringsrutiner, ställtidsarbete och partistorlek kan öka outputen per tidsenhet för linan utvecklas litteraturstudien med intressant teori samt en undersökning av hur nämnda faktorer ser ut i dagsläget på SKF. Analys av de standarder som finns på SKF görs utifrån teori inom standardiserat arbetssätt. Begreppet innebär per definition att den i dagsläget bäst kända metoden att utföra ett arbete på tillämpas. Dessa standarder tillsammans med arbetsmiljö kan sedan analyseras ur ett hållbart perspektiv. Arbetsmiljön beskrivs i avsnittet som en tvådelad faktor och delas upp i fysiska påfrestningar och psykosociala arbetsmiljön. Vad gäller arbetssätt tillämpas det på den studerade produktionslinan både automatiserad produktion och manuellt arbete. Båda dessa arbetssätt, i kombination med de empiriska studier som görs, är därför intressanta för en fortsatt diskussion. Frågeställningen hanteras även utifrån ToC och påståendet att inga andra processer ska blockera flaskhalsen, vilket därmed berör exempelvis rutiner. Precis som under den första frågeställningen tillämpas teori för kapacitetsnivåer och OEE för att skapa en förståelse för insamlade data samt för att avgränsa den. Utöver det här studeras även teori om planeringsstruktur för att skapa en djupare förståelse för data. I avsnitt 2.1.1 där struktur för produktionsplanering beskrivs framgår det att planering sker hierarkiskt i företaget samt att det är en tidskrävande process där olika nivåer planerar med olika tidshorisonter. Dessa aspekter är användbara när projektgruppen analyserar data med avseende på produktionslogistik och planering av produktionen. Det kan också vara aktuellt att ge förslag på förändringar rörande dessa områden och då kan gruppen ta hänsyn till hur och på vilken nivå som planeringen behöver angripas av SKF. Figur 2:6 Sammanställning av hur teorin används för att kunna svara på den frågeställning som berör förändringar i monteringsrutiner, ställtidsarbete samt partistorlek 17 3 Metod Driftchefen på SKF hade till en början en tydlig tanke med projektet, vilket var att utforma ett buffertsystem för en del av produktionslinan. För att få en bra uppfattning över problemsituationen genomfördes därför redan i ett tidigt skede av arbetets gång ett antal besök på SKF för att bygga en grundlig förståelse för systemet. Att skaffa sig en tydlig och korrekt bild av nuläget på detta sätt är vitalt för att uppnå goda resultat i ett projekt enligt Musselman (1994). Besöken och analysen resulterade i att flera potentiella förbättringsförslag för projektet identifierades, dessa redovisas senare i kapitel 5. Ett viktigt komplement till resonemang byggda på teori och intervjuer var analysverktyget simulering. Som grund till simuleringen genomfördes datainsamling och teoristudier för att fördjupa kunskaper kring produktionsförutsättningar samt för att få en bättre förståelse över vilken data som ansågs nödvändig. Information om systemet och dess problem har hämtats från många olika källor med hjälp av en kombination av intervjuer och data från register. Kompletterande datainsamlingar har gjorts för data som saknades eller var bristfällig i register. För litteraturstudien har bedömning gjorts gällande källors tillförlitlighet och relevans för arbetet. En tydligare redogörelse över genomförd datainsamling, litteraturstudie samt analys av projektet följer nedan. 3.1 Datainsamling Datainsamlingen är en av de svåraste men också en av de viktigaste stegen i utförandet av en simuleringsstudie. Garbage in Garbage out (GIGO, sv. Skräp in, skräp ut) är ett begrepp som bland annat används i simuleringssammanhang (Banks, et al., 2001). Genomförs inte datainsamlingen grundligt och den insamlade data inte undersöks för exempelvis representativitet, kan resultaten från simuleringsmodellen vara felaktiga oavsett hur väl system har modellerats, hävdar Banks et al. (2001). Det finns tre datakällor i ett produktionssystem, individer, registerdata och systemet självt och olika datainsamlingsmetoder fångar in data från de olika källorna (Medbo, 1998). I projektet har alla dessa källor använts. För att få högre reliabilitet och validitet på data kan forskningsgruppen själv välja att samla in alla data istället för att förlita sig på tillgänglig registerdata. Det är dock mycket tidskrävande och vissa händelser som sker sällan, exempelvis vissa maskinhaverier, kan vara svårt att samla in tillräckligt med data för att vara representativ för systemet inom en rimlig tidsperiod. Kvalitativ och kvantitativ analys är två grundläggande undersökningsmetoder som används vid olika forskningsprojekt (Bryman, 2008). I arbetet har en kombination gjorts av kvantitativa data, data från register och tidtagning av monteringstider, samt intervjuer med anställda i produktionslinan. Genom att kombinera kvantitativa och kvalitativa data erhålls både subjektiva och objektiva data enligt Bryman (2008). Dels fås objektiva produktionsdata från register och subjektiv information fångas in i intervjuer. I intervjuerna kan det uppdagas utmaningar och problem i systemet som kanske inte framkommer i registerdata. 