Örebro universitet Örebro University
Institutionen för School of Science and Technology naturvetenskap och teknik SE-701 82 Örebro, Sweden
701 82 Örebro
Examensarbete, 15 högskolepoäng
Processanalys och utveckling för ökad lönsamhet
på Trelleborg Industrial Products Sweden AB
David Bäckemo, Pontus Pajula
Maskiningenjörsprogrammet, 180 högskolepoäng Örebro vårterminen 2020
Examinator: Jens Ekengren
Sammanfattning
Denna rapport behandlar ett examensarbete som utfördes på företaget Trelleborg Industrial Products Sweden AB. Företaget arbetar idag med polymerlösningar till olika industrier. Examensarbetets syfte var att förbättra tillverkningsprocessen av företagets produkt Plunge, som genererade en oacceptabelt låg vinst. Plunge är en produkt tillverkad i metall och silikon som tillsluter barnmatsburkar. Tillverkningsprocessen skulle förbättras genom att utveckla lösningar för delprocesserna tvättning och målning som skulle minska
tillverkningskostnaderna. Detta samtidigt som lösningarna skulle möjliggöra en flytt av delprocesserna från den nuvarande avdelningen till avdelningen instryk. För att förbättra delprocessen målning utvecklades lösningskoncept på målningsmallar med designmetoden Double Diamond. Metoden resulterade i tre lösningskoncept med tillhörande
lönsamhetskalkyler. Tvättprocessen skulle förbättras genom en investering av en ny
tvättmetod. Lösningen hittades med metoder från Double Diamond. Arbetet resulterade i att en egenkonstruerad tvätt rekommenderades till företaget. För fortsatt arbete med förbättring av tillverkningsprocessen bör lösningskoncepten för målningsmallarna utvecklas vidare till mer kompletta prototyper samt bör kalkylerna för lösningskoncepten förfinas parallellt med utvecklingsarbetet. Tvättmetoden bör testas för att avgöra arbetskostnader och kapacitet, vilket kan ligga som grund för ytterligare förbättringar av tvättprocessen.
Abstract
This report deals with a thesis that was carried out at the company Trelleborg Industrial Products Sweden AB. The company works with polymer solutions for various industries. The goal of the project was to improve the manufacturing process of the company's product Plunge, which generated unacceptably low profits. Plunge is a product made of metal and silicone that seals jars of babyfood. The manufacturing process would be improved by developing solutions that would allow the subprocesses washing and painting to be moved from the operators at the press to the department Instryk while reducing the costs of the subprocesses. In order to improve the subprocess painting, concepts of painting templates were developed with the design method Double Diamond. The method resulted in three concept solutions with associated profitability calculations. The washing process would be improved by an investment of a new washing method. The solution was found using methods from Double Diamond. The work resulted in a washing method that was developed in-house being recommended to the company. In order to continue to work on improving the
manufacturing process, the concepts of the painting templates should be further developed into more complete prototypes and the calculations for the solution concepts should be refined in parallel with the development. The washing method should be tested to determine labor costs and capacity, which may be the basis for further improvements to the washing process.
Förord
Denna rapport skrevs som en del i examensarbetet för Industriell design och
Produktutveckling vid Örebro Universitet VT 2020. Examensarbetet startade mitt under den rådande Covid-19 pandemin.
Att få möjlighet att genomföra examinationsarbetet på ett företag, Trelleborg Industrial Products Sweden AB, har varit både lärorikt, givande och samtidigt utmanande. Att vara kreativ och innovativ utifrån företagets önskemål och krav om förbättrad lönsamhet vid tillverkning av en viss produkt, Plunge, har gjort att kunskaper från utbildningens olika kurser har kommit till praktisk användning på ett högst påtagligt sätt.
Vi känner stor tacksamhet till handledaren på företaget, Anders Kjällström, som varit
tillmötesgående och som gjort det möjligt för oss att ”handgripligt” få utföra praktiska försök utifrån projektets föreslagna förändringar/förbättringar.
Vi vill även tacka Christer Korin, vår handledare på Örebro Universitet, för hans engagemang och tillgänglighet under hela arbetet.
