Lean-perusteinen layoutin ja tuotantovirtojen suunnittelu komponenttivalmistuksessa

Abstract

Layout-suunnittelu on keskeinen vaihe uudelle tehtaalle siirryttäessä, ja systemaattinen lähestymistapa suunnitteluun tukee yrityksen pitkäaikaisten tavoitteiden saavuttamista. Sen avulla voidaan vaikuttaa siihen, kuinka tuotantotiloja muokkaavat tekijät, kuten erilaiset laitteet, sijoitetaan fyysisesti tehtaalla. Lisäksi suunnittelulla on suuri vaikutus siihen, kuinka ihmiset liikkuvat, sekä kuinka materiaalit ja tuotteet virtaavat tuotantoympäristössä. Tässä tutkimuksessa on suunniteltu Hitachi Energy Oy:n uudelle muuntajatehtaalle komponenttivalmistuksen layout ja tuotannon virtaus. Suunnittelun tukena on hyödynnetty Lean-ajattelun mukaista lähestymistapaa, jossa arvoa tuottavaa työtä pyritään kasvattamaan ja arvoa tuottamatonta työtä pienentämään.

Tutkimuksen teoria koostuu muuntajavalmistuksesta, engineer to order - valmistusmenetelmästä, Lean-ajattelusta, sekä tuotannon virtausta ja layout-suunnittelua koskevasta teoriasta. Tutkimuksen tavoitteeseen eli layout-ratkaisuun on päästy suunnittelutieteellisen tutkimuksen rungon avulla. Tutkimus alkaa nykyisen komponenttivalmistuksen layoutin ja virtauksen ongelmien tunnistamisella. Ongelmat huomioidaan layout-suunnittelun tavoitteiden asettamisvaiheessa ja ongelmiin pyritään vastaamaan suunnitteluvaiheessa. Suunnitteluvaihe on toteutettu SLP-menetelmää, Monte Carlo -simulaatiota ja Lean-ajattelusta tuttua 5S-menetelmää ja JIT-ajattelua hyödyntäen. Vaihtoehtoiset layoutit on puolestaan arvioitu painotettua tekijäarviointia käyttäen.

Tutkimuksen keskeiset havainnot kohdistuvat komponenttivalmistuksen ongelmiin ja layout- suunnittelun tuloksiin. Tutkimus osoittaa, kuinka ETO-tuotannolle tyypilliset ominaisuudet esiintyvät layoutissa ja tuotannon virtauksessa erilaisina haasteina. Erityisesti vaihtelu tuottaa ongelmia tuotannon ennustettavuudessa ja heijastaa ongelmiin erityisesti tuotannon ohjauksessa ja laadunhallinnassa, heikentäen myös prosessin virtaustehokkuutta. Suunnitteluvaihe osoittaa kuinka erilaisten menetelmien yhteensovittaminen tukee tutkimuksen tavoitteeseen pääsemisessä. Erityisesti SLP-menetelmän suunnittelurungon ja 5S-menetelmän yhteiskäyttö osoittaa, kuinka yleistason- ja yksityiskohtainen layout-suunnittelu voidaan toteuttaa saman tutkimuksen alla. Lisäksi tutkimus osoittaa, kuinka painotettua tekijäarviointia voidaan hyödyntää validina arviointimenetelmänä. Sen avulla suunnittelun tavoitteita voidaan arvioida systemaattisesti useiden arviointitekijöiden perusteella, mikä mahdollistaa layout-vaihtoehtojen vertailun ja perustellun päätöksenteon.

Layout design is a critical phase when moving to a new factory, and a systematic approach to planning supports the approach towards organization’s long-term objectives. With layout design, it is possible to influence on how elements of production, such as equipment, are physically arranged within the factory. It also has a big influence on how employees, materials and products move and flow within the production environment. In this study, a layout and production flow of a new component manufacturing department is designed for Hitachi Energy Oy’s new transformer factory. The planning process is supported by a Lean-oriented approach, aiming to increase value-adding activities while reducing non-value adding activies.

The theory of the study consists of transformer manufacturing, engineer to order -production strategy, Lean-thinking, and theories related to production flow and layout design. The research objective, which is a new layout solution, is achieved using a design science approach. The study begins by identifying problems in the current component manufacturing layout and production flow. These problems are taken into account during the goal-setting phase of the layout desing and addressed during the design phase. The design phase is carried out using the SLP method, Monte Carlo simulation, JIT approach, and the 5S method. The layout alternatives are evaluated using weighted factor analysis.

The key findings of the study focus on the challenges in component manufacturing and the outcomes of the layout design. The results show how characteristics typical to ETO production appear as challenges in both layout and production flow. Especially, variability causes issues in production predictability and is reflected to challenges in production control and quality management, while also reducing process flow efficiency. The design phase highlights how integrating different methods supports achieving the objectives of the study. Especially, the combined use of the SLP framework and the 5S method demonstrates how both block- and detailed layout deisng can be conducted within the same study. Also, the study shows how weighted factor analysis can be used as a valid evaluation method. It enables systematic assessment of design objectives based on multiple criteria, allowing the comparison of layout alternatives and supporting justifiable decision-making.