18 3.1.1 Intervjuer Gällande den kvalitativa analysen har ett flertal intervjuer genomförts med anställda på den studerade produktionslinan. Kvalitativa intervjuer ansågs lämpligt då de anställdas subjektiva uppfattning av linan och dess problem kunde fångas in (Bryman, 2008). Totalt genomfördes sju intervjuer varav fem med operatörer, en med driftchefen samt en med produktionsteknikern, för att bredda problemförståelsen (intervjumallar återfinns i Appendix A). Flera intervjuer hölls under projektets första veckor och ämnade orientera gruppen i systemet och dess problem. Senare intervjuer var relaterade till data som samlats in samt verifiering och validering av simuleringsmodellen. I de intervjuer som genomförts under arbetets gång har de intervjuade anonymiserats för att ingenting ska kunna kopplas till en individ och komma denne till skada. De intervjuades befattning är det enda som återges då befattningen kan vara av intresse för läsaren att känna till för att få en uppfattning om vilken kunskap personen besitter. Typ av intervjustruktur Intervjuer kan vara av olika struktur beroende på hur många frågor som har förberetts innan intervjutillfället och hur strikt frågeformuläret följs. En semi-strukturerad intervju, vilken är den struktur som använts under intervjuerna, innebär att vissa frågor har iordningställts innan intervjun, men att frågor kan tillkomma baserat på den intervjuades svar. Ordningen av frågorna kan även förändras enligt Bryman (2008). Frågorna är ofta av öppen karaktär, det vill säga att en fråga presenterar ett område och den intervjuade lyfter det som denne tycker är relevant. Intervjuaren kan sedan ställa fler djupgående frågor om något som nämns är av intresse. Denna struktur lämpades sig väl för att bygga upp en förståelse för systemet och dess problem. Urval av intervjuade De intervjuer som genomfördes har ämnat att ge en heltäckande bild av systemet och problemen. Därför har intervjuer, som nämndes i inledningen till kapitlet, hållits med anställda på flera nivåer inom produktionslinan. Flera operatörer har deltagit i intervjuer för att dessa är närmast produktionen och kan besitta information som inte produktionsledare känner till. Även driftchefen har intervjuats. Driftchefer kan ha en uppfattning om helheten och bättre överblick över systemet, vilket operatörer inte behöver ägna sig åt. Utöver det har en produktionstekniker intervjuats i samband med insamling och validering av registerdata. Intervjuerna hölls framförallt med de anställda inom skiftlaget som driftchefen är ledare för. Men för att undersöka om driftchefen har påverkat de anställda inom sitt skiftlag angående vilka problem som finns och lösningsförslag hölls även intervjuer med en anställd från varje av de totalt fyra skiftlagen. Intervjusvaren användes till att bygga upp en förståelse för hur produktionslinan fungerar, vilket beskrivs i nästkommande kapitel, 19 samt för att hitta potentiella förbättringsmöjligheter inom rutiner, arbetssätt med mera vilket presenteras i kapitel 5. Hantering av intervjumaterial Inspelning av intervjuer är vanligt för att det som sägs inte ska glömmas bort eller för att någonting inte ska misstolkas. Ofta sker även transkribering av intervjun. Transkribering innebär i intervjusammanhang att en inspelad intervju lyssnas av och skrivs ner ordagrant för att inget ska gå förlorat (Bryman, 2008). För intervjuerna som genomförts har inga inspelningar gjorts, istället har anteckningar förts, vilket enligt Bryman (2008) kan vara en alternativ metod för att inte glömma bort det som sägs. För att undvika svårigheter med att både anteckna och vara koncentrerad under intervjun deltog flera medlemmar ur gruppen vid intervjutillfällena och anteckningar fördes av mer än en person. Mail med en kort sammanfattning från intervjun skickades kort efteråt för att bekräftat att det som sagts hade uppfattats rätt. Dessa bekräftelsemail användes för intervjuer med driftchef och produktionstekniker. 3.1.2 Insamling av produktionsdata Kvantitativa data har hämtats från SKFs register och samlades in med hjälp av produktionsteknikern. Det genomfördes även en studie genom tidtagning av monteringen eftersom det saknades data för monteringstider i register. Sekretessavtalet som tecknades i början av projektet mellan studiegruppen och SKF tillåter inte att någon data som hämtats från SKF sprids. Detta gör att endast begränsad mängd data redovisas offentligt, men reella siffror används vid samtal och presentation för företaget. All publicerad data som har erhållits har förvrängts för att inte bryta mot avtalet. Insamling av registerdata Registerdata fanns tillgänglig i stor mängd och kunde utan svårighet samlas in. Eftersom registerdata var insamlad i annat syfte än för studien representerar den inte nödvändigtvis det som behövs i projektet och data kan även vara felaktiga. Detta påverkar reliabiliteten och validiteten hos data och den bör noga undersökas för vad den faktiskt visar, enligt Medbo (1998). Det finns även risk för att data är ofullständig och att data censureras, vilket innebär att data inte är helt opartiskt insamlad. Data som samlades in från register var data om haverier, stopp, ställtider, cykeltider, materialbrist, kvalitetsförluster och orderhistorik. SKF har sedan årsskiftet 2016/2017 börjat använda ett nytt affärssystem. Affärssystemet har påverkat linan kraftigt, bland annat genom att materialbrister har blivit vanligt förekommande på grund av problem med systemet. Det har fått som konsekvens att linan har lägre effektivitet vid tidpunkten för studien än innan årsskiftet. Data som samlats in från register har uteslutande samlats in innan affärssystemet implementerades, vilket följer driftchefens önskemål. Anledningen till varför registerdata från innan årsskiftet använts är att systemet fortfarande är i en inkörningsfas. SKF förväntar sig att 20 produktionslinans output återgår till samma nivåer som tidigare efter att det nya affärssystemet är inkört. Registerdata validerades genom intervjuer med produktionsteknikern och undersökning av registerdatas homogenitet (se avsnitt 6.2.2 och 6.3.1). Låg variation sett över tid är ett tecken på att data är representativ enligt Banks (1998), vilket därmed eftersöktes. Stickprov genomfördes också då det var möjligt för att stärka datavalideringen. Data om lågfrekventa händelser, exempelvis haverier eller andra sällsynta problem, var problematiska att validera med stickprov då dessa inte går att förutsäga, vilket gör det svårt att studera. Händelserna hade dock tillräcklig stor inverkan på systemet för att de inte kunnat bortses från. För denna data resonerade gruppen att det var bättre att använda tillgänglig registerdata istället för att bortse från dessa händelser. Det ansågs skapa