Analysis, Design, and Implementation of a training center for variable-speed drive assembly production : Case ABB Oy
Ramadan, Amir (2023-06-06)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023060652709
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023060652709
Tiivistelmä
In manufacturing constant developments in production, processes, and layouts are required to respond towards increased production volume, quality, and customer requirements while meeting production targets and objectives. The case company of this thesis is ABB Ltd Drives Manufacturing Unit, which specializes in variable-speed drive production. ABB has recognized the need for re-designing a new and effective training center that supports One-piece flow assembly production since the old model is based on a cell production method. The training center is used for the training and integration of the company's new and experienced assemblers.
The aim of the research is to analyze the current training concept, design a new technical solution, and create a detailed implementation plan. Thus, the following research questions were developed: RQ1: How to develop and re-design a training center that supports the assembler for One-piece flow method production of variable-speed drives? RQ2: How to design and create the best possible layout and solution to guarantee safety, flexibility, ergonomics, clear flow, and the maximum utilization of space? RQ3: How to implement a training center that does not disrupt the main production lines and makes that way operations more efficient?
To achieve the objectives, the waste, bottlenecks, and issues of the current design were first identified by observing the training process and organizing focus groups and workshops with the production line and logistics (customer), and with the project team. Work-time studies were also conducted to solve the flow, outputs, cycle time, and waste time of the current process. These data collection methods aided in identifying potential improvement opportunities for the new design. The layout design process was committed by utilizing Lean principles and the Systematic layout planning procedure. AutoCAD was used to create and map various layout structures, options, and alternatives. The design process required the tendering of two layout location options, which were solved using the quantitative multiple attribute decision-making method, Weighted decision matrix (WDM), with voting based on the scoring of various criteria and features.
The result was a Flexible 6-phase U-model one-piece flow training center that allows assemblers to be trained in both one-piece flow and cell production methods. The new design's scope of work was delivered to the supplier, numerous negotiations were held to achieve the best final solution, and the new training center was ordered. In the end, a detailed implementation plan with an estimated schedule was created and a future action list was established. The new design fulfils the objectives and eliminates all issues, waste, and bottlenecks while also ensuring safety, ergonomics, flexibility, a clear flow, and a high-quality training process. With the new design, the efficiency, quality, and output of training and production operations will improve. Teollisuuden alalla tuotantojärjestelmiä, prosesseja ja layouteja on jatkuvasti kehitettävä sekä
modifioitava reagoidakseen kasvaneisiin tuotantomääriin sekä laatu- ja asiakasvaatimuksiin ja
saavuttaakseen asetetut tuotantotavoitteet ja päämäärät. Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja
on ABB Oy Drives Manufacturing -yksikkö, joka on erikoistunut taajuusmuuttajatuotantoon. Toimeksiantaja on tunnistanut tarpeen uuden ja tehokkaamman koulutuslinjan suunnitteluun One-piece flow malliseen taajuusmuuttajien kokoonpanotuotantoon, sillä vanha tuotantomalli perustuu solutuotantomenetelmään. Koulutuslinjaa käytetään niin uusien kuten jo talossa olevien vanhojen kokoonpanoasentajien koulutukseen ja integrointiin.
Tutkimuksen tavoitteena on analysoida nykyinen koulutuskonsepti, suunnitella uusi tekninen
ratkaisu ja laatia yksityiskohtainen implementointisuunnitelma. Tavoitteiden saavuttamista varten on kehitetty seuraavat kolme tutkimuskysymystä: RQ1: Kuinka kehittää ja suunnitella koulutuslinja, joka tukee asentajia One-piece flow malliseen kokoonpanotuotantoon? RQ2: Miten suunnitella ja luoda paras mahdollinen layout ja ratkaisu, joka takaa turvallisuuden, joustavuuden, ergonomian, selkeän virtauksen ja maksimaalisen tilankäytön? RQ3: Kuinka implementoida koulutuslinja, joka ei häiritse päätuotantolinjoja ja tehostaa siten operaatioiden tehokkuutta?