Innehållsförteckning
1 INLEDNING ...6 1.1 Företaget ...6 1.2 Projektet ...6 1.2.1 Projektresultat ... 7 1.2.2 Krav från företaget ... 7 2 BAKGRUND ...8 2.1 Problemet ...82.2 Vad har företaget gjort tidigare ...8
2.2.1 Processbeskrivning utifrån demonstration och intervjuer... 9
2.3 Vad har andra gjort tidigare ... 10
2.4 Beskrivning av teknikområdet ... 10 2.5 Teori ... 10 2.5.1 Värdeflödesanalys... 11 2.5.2 Explosiva miljöer ... 11 2.5.3 Belastningsskada ... 11 2.5.4 Pughs matris ... 11 2.5.5 Double Diamond... 12 3 METOD ... 14 3.1 Val av metoder ... 14 3.2 Tidsplan och WBS ... 14
3.3 Nulägesbeskrivning utifrån observationer ... 14
3.4 Kartläggning av processer ... 14
3.5 Produktutveckling målningsmall ... 14
3.5.1 Brainstorming ... 15
3.5.2 Konceptutveckling iteration 1... 15
3.5.3 Utvärdering med Pughs matris ... 15
3.5.4 Konceptutveckling iteration 2... 15
3.5.5 Prototyper ... 15
3.5.6 Tester av prototyper ... 15
3.5.7 Lönsamhetskalkyl ... 16
3.6 Kriterier till Pughs matris ... 16
3.7 Tvättmetod ... 16
3.7.1 Brainstorming ... 16
3.7.2 Undersökningar av tvättmetod ... 16
3.7.3 Utvärdering med Pughs matris ... 17
3.7.4 Investeringskalkyl ... 17
4 RESULTAT ... 18
4.1 Tidsplan och WBS ... 18
4.2 Nulägesbeskrivning utifrån observationer ... 18
4.3 Kartläggning av process ... 18
4.4 Viktningar Pughs matris ... 19
4.5.1 Idéer från Brainstorming ... 20 4.5.2 Urval ... 22 4.5.3 Lösningskoncept ... 22 4.5.4 Prototyper ... 24 4.5.5 Tester av prototyper ... 26 4.5.6 Resultat av tester ... 28 4.5.7 Lönsamhetskalkyl ... 28 4.6 Tvättmetod ... 29 4.6.1 Idéer från Brainstorming ... 29 4.6.2 Marknaden ... 30 4.6.3 Urval ... 30 4.6.4 Lösningsförslag ... 31 4.6.5 Investeringskalkyl ... 32 5 DISKUSSION ... 34 5.1 Värdering av resultat ... 34 5.1.1 Målningskoncepten ... 34 5.1.2 Tvättmetoderna ... 35 5.2 Fortsatt arbete ... 35 6 SLUTSATSER ... 37 7 REFERENSER ... 38 BILAGOR A: WBS B: Tidsplan C: Skisser D: Beräkningar
1
Inledning
I detta avsnitt hanteras information om företaget som examensarbetet utfördes på, samt projektets omfattning, syfte och krav.
1.1 Företaget
Trelleborg Industrial Products Sweden AB ingår i Trelleborgkoncernen Trelleborg AB vilket är ett internationellt industriföretag som är verksamt i 50 olika länder. Företaget grundades 1905 i Trelleborg och hette då Trelleborg Gummifabriks AB. Företaget har idag 23 935 anställda globalt, med en total omsättning på 36 588 miljoner kronor. Trelleborg AB arbetar idag med polymerlösningar för olika industrier. Dessa lösningar skyddar, dämpar och tätar olika applikationer i tuffa förhållanden, exempelvis under stora temperaturskillnader och mekaniskt krävande belastningar. En del av företagets produkter innehåller processer som binder polymerer med metall. Exempel på produkter är hjul till transportband och
specialanpassade tätningar. Trelleborg Industrial Products Sweden AB är baserade i Örebro, närmare bestämt på Stålgatan som kan ses i Figur 1 nedan. Företaget har kunder över hela Sverige, bland annat Tetra Pak och Alfa Laval. De producerar produkter som används i livsmedelsindustrin och har således höga krav på renlighet och produktkvalitet. [1]
Figur 1. Trelleborgs lokaler i Örebro ligger på Stålgatan 1.2 Projektet
Examensarbetet utfördes för att förbättra en del i tillverkningsprocessen av Trelleborg Industrial Products Sweden AB:s produkt Plunge, med syfte att öka lönsamheten för
produkten. Produkten används i livsmedelsindustrin för att tillsluta barnmatsburkar och består av en bit metall med en fastpressad kåpa i silikon. Plunge illustreras i Figur 2.
