Optimizing CNC Frame Machining for Low Voltage Motors: A Production Efficiency, Cost, and Capacity Analysis
Pysyvä osoite
Kuvaus
Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.
The global demand for high-efficiency low-voltage electric motors is continuously increasing and
that put pressure on manufacturers to optimize their production capacity while managing oper
ational costs, energy consumption, and equipment reliability. Despite wide literature on CNC
machining optimization, no similar research exists specifically focusing on electric motor frame
machining. This thesis addresses that gap through a quantitative case study done at a manufac
turing company in Finland.
The study investigates CNC machining efficiency at two vertical machining centres, one 1992
model (120-1) and one 2007 model (120-4). The author applies Overall Equipment Effectiveness
(OEE), Total Cost of Ownership (TCO), and Lean manufacturing frameworks to analyse costs,
process efficiency, downtime, and production capacity over 2024–2026. Data collection com
bined internal database analysis, semi-structured interviews, process observation, and manual
time studies. The researcher's three years of working experience at the case company as a
maintenance mechanic, maintenance supervisor, and production development engineer pro
vided essential knowledge for collecting data from systems and adapting theoretical frameworks
to this specific manufacturing context.
The analyzs examines the main cost drivers in CNC frame machining, including operator labour,
maintenance, tool wear, cutting liquid, and energy consumption. The process efficiency analysis
identifies the key sources of non-value-added time at both task level and the shift level, and
compares theoretical versus actual production capacity for the CNC-machines. Maintenance
performance is evaluated using key performance indicators including Mean Time to Failure,
Mean Time to Repair, Mean Time Between Failures, and Mean Downtime.
Based on the findings, a capacity forecasting model is developed for the case company, enabling
estimation of future production volumes by adjusting parameters related to machine reliability,
process times, and operational schedules. Practical recommendations are provided for improv
ing maintenance strategy, optimising tool change, reducing non-value-adding process time, and
supporting investment decision-making for future capacity expansion. Suggestions for future re
search and the limitations of the study are also discussed.
Den globala efterfrågan på effektiva lågspänningselektromotorer ökar kontinuerligt, vilket
sätter press på tillverkare att optimera deras produktionskapaciter samtidigt som de ska
hantera driftskostnader, energiförbrukningar och utrustningens driftpålitlighet. Trots
omfattande litteratur om optimering av CNC-bearbetning finns inte liknande forskningar som
specifikt behandlar CNC-bearbetning av elmotorers ramar.
Detta examensarbete fyller den luckan genom en kvantitativ studie genomförd vid ett
produktions företag i Finland.
Studien undersöker CNC-bearbetningseffektiviteten vid två vertikala bearbetningsmaskiner,
en modell från 1992 (120-1) och en modell från 2007 (120-4). Författaren tillämpar ramverken
Overall Equipment Effectiveness (OEE), Total Cost of Ownership (TCO) och Lean-tillverkning
för att analysera kostnader, processeffektivitet, driftstopp och produktionskapacitet under
åren 2024–2026. Datainsamlingen kombinerade analys av interna databaser,
semistrukturerade intervjuer, processobservationer och manuella tidsstudier. Skribentens tre
åriga arbetserfarenhet vid företaget som underhållsmekaniker, underhållschef och
produktionsutvecklingsingenjör gav nödvändig kunskap för att samla in data från systemen
och anpassa de teoretiska ramverken till detta specifika tillverkningssammanhang.
Analysen granskar de viktigaste kostnadsdrivarna vid CNC-bearbetning av ramar, inklusive
operatörslöner, underhåll, verktygsslitage, skärvätskor och energiförbrukning.
Processeffektivitetsanalysen identifierar de viktigaste källorna till icke-värdeskapande tid på
både uppgifts- och skiftnivå, samt jämför den teoretiska produktionskapaciteten med den
faktiska för CNC-maskinerna. Underhållsprestandan utvärderas med hjälp av
nyckelindikatorer, inklusive medelfel-till-fel-tid, medeltid för reparation, medeltid mellan fel
och medel nedtid.
Baserat på resultaten utvecklas en kapacitetsprognosmodell för fallföretaget, som möjliggör
uppskattning av framtida produktionsvolymer genom justering av parametrar relaterade till
maskiners tillförlitlighet, processtider och driftsscheman. Praktiska rekommendationer ges
för att förbättra underhållsstrategin, optimera verktygsbyten, minska icke-värdeskapande
processtid och stödja investeringsbeslut för framtida kapacitetsutbyggnad. Förslag till
framtida forskning och studiens begränsningar diskuteras också.