Saavuttaakseen tavoitteet, nykyisen koulutuskonseptin aiheuttamat pullonkaulat, ongelmat ja
hukka tunnistettiin ensin havainnoimalla koulutusprosessia ja järjestämällä haastatteluja sekä
työpajoja tuotantolinjan ja logistiikan (asiakkaan) sekä projektiryhmän kanssa. Nykyisen prosessin virtauksen, ulostulon, tahti -ja hukka-ajan selvittämiseksi suoritettiin myös työaikatutkimuksia. Nämä tiedonkeruumenetelmät auttoivat kehitysmahdollisuuksien tunnistamisessa uutta ratkaisua varten. Layout suunnitteluprosessi toteutettiin Lean-periaatteita ja systemaattista layout suunnittelua käyttäen. AutoCAD layout suunnittelusovellusta käytettiin erilaisien asettelurakenteiden ja vaihtoehtojen luomiseen sekä kartoittamiseen. Suunnitteluprosessi edellytti kahden layout-sijaintivaihtoehdon kilpailuttamista. Lopputulos ratkaistiin äänestämällä kvantitatiivisen päätöksentekomatriisin (WDM) avulla, joka perustui eri kriteerien ja ominaisuuksien pisteytykseen. Tulokseksi saatiin joustava 6-vaiheinen U-mallinen One-piece flow koulutuslinja, jonka avulla asentajia voidaan kouluttaa sekä One-piece flow että solutuotantomallisesti. Uuden koulutuslinjan työn laajuus -dokumentti toimitettiin toimittajalle sekä lukuisia neuvotteluja käytiin parhaan loppuratkaisun saavuttamiseksi, jonka jälkeen uusi koulutuslinja tilattiin. Lopuksi koostettiin yksityiskohtainen implementointisuunnitelma arvioituineen aikatauluineen ja laadittiin toimenpidelista tulevaisuutta varten. Uusi ratkaisu täyttää asetetut tavoitteet ja eliminoi kaikki ongelmat, hukat ja pullonkaulat sekä takaa turvallisuuden, ergonomian, joustavuuden, selkeän virtauksen ja laadukkaan koulutusprosessin. Uuden ratkaisun myötä koulutuksen ja operaatioiden tehokkuus, laatu ja tuottavuus paranevat.
The aim of the research is to analyze the current training concept, design a new technical solution, and create a detailed implementation plan. Thus, the following research questions were developed: RQ1: How to develop and re-design a training center that supports the assembler for One-piece flow method production of variable-speed drives? RQ2: How to design and create the best possible layout and solution to guarantee safety, flexibility, ergonomics, clear flow, and the maximum utilization of space? RQ3: How to implement a training center that does not disrupt the main production lines and makes that way operations more efficient?
To achieve the objectives, the waste, bottlenecks, and issues of the current design were first identified by observing the training process and organizing focus groups and workshops with the production line and logistics (customer), and with the project team. Work-time studies were also conducted to solve the flow, outputs, cycle time, and waste time of the current process. These data collection methods aided in identifying potential improvement opportunities for the new design. The layout design process was committed by utilizing Lean principles and the Systematic layout planning procedure. AutoCAD was used to create and map various layout structures, options, and alternatives. The design process required the tendering of two layout location options, which were solved using the quantitative multiple attribute decision-making method, Weighted decision matrix (WDM), with voting based on the scoring of various criteria and features.