förutsättningar för en mer verklighetstrogen simuleringsmodell och därmed mer korrekta resultat. Registerdata för linan har dock svagheten att när det sker stopp i linan förs de inte in automatiskt. Utformningen innebär att operatören i efterhand noterar vilken typ av stopp, samt hur långt stoppet varit. Tidtagning av monteringen I linans register saknades data angående monteringstider och det genomfördes därför en tidtagning för monteringen. När tidtagning av manuellt arbete utförs påverkas ofta montören. Montören kan arbeta fortare än vanligt eller kan störas av att någon övervakar arbetet och det är därför viktigt att ha i åtanke för den som mäter tiden (Zandin, 2001). I produktionslinan produceras ungefär 60 varianter och för varje variant finns olika toleranser. Monteringstiden mättes endast för en variant och för ett skiftlag, men kompletterades ytterligare och kontrollerades med stickprov vid senare tillfällen. Totalt mättes, vid första studien, ett trettiotal monteringstider för fyra operatörer. Det var inte möjligt att inom tidsramen för projektet mäta monteringstiden för alla varianter. Chung (2004) hävdar att det krävs minst 25 till 30 datapunkter för att översätta en datamängd till en teoretisk fördelningsfunktion för att användas i en simuleringsmodell, vilket användes som mål för insamlingen. Det faktum att tidtagning endast skedde för ett av skiftlagen kan ses som en svaghet. Om mätning av monteringstiden hade gjorts för alla skiftlagen skulle eventuella skillnader i monteringstid upptäckts. Att bara 30 mätpunkter samlades in och endast för en variant kan väcka frågor angående monteringstidernas representativitet. Fler tider för flera olika varianter hade kunnat ge en mer representativ fördelning för monteringstiderna, men fortfarande hade inte alla kunnat samlas in. Det genomfördes två stickprov av monteringen vid senare besök i linan då andra varianter producerades för att testa om de tider som samlats in var rimliga. Stickproverna visade på att fördelningsfunktionen som beskriver monteringstiderna behövdes justeras och förlängas med 15 procent. Monteringen har idag en mycket högre kapacitet än linans flaskhalsoperation och därför ansågs monteringstiderna inte kritiska för simuleringsmodellen. Det genomfördes som 21 komplement i detta resonemang en känslighetsanalys över monteringstidernas påverkan på modellen (se avsnitt 6.4.3). 3.2 Litteraturstudie Sökportaler som använts för litteratursökningen är Google Scholar och Chalmers biblioteks sökportal. Inläsning av litteratur har skett under hela projektets gång och varit en iterativ process. En vital del av rapporter som är grundad i teori är hantering av källkritiken. Ett vanligt tillvägagångssätt är att bedöma källor efter äkthet, samtidighet, beroende och tendens (Eriksson & Wiedersheim-Paul, 2008), vilket gjordes i projektet. Det första steget är att avgöra källans äkthet alltså att studera om källan är vad den utger sig att för att vara. Om tiden mellan det att en händelse sker och att en källa redogör för den är kort uppfylls samtidighets kriteriet. Användning av flera källor för samma ämne är ofta lämpligt, men om källorna helt bygger på varandra, det vill säga är beroende, så finns det inget värde i att eftersträva flera källor. Tendenskriterier avser att bedöma om författaren har intresse av att framställa innehållet på något speciellt sätt enligt Eriksson och Wiedersheim-Paul (2008). För att uppfylla dessa kriterier har flera oberoende källor för samma ämne eftersträvats för att skapa trovärdighet för innehållet. Att bedöma en källa utefter kriterierna som nämns ovan kan ibland vara mycket svårt. I projektet användes framförallt vetenskapliga artiklar och läroböcker eftersom dessa ofta har externa granskare innan de publiceras vilket ger en stark trovärdighet. Om en källa var tveksam gällande en eller ett par av kriterierna ovan eller om det förekom olika åsikt om källans tillförlitlighet tillfrågades handledaren för att avgöra huruvida källan skulle användas eller inte. En källa som inte uppfyllde något eller endast ett fåtal kriterier användes inte. 3.3 Analys Tidigt i projektet spenderades mycket tid på att hitta en lämplig metod för att uppnå ett trovärdigt svar på buffertutformningen. Det finns en stor mängd litteratur som beskriver hur buffertutformning i ett produktionssystem kan genomföras, speciellt analytiska metoder. En del av de analytiska metoderna berördes initialt, exempelvis Buffer Allocation Problem, vilket är en metod som genom matematik beräknar den optimala buffertstorleken (Demir, et al., 2012). Då metoden innebar avancerade beräkningar och kandidatgruppen inte hade den kompetens som krävdes valdes metoden bort. Efter att kandidatgruppen gjort ytterligare efterforskningar av systemet samt de analysverktyg som fanns tillgängliga, valdes metoden datorsimulering. Simuleringen var något som alla i kandidatgruppen hade erfarenhet av och det är även en god analysmetod för produktionssystem som ger möjlighet att bygga upp en djupare förståelse och testa potentiella lösningars inverkan på systemet (Banks, 1998). Per Medbo från institutionen för Teknikens Ekonomi och Organisation på Chalmers Tekniska Högskola har lång erfarenhet med simulering och kontaktades för att vara till hjälp med simuleringsaspekterna av projektet. 