Figur 2. Ett stort antal artiklar av produkten Plunge vars tillverkningsprocess detta examensarbete syftade på att förbättra.
I detta examensarbete undersöktes delprocesserna tvättning och målning*, då företaget hade identifierat dessa som mycket kostsamma. Syftet med arbetet var att öka lönsamheten för tillverkningsprocessen genom att förbättra dessa två delprocesser. För att förbättra processen målning skulle en målningsmall utvecklas och en förbättrad tvättprocess skulle uppnås genom investering av en ny tvättmetod.
*Processerna tvättning och målning förklaras djupare under 2.2.1 Processbeskrivning utifrån demonstration och intervjuer.
1.2.1 Projektresultat
Det färdiga projektet skulle resultera i ett eller flera lösningsförslag till målningsmall med tillhörande lönsamhetskalkyl, samt ett eller flera förslag på en automatisk tvättmetod med tillhörande investeringsunderlag. Lönsamhetskalkyler samt investeringsunderlag innebar enklare överslagsberäkningar i syfte att skapa en grund för framtida förbättringsarbeten. Projektet skulle enbart hantera delprocesserna tvättning samt målning och avsåg således inte förbättra andra delar i tillverkningsprocessen.
1.2.2 Krav från företaget
• Lösningarna ska uppfylla de krav företaget har angående säkerhet, miljö och kvalitet utifrån kvalitetscertifieringarna ISO 9001 och ISO 14001.
• De nya delprocesserna ska vara mer lönsamma än de nuvarande delprocesserna. • Lösningarna ska möjliggöra att delprocesserna flyttas från den nuvarande avdelningen
till avdelningen instryk.
• Lösningen för målningsmall ska vara godkänd för användning i en explosiv miljö*. • Tvättlösningen ska vara automatisk och bör kunna tvätta rent detaljerna från damm
och blästersand.
2
Bakgrund
I följande avsnitt redovisas bakgrunden till projektet, vad problemet är och vad företaget har gjort tidigare för att lösa problemet. Den nuvarande tillverkningsprocessen, samt den teori som detta examensarbete tillämpar, redovisas.
2.1 Problemet
Enligt handledaren Anders Kjällström, som är teknisk chef på Trelleborg Industrial Products Sweden AB, genererade produkten Plunge en oacceptabelt låg vinst. Detta var ett problem då företaget använder vinsten till expansion och innovation för att få fördelar över sina
konkurrenter. Den låga vinsten orsakades av en dyr tillverkningsprocess, som dessutom hade relativt låg processkvalitet. Konsekvensen av den låga processkvaliteten resulterade i att en relativt stor andel av de tillverkade produkterna fick kasseras, eller att de returnerades från kunden. Det konkreta felet i processen var att operatörerna vid pressen fick utföra mycket förberedande arbete, som dessutom var ineffektivt och ledde till många defekter. Detta förberedande arbete bestod av tvättning och målning. Tvättning syftar på det steg där
blästersand och damm tvättas av från metallen för att bindemedlet ska få optimal fästförmåga. Målningen syftar på det steg där ett tvåkomponentslim (bindemedel) appliceras på de ytor på metallbiten där silikonet ska fästa under pressning. [A]
2.2 Vad har företaget gjort tidigare
Enligt en intervju med Anders Kjällström har företaget tidigare gjort väldigt lite för att lösa problemet. Detta då produktens låga lönsamhet upptäcktes först bara några månader innan detta examensarbete. Upptäckten gjordes genom en efterkalkyl som visade på att produkten är dyrare att tillverka än tidigare beräknat när hänsyn tas till utnyttjandegrad, vilket är den del av tiden som en arbetstagare faktiskt lägger på effektivt arbete. [A]
Anders gav även information om hur långt de hade kommit i förbättringsarbetet, samt vilka steg de hade utfört. Företaget hade identifierat vilka delar i processen som var mest