The result was a Flexible 6-phase U-model one-piece flow training center that allows assemblers to be trained in both one-piece flow and cell production methods. The new design's scope of work was delivered to the supplier, numerous negotiations were held to achieve the best final solution, and the new training center was ordered. In the end, a detailed implementation plan with an estimated schedule was created and a future action list was established. The new design fulfils the objectives and eliminates all issues, waste, and bottlenecks while also ensuring safety, ergonomics, flexibility, a clear flow, and a high-quality training process. With the new design, the efficiency, quality, and output of training and production operations will improve.
modifioitava reagoidakseen kasvaneisiin tuotantomääriin sekä laatu- ja asiakasvaatimuksiin ja
saavuttaakseen asetetut tuotantotavoitteet ja päämäärät. Tämän opinnäytetyön toimeksiantaja
on ABB Oy Drives Manufacturing -yksikkö, joka on erikoistunut taajuusmuuttajatuotantoon. Toimeksiantaja on tunnistanut tarpeen uuden ja tehokkaamman koulutuslinjan suunnitteluun One-piece flow malliseen taajuusmuuttajien kokoonpanotuotantoon, sillä vanha tuotantomalli perustuu solutuotantomenetelmään. Koulutuslinjaa käytetään niin uusien kuten jo talossa olevien vanhojen kokoonpanoasentajien koulutukseen ja integrointiin.
Tutkimuksen tavoitteena on analysoida nykyinen koulutuskonsepti, suunnitella uusi tekninen
ratkaisu ja laatia yksityiskohtainen implementointisuunnitelma. Tavoitteiden saavuttamista varten on kehitetty seuraavat kolme tutkimuskysymystä: RQ1: Kuinka kehittää ja suunnitella koulutuslinja, joka tukee asentajia One-piece flow malliseen kokoonpanotuotantoon? RQ2: Miten suunnitella ja luoda paras mahdollinen layout ja ratkaisu, joka takaa turvallisuuden, joustavuuden, ergonomian, selkeän virtauksen ja maksimaalisen tilankäytön? RQ3: Kuinka implementoida koulutuslinja, joka ei häiritse päätuotantolinjoja ja tehostaa siten operaatioiden tehokkuutta?
Saavuttaakseen tavoitteet, nykyisen koulutuskonseptin aiheuttamat pullonkaulat, ongelmat ja
hukka tunnistettiin ensin havainnoimalla koulutusprosessia ja järjestämällä haastatteluja sekä
työpajoja tuotantolinjan ja logistiikan (asiakkaan) sekä projektiryhmän kanssa. Nykyisen prosessin virtauksen, ulostulon, tahti -ja hukka-ajan selvittämiseksi suoritettiin myös työaikatutkimuksia. Nämä tiedonkeruumenetelmät auttoivat kehitysmahdollisuuksien tunnistamisessa uutta ratkaisua varten. Layout suunnitteluprosessi toteutettiin Lean-periaatteita ja systemaattista layout suunnittelua käyttäen. AutoCAD layout suunnittelusovellusta käytettiin erilaisien asettelurakenteiden ja vaihtoehtojen luomiseen sekä kartoittamiseen. Suunnitteluprosessi edellytti kahden layout-sijaintivaihtoehdon kilpailuttamista. Lopputulos ratkaistiin äänestämällä kvantitatiivisen päätöksentekomatriisin (WDM) avulla, joka perustui eri kriteerien ja ominaisuuksien pisteytykseen. Tulokseksi saatiin joustava 6-vaiheinen U-mallinen One-piece flow koulutuslinja, jonka avulla asentajia voidaan kouluttaa sekä One-piece flow että solutuotantomallisesti. Uuden koulutuslinjan työn laajuus -dokumentti toimitettiin toimittajalle sekä lukuisia neuvotteluja käytiin parhaan loppuratkaisun saavuttamiseksi, jonka jälkeen uusi koulutuslinja tilattiin. Lopuksi koostettiin yksityiskohtainen implementointisuunnitelma arvioituineen aikatauluineen ja laadittiin toimenpidelista tulevaisuutta varten. Uusi ratkaisu täyttää asetetut tavoitteet ja eliminoi kaikki ongelmat, hukat ja pullonkaulat sekä takaa turvallisuuden, ergonomian, joustavuuden, selkeän virtauksen ja laadukkaan koulutusprosessin. Uuden ratkaisun myötä koulutuksen ja operaatioiden tehokkuus, laatu ja tuottavuus paranevat.