22 För att komma fram till vilka förändringar som skulle testas i simuleringsmodellen analyserades intervjumaterialet (se kapitel 5) och vägdes mot det teoretiska ramverket (se kapitel 2). Ifrån intervjuerna framkom även aspekter som inte gick eller var svåra att modellera i simuleringsmodellen, men som var intressanta förbättringsområden för produktionslinan. Dessa redogörs för i kapitel 5. I kapitel 6 redovisas sedan framtagandet av simuleringsmodellen samt de resultat som modellen gav av förändringsförslagen. Vid framtagandet av simuleringsmodellen följdes Banks (1998) modell med tydligt definierade steg. Stegen är följande: problemformulering, målformulering och beslut om resultatvariabler, konceptuell modellering, datainsamling, modellöversättning, verifiering, validering, experimentutformning, modellkörningar och genomgående dokumentering. Banks modell har även ett ytterligare steg, implementering, men detta steg utelämnades eftersom det låg utanför projektets omfattning. Simuleringsprogramvaran Simul8 användes eftersom gruppen hade tidigare erfarenhet av programmet. En avstämning hölls mellan projektgruppen och SKF, där driftchefer, produktionstekniker och operatörer deltog. Vid detta tillfälle presenterades modellen, de första resultaten samt analyserna av hur förbättringsförslagen påverkar systemet och dess output. Presentationen öppnade upp för diskussion kring faktorernas inverkan på systemet och det uppdagades då att den data som varit tillgänglig för projektgruppen inte varit komplett. Efter samtal med driftchefen erhöll projektgruppen kompletterande data för oregistrerade stopp från 2010, då dessa undersöktes av driftchefen. Enligt driftchefen anses data representativ då linan inte har genomgått några större förändringar sedan dess. Driftchefen gav vid samtalet även önskemål om en fördjupad analys av faktorerna, vilket då genomfördes med den tillkomna data inkluderad. För att fånga upp eventuella skillnader mellan nuläget och 2010 gjordes den fördjupade analysen även i modellen utan att den kompletterande data var inkluderat. Resultat för den fördjupade analysen, där faktorerna testades på en betydligt högre nivå, presenteras därför i ett intervall i avsnitt 6.4.4. De resultat som presenterades under avstämningen med SKF kan fortfarande anses valida gällande samspelseffekter då oregistrerade data inte påverkar samspelet mellan faktorerna. 23 4 Produktionsförutsättningar Under följande kapitel beskrivs företaget i övergripande drag, de produkter som tillverkas på den studerade enheten samt hur processen för tillverkningen ser ut genom att förklara hur produktionslinan är utformad. En förståelse av dessa grundförutsättningar ger en bas för vidare fördjupning i produktionsflödet. 4.1 Företagsbeskrivning SKF är ett världsledande företag inom produktion av rullningslager, med över 48 000 anställda varav 2 500 arbetar i Göteborg (SKF, 2017). De har varit verksamma sedan 1907 och finns 2017 representerade med produkter i fler än 40 olika industrier; exempelvis fordons-, livsmedels- samt hälso- och sjukvårdsindustri. De produkter som SKF erbjuder är till exempel olika typer av kullager, rullager, tätningar och kopplingar. Företaget beskriver sig själva som en leverantör av inte bara färdiga produkter, utan de arbetar även med olika teknikplattformar där de erbjuder lagerrelaterad utbildning, smörjtjänster samt serviceavtal. 4.2 Produktbeskrivning Ett rullager består i regel av fem komponenter: ytterring, innerring, rullar, rullhållare samt tätning (Mägi & Melkersson, 2010). När innerringen placeras i ytterringen bildas ett spår där rullar och rullhållare placeras. Rullhållarens funktion är att säkerställa rullarnas position. Den studerade produktionslinan producerar totalt ungefär 60 olika produktvarianter, där dessa sorteras efter olika toleranser och delas in i olika produktgrupper. De två typer av rullager som SKF Göteborg tillverkar är SRB-lager (Figur 4:1) och CARB-lager (Figur 4:2). Det som gör produktionen av lager komplicerad är att varje lagertyp har en mängd olika dimensioner som i sin tur har en mängd olika toleranser. Med dimension menas lagrets ytterdiameter och toleranser är ett mått på lagrets kvalitet. Det här medför att produktionslinan producerar många olika produktvarianter och därmed måste maskinerna ofta ställas om mellan olika partier. Figur 4:1 CARB-lager med och utan ytterring Figur 4:2 SRB-lager med och utan ytterring Figur 4:1 SRB-lager med och utan ytterring Figur 4:2 CARB- lager med och utan ytterring 24 4.3 Beskrivning av produktionsflöde Följande avsnitt baseras på flertalet direktobservationer av kandidatgruppen samt intervjuer med operatörer, tekniker samt driftchef i det studerade produktionsflödet och avser att beskriva flödet genom produktionslinan. Beskrivningen ligger även till grund för den simulering som genomförts (se kapitel 6). Flödet visas nedan i Figur 4:3 och beskrivs i den ordning som processerna genomförs i flödet för en djupare förståelse. Det arbetar fyra olika skiftlag vid produktionslinan med sju operatörer i varje skiftlag. Att det är fyra skiftlag som arbetar innebär att produktionen är igång dygnet runt från söndag kväll till fredag kväll och att det sedan körs ett längre dagspass under lördag samt ett under söndag. 4.3.1 Inner- och ytterringarnas parallella linor Flödet som bearbetar ringarna är uppdelat i två parallella produktionslinor, en för innerringar och en för ytterringar (Figur 4:3). Ringarna genomgår ett antal olika processer, vilka är desamma för både ytter- och innerringar och de har därför valts att presenteras med samma nummer (Figur 4:3, nr 2–5). Processerna är uppdelade på fyra olika maskiner: en kantslip, en slip av ytter- och innersidan, en kontrollmätning samt en polermaskin. Dessa processer sker separat, men ringarna i ett och samma parti hanteras i ett kontinuerligt flöde, med en låg buffertkapacitet för produkter emellan processerna under transport. Flödet är automatiserat, med undantag för stickkontroller som sker manuellt mellan några processer för att uppmärksamma eventuella toleransförändringar. Figur 4:3 Beskrivning av produktionslinan 25 Att innerringarna är storleksmässigt mindre än ytterringarna medför att innerringarnas lina har en kortare genomloppstid. Detta då storleken på produkterna är en avgörande faktor för hur lång tid som krävs vid bearbetning. Innerringarnas transportband har en relativt stor buffert då den kortare genomloppstiden möjliggör en uppbyggnad av en buffertkapacitet (Figur 4:4, nr 6). Buffertkapaciteten för innerringar är i dagsläget tre till