kostsamma, nämligen målningsprocessen och tvättprocessen. För att komma fram till denna slutsats hade företaget granskat den dokumenterade data av tillverkningsprocessen som fanns, samt hur de olika stegen utfördes och vem som utförde dem. Med denna värdeflödesanalys kunde företaget se att pressen stod stilla under en lång tid, då operatören både skulle tvätta metallen och måla den för hand innan den kunde pressas. Denna information gav företaget idéen om att målningen skulle flyttas från operatören till avdelningen instryk, där metallerna blästrades. För att uppnå detta hade företaget flera gånger försökt utveckla en målningsmall. Målningsmallen skulle göra det möjligt för företaget att applicera bindemedlet på produkten genom sprutmålning och på så sätt även minska cykeltiden för målningsprocessen. Utveckling och implementering av målningsmallar har misslyckats på grund av att de inte lyckades applicera bindemedel på den specifika produktytan som behövdes. Företaget ville även flytta tvättprocessen till avdelningen instryk, där förberedande arbete såsom blästring utförs. Detta skulle uppnås med en investering i en ny tvättmetod. [A]
Den dokumenterade data av tillverkningsprocessen som Anders angav visade på relativt låg processkvalitet, med en andel kassationer och returneringar. En faktor till returnering var att det fastnade penselhår mellan silikonet och metallen under den manuella målningsprocessen. Den manuella målningsprocessen resulterade även i att bindemedlet kunde appliceras på
felaktiga ytor, vilket ledde till kassation då silikonet fäste på fel ytor under pressningen. Detta identifierade företaget som en mänsklig faktor, vilket satte krav på att målningsmallarna skulle eliminera denna faktor. En annan anledning till kassation var att blästersand och damm från blästringen fanns kvar på metallerna under målningsprocessen. Detta eliminerades genom att tvätta metallerna efter blästringen, vilket är samma tvättprocess som detta examensarbete syftar på att effektivisera. [A]
Ett annat förbättringsarbete som företaget tidigare gjort var att automatisera ett moment som tidigare utfördes manuellt. Momentet ingick i delprocessen trimning där överblivet silikon skärs av produkten efter pressning. Förbättringsarbetet resulterade i att företaget själva utvecklade och tillverkade en skärmaskin. [A]
2.2.1 Processbeskrivning utifrån demonstration och intervjuer
Utifrån en demonstration utförd av en operatör på instryk, som arbetat där i 3 år, gavs en bild av hur tillverkningsprocessen för produkten Plunge såg ut innan förbättringsarbetet. När produkten ska sättas i produktion skrivs ett operationskort ut som innehåller information om vilka tillverkningssteg som ingår samt vilken metall det är som ska användas. Metaller hämtas sedan av en operatör på instrykningen från den lagerplats metallerna har. Metallerna
transporteras sedan in på instrykningsavdelningen för att påbörja blästringen. Det första operatören gör är att ladda blästringsmallen med 10 metaller. Att ladda en mall tar 9 sekunder per metall. Mallarna trycks ihop med en gängstång. Denna delprocess illustreras i Figur 3 nedan. [B]
Figur 3. Metaller som sätts i blästringsmallar och fästs samman med en gängstång i förberedelse för blästring.
Den fyllda mallen läggs sedan i slungblästringsmaskinen, som i ett förberedande steg fyllts med aluminiumoxid, för att sedan blästras i 2 minuter. Under tiden då de första metallerna blästras laddar operatören nästa mall, så att den nya mallen är redo när den första blästringen är färdig. När metallerna sedan är färdigblästrad blåser operatören av överbliven blästersand med hjälp av tryckluft som operatören blåser genom ett handhållet munstycke. Denna process repeteras sedan tills alla metaller som behövs är blästrade. De färdigblästrade metallerna transporteras sedan till området i lokalen där målning och pressning sker. Operatören vid pressen transporterar metallerna till en tvättränna där de sedan spolas av i kallt vatten under en kran och skrubbas med en diskborste. Detta utförs för att få bort överblivet damm och sand från tidigare processer. Denna delprocess heter tvättning och det tar 18 sekunder att tvätta en produkt. Tvättprocessen resulterar i att metallerna är fria från damm och blästersand.