fyra timmars körning beroende på produktvarianternas dimensioner. Vanligtvis innebär den kortare genomloppstiden att maskinerna för innerringarna hinner påbörja ställ samtidigt som ytterringarna fortfarande bearbetas. Ytterringarnas inre och yttre slipning (Figur 4:5, nr 3) utgör idag produktionslinans flaskhals, detta eftersom ytorna är relativt stora och att maskinen enbart klarar av att hantera en ring åt gången. Sammantaget leder detta till att maskinen har längst cykeltid och begränsar systemets produktionskapacitet. Flaskhalsen begränsas av att det i dagsläget inte finns någon plats att bygga upp en buffert i produktionsflödet för ytterringar efter bearbetningsprocesserna. Detta resulterar i att eventuella störningar senare i flödet tvingar ytterringarnas produktion till avbrott. Den tid som ytterringarnas lina står still ses som en kostnad av SKF, eftersom nya lager inte kan produceras. Övriga två bearbetningsprocesser för ytterringarna (Figur 4:5, nr 2 och 5) har en kortare cykeltid än den inre och yttre slipen och utgör därför inte någon flaskhals. I nuläget finns det en buffert med hög kapacitet innan ytterringarnas bearbetningsprocesser (Figur 4:5, nr 1). Figur 4:4 Den del av produktionslinan som bearbetar innerringar Figur 4:5 Den del av produktionslinan som bearbetar ytterringar 26 4.3.2 Ihopläggning, tvättning, mätning och montering Efter ytterringarnas polering lyfts en innerring automatisk ner i en ytterring (Figur 4:6, nr 7) och deras linor övergår i en gemensam lina. Efter att ringarna har passerat ihopläggningen fortsätter flödet in i en tvätt (Figur 4:6, nr 8), där en oljeblandning används för att minimera friktionen hos lagret. Därefter läggs ringarna i en kö innan de mäts vid en mätstation (Figur 4:6, nr 9 och 10). Kön har en låg kapacitet och är inte avsedd att användas som buffert. Mätningarna sker manuellt och har för avsikt att kontrollera toleranser samt att insidan av innerringen är jämn och har rätt dimension. Linan fortsätter till den manuella monteringen där tre operatörer parallellt monterar ihop lagren. Produktionen sker partivis och endast en produktvariant åt gången kan köras genom ringarnas bearbetningsprocesser. Det är därför viktigt att first-in-first-out (FIFO) tillämpas vid ihopläggning (Figur 4:6, nr 7) då ytterringarnas dimensioner anpassas efter innerringarnas. Utan en bestämd ordningsföljd finns risk att rätt toleranser inte uppnås. 4.3.3 Slutdelen När lagren har monterats genomgår de ett antal olika automatiska processer (Figur 4:7, nr 13–20). Efter paketering (Figur 4:7, 20) placeras de förpackade lagren automatiskt på en lastpall som manuellt förflyttas till ett färdigvarulager. Samtliga produktvarianter genomgår inte hela ”slutdelen” (Figur 4:7, nr 13–21) utan en del tas ur flödet innan de har plastats in och förpackas (Figur 4:7, nr 17) då dessa produkttyper kräver specifik efterbearbetning som sker i en annan produktionslina. Figur 4:6 Den del av produktionslinan där ihopläggning, tvättning, mätning och montering sker 27 4.3.4 Ställ Mellan olika produktgrupper och produktvarianter måste maskiner ställas om, tiden som omställningen tar beror på hur mycket som skiljer mellan partierna. Om det är två liknande varianter krävs endast ett mindre ställ som inte är lika tidskrävande som ett ställ mellan två produktgrupper där funktion och dimension skiljer sig. Storleken på partierna som körs spelar också in på hur tidskrävande ett ställ är, då små partier innebär att operatörerna inte hinner förbereda inför nästa ställ som vid större partier. Det medför att ställtiderna blir längre då förberedelserna måste utföras när produktionen står stilla. Tidsspannet som ställen varierar mellan är brett och ett mindre variantställ kan variera från t till upp mot 18t medan ett större ställ varierar mellan 10t till 50t. Det stora tidsspannet för olika ställ beror på många orsaker, exempel på orsaker är om produktvarianterna som maskinerna ställs om emellan har liknande dimensioner. Från intervju med produktionsteknikern framgick det att det tidigare varit stort fokus på produktionslinan att reducera ställtider och att de för något år sedan kraftigt minskade ställtiderna för större ställ. 4.4 Rutiner inom skiftlag Ur intervjuer med operatörer från de fyra olika skiftlagen har det framgått att rutiner gällande olika arbetssysslor kan variera inom de olika skiftlagen och att de inte följer de givna rutinerna från företaget. Kandidatgruppen har identifierat några rutiner som från intervjuer har uppmärksammats variera, dessa redovisas nedan (intervjumallar återfinns i Appendix A). Då en skiftöverlämning sker är det praxis att inga omonterade ringar skall vara framskickade till monteringen, det här av kvalitetsskäl då SKF vill kunna spåra när ett lager monterades och tillverkades. Det har framgått från intervjuer och observation att produktionen efter montering därför pausas en halvtimma innan skiftöverlämningen. Det här trots att skiftöverlämningen har en schemalagd överlappningstid. Innan skiftöverlämning sker ska en driftsuppföljning lämnas, det innebär att allt som har hänt under arbetspasset ska dokumenteras. Det vill säga antal producerade lager, frånvaro, Figur 4:7 Den del av produktionslinan som kallas "slutdelen" 28 haverier och produktionsstopp ska manuellt skrivas in i deras system. Det här för att hålla koll på de olika produktionslinorna på företaget. Alla skiftlag på produktionslinan arbetar med roterande arbetsuppgifter, det vill säga att de alla roterar mellan arbetsstationerna. Det finns ett schema som beskriver när och vilka som ska vara på respektive arbetsstation. När inget ställ eller underhåll sker är det i regel en person som har huvudansvar för ytterringarnas bearbetningsprocesser och en som har hand om innerringarna. Övriga operatörer i skiftlaget har då hand om slutdelen. Ansvaret för ytterringarnas och innerringarnas bearbetningsprocesser byts en gång per skift medan rotationen