Metallerna får sedan torka innan bindemedlet ska appliceras, vilket är den delprocess som heter målning. Detta görs för hand med en pensel, sittandes vid och lutandes över en
arbetsbänk bredvid pressarna. Varje metall tar 90 sekunder att måla. Sedan pressas 6 metaller åt gången i en pressmaskin, vilket tar 13 minuter. Efter att metallerna pressats skärs överblivet silikon av i en skärmaskin med roterande kniv som är placerad bredvid pressen. [B]
2.3 Vad har andra gjort tidigare
Ett sätt att generera större vinst genom processutveckling är att byta ut delprocesser eller metoder i tillverkningsprocessen. I tidskriften Duanya Jishu – Forging & Stamping Technology står det om processförbättring vid tillverkning av ett böjt stålrör. I processen byttes smidesprocessen ut mot kallböjning, vilket resulterade i en eliminering av
värmebehandlingsprocesser. [2]
Metoder och delprocesser kan möjligtvis även förbättras genom att tillföra god ergonomi för arbetarna. I en text i tidskriften Integrated Manufacturing Systems, visade fallstudier på att det finns en länk mellan ergonomi, mänsklig prestanda och kvalitet. Variabler såsom arbetsyta, arbetsdesign och maskindesign kan vara nödvändiga att använda vid kvalitetsutveckling. [3] 2.4 Beskrivning av teknikområdet
Examensarbetet krävde djupare kunskaper inom produktutveckling för att utveckla en produkt som på ett tillfredställande sätt uppfyllde företagets behov. Inom produktutveckling behövdes kunskaper om designmetodik, solidmodellering, konstruktionsteknik och ritteknik.
Designmetodik behövdes för att på ett metodiskt sätt utveckla en produkt som uppfyller företagets krav. Kunskaper om solidmodellering behövdes för att med Computer aided design (CAD) rita upp 3D-modeller för visualisering, prototyping och 3D-printing.
Konstruktionsteknik och ritteknik krävdes för att på ett korrekt sätt läsa ritningar och produktunderlag.
Kunskap inom projekthantering krävdes för detta examensarbete för att ge projektet en tillförlitlig struktur. Inom projekthantering krävdes kunskap om tidsplan och Work breakdown structure (WBS). Kunskap om tidsplan och WBS krävdes för att kartlägga och tidsätta alla projektet ingående delar på ett begripligt och tillfredställande sätt.
Detta examensarbete krävde även kunskap inom kvalitetsutveckling. Denna kunskap behövdes för att förstå och kartlägga de processer som var relevanta för arbetet. Kunskapen behövdes även för att förstå det processorienterade tankesättet, samt för att förstå hur processer relaterar till varandra.
För att förstå hur bindemedel fäster på olika ytor behövdes grundläggande kunskap inom materiallära.
Inom ämnet formningsteknik krävdes kunskap inom 3D-printing. Denna kunskap behövdes för att forma prototyper för testning.
Grundläggande kunskaper inom ekonomi behövdes för att på ett korrekt sätt tolka och utveckla kalkyler med relevanta värden för företaget.
2.5 Teori
2.5.1 Värdeflödesanalys
En värdeflödesanalys är en grafisk illustration av en produkts flöde genom verksamheten. Värdefödets syfte är att ge en god förståelse av flödet, vilket ligger som grund för
förbättringsarbete. Relevant fakta och egenskaper om processerna som ingår samlas in och visas i värdefödet. Värdeskapande tid kallas den tid det tar för en produkt att öka i värde för kunden i respektive process. Den värdeskapande tiden skrivs ned för varje värdeskapande process i flödet. Huvudsyftet med en värdeflödesanalys är att få en bild över hur det nuvarande flödet fungerar, inte hur det är tänkt att fungera. [4]
2.5.2 Explosiva miljöer
Det finns olika sätt att definiera hur utrustning och arbetsmiljö ska hanteras i explosiva miljöer, ATEX-direktiven är ett av dem. ATEX-direktiven gäller för samtliga länder i EU. Det är direktiv om vilka krav som ställs när man hanterar brandfarliga gaser och vätskor.
Huvudsakligen ligger kravet i att verksamheten ska bedöma risken för att det bildas en explosiv atmosfär. [5]
Med explosiv atmosfär menas en blandning av gas eller ånga i luft i sådan koncentration att den kan antändas. Bedömningen gäller normal hantering och förväntade avvikelser. Även risken för antändning av explosiv atmosfär ska bedömas. Med explosionsfarlig miljö menas förutom områden med risk för explosiv atmosfär även den närmaste omgivningen. [5]
2.5.3 Belastningsskada
En belastningsskada syftar till den skada som uppstår vid alltför stor mekanisk påkänning. Begreppet hänvisas vanligen till skador som uppstår inom yrkesarbete, men används även för att beskriva vissa idrottsrelaterade skador. Symptomen, som förvärras vid ansträngning, är stelhet och värk i muskler och andra mjukdelar i kroppen. Symptomen uppkommer under ergonomiskt ogynnsamma förhållanden, såsom vid monotona och återkommande
muskelaktiviteter, olämpliga arbetsställningar, isometriskt muskelarbete och stillasittande arbete. [6]
2.5.4 Pughs matris
De utvärderingar som utfördes under detta projekt utfördes med Pughs Matris, en metod som objektivt och systematiskt jämför lösningsförslag i syfte att hitta den bästa lösningen på problemet. Dessa förslag kan vara prototyper, färdiga produkter, processer eller tjänster. Metoden använder sig av kriterium i en matris, som viktas på en skala efter deras
nödvändighet. En referens används för att jämföra de olika förslagen. Om ett förslag presterar bättre än referensen på ett givet kriterium, så får den ett pluspoäng multiplicerat med den viktning som kriteriet har. Om en prototyp presterar sämre än referensen så ges där istället ett minuspoäng multiplicerat med den viktning som kriteriet har. Presterar de likvärdigt så ges en nolla. När alla poäng är satta så räknas de ihop, både med och utan viktningen. Det förslag som har högst poäng efter viktningen är den mest lämpliga lösningen på problemet. Om flera förslag får samma poäng, eller om summan är nära, kan projektgruppen analysera vilka egenskaper som var viktigast för de förslagen. Med den informationen kan gruppen sedan utveckla ett nytt förslag som använder de bästa egenskaperna från flera av de originella förslagen.[7]
Ett exempel på en Pughs matris visas nedan i Tabell 1. Exemplet är inte relaterat till resultatet för projektet, det har skapats i syfte att ge förståelse för metoden.
Tabell 1. Ett exempel på Pughs matris med godtyckligt valda viktningar, där förslag 1 fick högst viktad summa.
Viktning Referens Förslag 1 Förslag 2
Kriterium 1 1 0 - + Kriterium 2 3 0 + 0 Antal + 1 1 Antal - 1 0 Summa 0 1 Viktad summa 2 1 Rank 1 2 Fortsätt Ja Nej 2.5.5 Double Diamond
En teori som användes under detta examensarbete var metodiken Double Diamond. Metoden illustreras med två diamanter, vilket visas i Figur 4, vars form representerar divergerande och konvergerande tänkande. Divergerande tänkande betyder att kreativitet ska användas för att få så stor bredd på idéer och förslag som möjligt. I konvergerande tänkande används logiskt tänkande för att få insikter och nå den bästa lösningen. [8]
De två diamanterna består av fyra huvuddelar, som i sin tur kan delas upp i flera minder steg. De fyra huvuddelarna är Utforska, Analysera, Idégenerera och Prototypa. Många av de mindre stegen inom huvuddelarna är inte nödvändiga för alla projekt. Omständigheter såsom krav, tid, pengar, kunskap och relevans kan avgöra vilka steg som anses nödvändiga för projektet. Genom utbildning och interaktioner med andra projektgrupper kan deltagarna lära sig andra användbara verktyg inom de olika delarna. Metoden är iterativ, vilket betyder att
Figur 4. Illustration av designmetodiken Double Diamond, där den diamantformade geometrin representerar tankesättet under de olika delarna.