bland slutdelens arbetsstationer sker efter varje monteringsomgång, det vill säga i regel en gång var trettionde minut. För att tydligt signalera när maskinerna i linan har problem används visuell kontroll. Kontrollen består av lamporna som med hjälp av olika färger signalerar olika budskap. Från intervjuer och observation framgick det att likadan färg för olika maskiner inte alltid betyder att det är samma problem som har uppstått. Det här kan resultera i förvirring om inte erfarenhet och kompetens för varje maskin besitts hos samtliga operatörer. Skiftlaget delar upp ansvaret för maskinernas underhåll mellan sig för att få största möjliga erfarenhet och kompetens kring specifikt tilldelade maskiner. Detta leder dock till att kunskapen kring övriga maskiner inte kan hållas lika hög, vilket skapar problem vid exempelvis sjukfrånvaro som kräver att operatörerna omplaceras som huvudansvariga mellan maskinerna. 29 5 Analys av produktionslinan utifrån intervjuer och teori Detta kapitel syftar till att analysera de aspekter som fångats upp under intervjuer med anställda på den studerade produktionslinan (se Appendix A för intervjumallar) samt att sammanställa dessa med aspekter från studiens teorikapitel. Intervjuerna gjordes med flera personer vid olika tillfällen (se avsnitt 3.1.1). Avsnitten som behandlas i kapitlet är utökad buffertkapacitet, monteringsrutiner, ställtider samt minsta tillåtna partistorlek. Kapitlet avslutas med ett sammanfattande avsnitt där en kort sammanställning av kapitlet görs. 5.1 Analys av placering och funktion för utökad buffertkapacitet Från de intervjuer som har hållits med driftchef och operatörer från de fyra skiftlagen har det framgått att det finns ett behov av en utökad buffertkapacitet för ytterringarna. I dagsläget är buffertkapaciteten låg för ytterringar och som beskrivs under avsnitt 4.3.1 medför det att produktionslinan för ytterringar blockeras när störningar nedströms produktionsflödet uppstår. I avsnitt 2.1.2 beskrivs hur Law (2016) säger att produktionsplanering ska ha huvudfokus på att optimera produktionslinans flaskhals, snarare än att fokusera på hela produktionslinans utnyttjandegrad, för att öka systemets output. Att öka buffertkapaciteten för ytterringarna skulle därför enligt Slack et al. (2013) medföra en outputökning för produktionslinan. Under avsnitt 2.1.2 beskrivs även hur Darlington et al. (2014) skriver att en buffert skall placeras uppström produktionsflödet från flaskhalsen för att på så sätt aldrig låta flaskhalsen svälta. På den studerade produktionslinan finns det dock inte plats för buffert placerad uppströms flaskhalsen. I intervjuer med operatörer framgick det dessutom att de upplever en låg output som följd av att flaskhalsen oftast stannar till följd av blockering. Det här innebär att buffertkapaciteten måste ökas nedströms i produktionsflödet från flaskhalsen för att kunna undvika ett produktionsstopp till följd av att flaskhalsen blir blockerad. Det är således viktigt att poängtera att buffertkapaciteten bör utökas i syfte att motverka de blockeringar som kan ske av flaskhalsen och att bufferten i största möjliga mån därför ska vara tom då allt fungerar i linan. Från intervjuer med operatörer på produktionslinan framkom det att de för ytterringarna upplever ett behov av en buffertkapacitet som täcker ett större ställ, det vill säga att bufferten har kapacitet att täcka den tid det tar att ställa om maskinerna mellan två olika produktgrupper. Från insamlade data rörande produktionsstopp framgår det även att en stor andel av flaskhalsens stopp beror på störningar i slutdelen, vilket talar för en större buffertkapacitet. Båda dessa buffertbehov kräver dock en större buffertkapacitet än vad som är möjligt enligt produktionslinans layout. Under avsnitt 2.1.2 beskrivs däremot hur Darlington et al. (2014) menar att storleken på en buffert ska avgöras av hur stor risken 30 för stopp är. Under intervjuer framkom det att den största andelen stopp är av kortare karaktär, vilket talar för att endast en mindre kapacitet krävs. Med avseende på detta samt den yta som finns tillgänglig och vad som enligt operatörerna anses lämpligt har tre alternativ på placering tagits fram, vilka presenteras i Figur 5:1. Figur 5:1 Alternativ för var en utökad buffertkapacitet kan placeras 5.2 Analys av monteringsrutiner Vid intervjuer med operatörer från de olika skiftlagen har det framkommit att det finns riktlinjer för hur produkterna ska skickas fram till monteringen från den anslutna kön. Enligt dessa riktlinjer ska produkterna skickas fram en gång var trettionde minut. I intervjuerna framkom det även att dessa direktiv i regel inte följs av skiftlagen utan att ringar körs fram med avseende på övrigt arbete alternativt efter hur snabbt ringarna bearbetas uppströms i flödet. Ringarna kan alltså köras fram både snabbare och långsammare än vad riktlinjen avser, vilket resulterar i att produkternas genomloppstid varierar. Från intervjuer och tidtagning har det framkommit att olika lager tar olika lång tid att bearbeta för inner- respektive ytterringarnas produktionslinor. Det medför att kön ansluten till monteringsstationerna fylls på olika snabbt. I och med att flaskhalsen ligger nära monteringen i produktionsflödet kan den blockeras om ringarna inte körs fram till monteringen enligt rutin, det vill säga om det sker mer sällan än en gång var trettionde minut. Alla processer i en produktionslina bör underordnas systemets flaskhals (se avsnitt 2.1.2) och det är därför viktigt att följa den satta rutinen alternativt att tillämpa kontinuerlig framkörning, det vill säga att montering utförs direkt när det är möjligt. För att undersöka huruvida monteringen kunde vara en flaskhals studerades processen genom tidtagning och intervjuer. Det framgick då att det inte var en flaskhals utan att processen hade god marginal till flaskhalsens cykeltid. Det faktum att olika ringar har 31 olika bearbetningstider (se avsnitt 4.3.1) medför dock att flaskhalsens cykeltid varierar. Om flaskhalsens kortaste cykeltid på sikt förbättras innebär det teoretiskt att monteringen skulle kunna bli en flaskhals. Variationen av cykeltiden gör det däremot svårt att säga i vilken grad det skulle påverka systemet. Under avsnitt 2.4.4 beskrivs det utifrån Slack et al. (2013) att en lägre variation medför kortare ledtider, högre leveranssäkerhet, jämnare och bättre kvalitet samt högre produktivitet. 