Den första delen, Utforska, är baserad på divergerat tänkande. Här skapas först en arbetsplats som tillåter största möjliga kreativitet. För att förstå kunden och dennes behov kan
observationer, dagböcker, undersökningar, intervjuer och rollspel användas. Brainstorming används för att generera idéer som sedan kan utvecklas med snabb visualisering exempelvis genom skisser. Syftet med denna del är att få insikter om kunden och de behov som kunden har. [9]
Analysera är baserat på konvergerande tänkande. Här smalnas förslagen och insikterna ner för att få reda på vilka problem som ska ses närmare på. För att smalna av mängden problem kan kundgrupper, kriterier och sortering användas. Det finns även specifika verktyg som kan användas vid tjänster, såsom kundkartor. Efter detta steg bör projektgruppen kunna definiera huvudproblemet som sedan ska lösas i nästkommande delar. [10]
I den tredje delen, Idégenerera, används divergerande tänkande för att ta fram
lösningskoncept som sedan ska utvärderas. För att ta fram koncept används brainstorming. Därefter används verktyg såsom karaktärsprofiler, prototyper, scenarion och rollspel för att bestämma vilka koncept som bör utvecklas vidare. När denna del är klar bör projektgruppen ha några väl definierade lösningskoncept att utveckla. [11]
Det fjärde och sista steget, Prototypa och Testa, använder sig av konvergerande tänkande. I detta steg testas de olika lösningsförslagen och utvärderas mot varandra. Det vinnande förslaget genomgår en iterativ process av testning och utveckling för att eliminera eventuella fel som produkten eller tjänsten har. När lösningen är färdig och börjar konsumeras kan feedback från kunderna användas som en del i utvärderingen av projektet. Här läggs även de verktyg man har använt sig av i projektet i en metodbank, då de kan vara användbara för andra projekt och projektgrupper. [12]
3
Metod
I detta avsnitt redovisas vilka metoder som detta examensarbete använde sig av, samt varför dessa metoder valdes.
3.1 Val av metoder
Valet av metoder under detta examensarbete följer ingen övergripande metod. Metoderna som användes i detta arbete valdes utifrån de metoder som undervisning inom
högskoleingenjörsprogrammet Industriell Design och Produktutveckling givit, samt från relevant litteratur. Designmetodiken Double Diamond valdes då projektet ansågs behöva en flexibel metod där tankesätt snarare än specifika steg står i centrum [8].
3.2 Tidsplan och WBS
För att ge projektet struktur och tidsatta mål utvecklades en tidsplan. Tidsplanen utvecklades i samband med en kartläggning av projektets ingående delar. Kartläggningen utfördes i form av en Work Breakdown Structure (WBS) som täckte de aktiviteter och delaktiviteter som
projektet innefattade [13]. Kartläggningen utfördes för att få en överskådlig bild av vad som behövde göras och för att se till så att det fanns en röd tråd genom hela projektet.
3.3 Nulägesbeskrivning utifrån observationer
En mer komplett nulägesbeskrivning sammanställdes i syfte att använda som grund för det resterande arbetet. Nulägesbeskrivningen var en del av Utforska från metoden Double Diamond, från brittiska Design Council [8]. Nulägesbeskrivningen utvecklades genom att använda de redan dokumenterade data som företaget hade bidragit med om de ingående processtegen, hur mycket tid dessa tog, samt hur mycket de kostade. Den befintliga informationen kompletterades med observationer på arbetsplatsen. Dessa observationer utfördes med syftet att få en djupare förståelse för de praktiska delarna i processen, detta för att utvecklingen av målningsmallen och val av tvättmetod skulle ge bästa möjliga resultat. Observationerna utfördes genom att iaktta, anteckna och fotografera alla relevanta processteg under tillverkningen av produkten. Detta utfördes under pågående produktion.
Nulägesbeskrivningen kompletterades även med frågor till de anställda. En exakt bild av nuläget var viktig av ännu en anledning, nämligen då det slutgiltiga resultatet behövde jämföras med tidigare uppmätt data för att se om projektets syfte var uppfyllt.
3.4 Kartläggning av processer
En kartläggning av de ingående processerna ritades upp i ett mjukvaruprogram, från vilket det skapades ett värdeflöde. Värdeflödet behövde inte analyseras då de delar i processen som var kostsamma redan var identifierade av företaget. Syftet med värdeflödet i detta projekt var att bidra till en överskådlig helhet samt att ge insikter om processtegen innan och efter de relevanta processerna som en del av Utforska i Double Diamond [9].
3.5 Produktutveckling målningsmall
På företagets beställning skulle det utvecklas en produkt som underlättar den delen i
processen som hanterar målning av metaller. Produkten utvecklades genom att använda den iterativa designmetodiken Double Diamond, som skulle lösa problemet och uppfylla de krav som företaget ställde [8].