5.3 Analys av hur ställtidsarbete påverkas av rutiner och kompetens Maskinställ är som nämnt i avsnitt 4.3.4 ett tidskrävande och frekvent moment för den studerade produktionslinan. I det nämnda avsnittet presenteras även att ett maskinställ utförs till följd av att en ny produktvariant eller en ny produktgrupp ska produceras. Beroende på vilken typ av maskinställ som krävs för att producera de nya produkterna är ställtiden olika lång. Från intervjuer med operatörer har det framgått att det krävs många års arbetserfarenhet på produktionslinan för att besitta full kompetens om hur linan fungerar. Operatörerna angav även att det i regel endast är två personer i varje skiftlag som har den kompetens som krävs för att genomföra ett större ställ inom linan. De flesta övriga operatörer har kompetens kring några av maskinerna samt tillräckligt med kunskap för att kunna genomföra mindre maskinställ, men de klara inte av alla moment som krävs vid de större ställen. Uppdelningen av ställoperationer förenklas när personalen inom ett skiftlag besitter full kompetens angående ställ. I och med att det krävs hög kompetens för att kunna genomföra maskinställ kan produktionslinan utsättas för kompetensbrist om behovet av viss kompetens finns på flera ställen samtidigt. Det här kan främst förklaras av den arbetsrotation som beskrivs i avsnitt 4.4. I och med dessa arbetsrotationer blir de olika nivåerna på kompetens ett hinder för produktionslinan. Kompetensbrist kan med andra ord resultera i att maskinställ tar oplanerat lång tid, vilket försämrar produktionslinans tillgänglighet och skapar variation. Under avsnitt 2.5 beskrivs hur Rubenowitz (2004) poängterar vikten av att de anställda känner sig delaktiga för att känna behovstillfredsställelse. För att skapa en känsla av delaktighet bör alla operatörer få chans till samma kompetens. En utökad kompetens kan även innebära personlig utveckling, vilket Rubenowitz (2004) menar är en del av delaktighetsskapandet. Vidare hävdar författaren att det finns stora vinster i att öka kompetensen bland operatörer genom arbetsvidgning, då nya uppgifter ger en högre motivation och tillfredställelse från jobbet vilket leder till en socialt hållbar arbetsmiljö. Operatörerna berättade under intervjuerna att om det sker frekventa ställ hinner förberedelser för nästkommande ställ inte göras. Med längre produktionstid utan ställ kan operatörerna förbereda för nästkommande ställ vilket minskar tiden som krävs för att genomföra ett maskinställ när nästa parti ska börja produceras. Detta ökar möjligheten av tydlig uppdelning i yttre och inre ställ (se avsnitt 2.4.3). Som nämns under avsnitt 4.3.4 framgick det från en intervju med produktionsteknikern att ställtidsreducering tidigare har varit under stort fokus och att tiderna reducerades 32 kraftigt. Den avdelning som då arbetade med ställtidsreducering finns inte längre kvar och förbättringsarbetet har upphört. Under avsnitt 2.4.3 beskrivs hur Shingo (1984) menar att ett maskinställ är spilltid som alltid kan reduceras och att förbättring ständigt måste ske. I samma avsnitt redogörs det för en studie som Hill och Samaddar (2007) utfört på ställtidsreducering. Studien visade på att variationen mellan olika ställtider har en stor påverkan på utfallet av en ställtidsreducering. En hög variation mellan de olika ställtiderna innebär ett högre PIA för produktionslinan och vice versa. Produktionslinan bör därför arbeta för att reducera variationerna i ställtiderna. 5.4 Analys av minsta tillåtna partistorlek På SKF hanteras planeringen av partistorlekar av Supply Chain-avdelningen som i enlighet med avsnitt 2.1 ingår i de administrativa arbetsuppgifter som säkerställer produktion. Den plan som skapas på avdelningen vidarebefordras till den operatör som har huvudansvaret för varje skiftlag. Planen redogör då för vad, i vilken mängd samt när produkterna ska produceras. Från intervjuer med operatörer på produktionslinan framgår det att skiftlagen inte har befogenhet att ändra i produktionsplanerna. I avsnitt 4.3.4 beskrivs hur det mellan olika produktvarianter behövs maskinställ, vilket ger upphov till olika långa produktionsstopp. Från de intervjuer som hållits med operatörerna har det framgått att skiftlagen lämnat förslag på förändringar i produktionsplaneringen för att reducera frekvensen av maskinställ. Önskemålen till Supply Chain har främst berört ordningsföljden av de olika produktvarianterna. Den önskade ordningsföljden följs dock inte alltid, vilket alltså medför fler ställ. Driftchefen har vid intervjuer angett att anledningen till detta är Supply Chain-avdelningen främst planerar produktionen mot kundorder och endast en del mot färdigvarulager. Det här innebär att mindre partistorlekar kan prioriteras framför större samt att ordningsföljden av partier beror av kundens önskemål av leverans. Under avsnitt 2.1.2 beskrivs ToC som en metod där produktionsplanering fokuserar på att optimera systemet efter dess flaskhals snarare än dess kapacitetsutnyttjande. I SKFs fall finns ett stort fokus på den identifierade flaskhalsen, vilket främst styrks av intervjuer men också av att mycket av tillgänglig data härstammar från denna. Det är dock inte bekräftat huruvida planeringen anpassas efter flaskhalsen eller inte, på grund av att studien inte tilldelades några resurser avsatta från Supply Chain-avdelningen. Den data som projektgruppen har samlat in med hjälp av intervjuer med operatörer, tidtagningar samt observationer, tyder på att produktionsplaneringen anpassas efter flaskhalsens kapacitet. Det vill säga produktionen planeras efter hur mycket som kan produceras med avseende på hur mycket flaskhalsen klarar av att bearbeta. Produktionen anpassas efter flaskhalsen i en sådan utsträckning att den aldrig tillåts arbeta på en lägre nivå än sin fulla kapacitet, vilket Slack et al (2013) förespråkar. Genom att sätta en gräns för en minsta tillåtna partistorlek kan dels antalet ställ reduceras och dels kan även produktionen anpassas bättre efter flaskhalsen. Gränsen bör då beräknas efter en nivå där flaskhalsen aldrig tillåts arbeta på en lägre nivå än sin fulla 33 kapacitet. Eftersom SKF i dagsläget producerar mot kundorder men till viss del även mot färdigvarulager kan den minsta tillåtna partistorleken utnyttja de olika alternativen. När en kundorder är mindre än den minsta tillåtna partistorleken adderas de produkter som saknas för att partiet ska bli komplett och de extra produkterna placeras sedan på färdigvarulagret. Färdigvarulagret binder kapital, men kan anses befogat då det dels möjliggör ett jämnare flöde för produktionslinan men också skapar möjlighet till snabbare leverans. För produkter med extremt lågfrekvent orderläggning är det dock inte lämpligt att lägga dessa på färdigvarulager och den minsta tillåtna partistorleken bör då frångås. Med avseende på hur det här påverkar produktionsplaneringen bör förslaget på förändring inte drabba fler nivåer än den lägsta i hierarkin, det vill säga detaljplaneringen. 5.5 Sammanfattning av intervjuanalys inför simuleringsstudie Nedan presenteras de identifierade åtgärder för respektive undersökningsområde som enligt sammanställning av intervjuer och teori bör möjliggöra ökad output för den studerade produktionslinan. • För att kunna uppnå en outputhöjning genom att utöka buffertkapaciteten behöver detta ske nedströms flaskhalsen i produktionsflödet. Det här för att kunna reducera effekten av de produktionsstörningar som flaskhalsen upplever och som uppkommer då flaskhalsen blockeras. Bufferten bör ha en tillräckligt stor kapacitet för att kunna täcka en stor del av de produktionsstopp som orsakas av störningar nedströms i produktionsflödet från flaskhalsen. • Flaskhalsen kan bli blockerad om rutinerna rörande framkörning av ringar till monteringen från den anslutna kön inte följs. Det är därför viktigt att framföra vikten av dessa riktlinjer till skiftlagen för att undvika ytterligare variation inom produktionen. Ett alternativ kan vara att tillämpa kontinuerlig monteringen, det vill säga att framkörning görs direkt när det finns produkter tillgängliga. • Då maskinomställningar i dagsläget tar upp en stor del av produktionslinans tillgängliga tid är det viktigt att kontinuerligt arbeta med att reducera tiden för dessa. Det är även viktigt att fokusera på att minimera variationerna för omställningarna och istället övergå till mer standardiserat arbete där störst möjliga antal operatörer besitter den kompetens som krävs för att utföra samtliga maskinomställningar. • För att i stor utsträckning undvika maskinställ samt den tid som flaskhalsen arbetar på en lägre nivå än sin fulla kapacitet bör en minsta tillåten partistorlek införas. Förslaget på införande är en möjliggörare till ökad output för produktionslinan eftersom tiden för produktionsstopp då reduceras samt att flaskhalsen kan utnyttjas till sin fulla kapacitet. Dessutom finns det troligtvis stora vinster i att utföra förbättrande underhåll och arbeta med tillgänglig tid på flaskhalsen. 34 Utifrån ovan nämnda områden görs vidare undersökning och analys av ökad buffertkapacitet, ställtidsreduktion, minsta tillåtna partistorlek samt monterings- och framkörningsrutiner med hjälp av simulering. Detta beskrivs mer detaljerat i avsnitt 6.4. Kompetens om ställ och standardiserat arbetssätt var svåra att modellera i simuleringsmodellen, dessa områden diskuteras i avsnitt 7.3 tillsammans med resultaten från simuleringen. 35 6 Simuleringsstudie och analys av förändringsförslag I följande kapitel redovisas den simuleringsanalys som genomförts på aspekterna beskrivna i kapitel 5. Vid användandet av simulering som analysmetod hävdar Banks (1998) att det är av stor vikt att noggrant planera, genomföra och kvalitetssäkra modellen. Första delen av kapitlet följer därför Banks (1998) föreslagna steg och går igenom formulering av en teoretisk representation (konceptuell modell), skapande av programmässig modell, hantering och bearbetning av insamlade data samt planering av simuleringsförsök. Genomgående har avgränsningar, ny datainsamling och justeringar gjorts för att säkerställa att systemet modellerats med hög validitet. Efter att teorin bakom simuleringsanalysen har presenterats, övergår kapitlet i en analys av resultat från simuleringsförsöken. Utgångspunkten för försöken togs fram med hjälp av den analys som presenteras i kapitel 5 och för att kunna undersöka samspelseffekterna mellan faktorerna genomfördes tre faktorförsök. Resultaten från dessa försök stämdes av med SKF och det tillkom då kompletterande data om ytterligare produktionstopp som tidigare inte varit känd. Det framkom även vid avstämningen att önskemål fanns om fördjupning av faktorerna och det genomfördes därför en-faktor-i-taget-försök med faktornivåer av större karaktär med tillkomna data inkluderad. Kapitlet avslutas sedan med att resultaten från en-faktor-i-taget-försöken presenteras. 6.1 Framtagning av simuleringsmodell För att få en djupare förståelse för hur simuleringsmodellen som använts under studien tagits fram följer här en beskrivning. Till en början beskrivs framtagandet av en konceptuell modell, därefter en beskrivning av hur simuleringsmodellen skapats. Avsikten är att på ett övergripande plan ge en förståelse för hur processen har sett ut, utan att hantera programmeringstekniska definitioner och definiera datormässig kod. Detta görs för att underlätta för