3.5.1 Brainstorming
Brainstorming var det första steget i Idégenerera från Double Diamond, där en mängd olika idéer skrevs ned på virtuella post-it-lappar [11]. Tanken var att få ut kvantitet före kvalitet och framförallt att inte tänka kritiskt för att kunna lyfta fram kreativiteten. Brainstormingen baserades på frågan Hur kan man applicera bindemedlet på metallen? Denna fråga kompletterades även med frågan Hur kan vi måla Plunge med hjälp av en mall. Därefter sållades idéer bort med kriterierna Orimlighet, Botar ej symptomet samt Går ej att prototypa. Kriterierna valdes utifrån nulägesbeskrivningen, samt företagets krav. Att lösningen ska användas i ett ATEX-klassat rum var viktigt att ta hänsyn till, då detta direkt utesluter eldrivna apparater eller andra lösningar som kan orsaka gnistbildning. De kvarstående idéerna lades under kategorin Vidareutveckling.
3.5.2 Konceptutveckling iteration 1
I vidareutveckling utvecklades koncepten i komplexitet med hjälp av skisser för en konkret visualisering. Under detta steg utvärderades även koncepten om de var realiserbara, baserat på de krav som företaget ställde samt den tid som examensarbetet omfattade. Detta var
ytterligare ett steg i Idégenerera från Double Diamond [11].
3.5.3 Utvärdering med Pughs matris
De koncept som var realiserbara utvärderades i en Pughs matris, baserat på kriterierna under 3.6 Kriterier till Pughs matris [7]. Syftet var att smalna av mängden lösningar för att påbörja nästa iteration. Här användes konvergerande tänkande i enlighet med det fjärde steget i Double Diamond [12].
3.5.4 Konceptutveckling iteration 2
De koncept som gick vidare efter utvärderingen utvecklades ytterligare genom att gå tillbaka till det tredje steget i Double Diamond, Idégenerera, för att genom divergerande tänkande utveckla grundidéerna från tidigare steg [11]. Detta innebar att koncepten ritades upp i ett CAD-program för en tydlig visualisering. De färdiga modellerna renderades sedan i samma program för att få en mer fotorealistisk gestaltning.
3.5.5 Prototyper
I sista iterationen av Double Diamond utvecklades prototyper av koncepten i syfte att utvärdera vilket av dessa koncept som var mest lämpligt för att lösa problemet [12].
Prototyperna behövde vara avancerade nog att testa de funktioner som ansågs vara viktigast för att lösningsförslaget överhuvudtaget skulle vara realistiskt att använda i produktion.
3.5.6 Tester av prototyper
Varje testmetod anpassades utifrån prototypens egenskaper och testerna utfördes på ett sätt som i största mån skulle återspegla ett verkligt scenario i produktion. Testerna utfördes med syfte att undersöka om koncepten var realistiska lösningar, undersöka konceptets ergonomi, ta reda på konceptens ungefärliga kapacitet och om koncepten applicerar bindemedlet korrekt. Konceptens ergonomi testades genom att bedöma de ergonomiskt ogynnsamma
omständigheterna som uppkom av momenten [6]. Kapaciteten testades genom att mäta den tid som momenten tog att utföra. För att se om bindemedlet applicerats korrekt inspekterades
metallens yta efter varje test.
3.5.7 Lönsamhetskalkyl
Lönsamheten för lösningskoncepten togs fram genom att räkna ut målningskostnaden per år för koncepten, för att sedan jämföra resultaten med den nuvarande målningskostanden. Dessa kalkyler utvecklades genom att anskaffa kostnad för operatör, investeringskostnad för
lösningsförslag, kapaciteten för lösningsförslag, värde på utnyttjandegrad och antal producerade produkter per år [A].
Värden för timkostnaden för operatör och mängden produkter per år hämtades från företaget [A]. Kapaciteten för koncepten anskaffades genom test av prototyper. Värdet för
utnyttjandegraden anskaffades från handledaren på företaget [A]. Investeringskostnaden för koncepten uppskattades baserat på materialåtgång, uppskattade tillverkningskostnader och offerter. Symbolerna i kalkylerna för de olika värdena är godtyckligt valda för detta projekt. 3.6 Kriterier till Pughs matris
Kriterierna och dess viktningar för Pughs matris togs fram i samarbete med företagets handledare och baserades på företagets policy. Kriterierna som användes vid utvärderingen var Ergonomi, Säkerhet, Kvalitet, Kapacitet och Kostnad. Med Ergonomi menas
lösningsförslagets förmåga att vara bekvämt och användarvänligt för operatören, samt förmågan att inte leda till belastningsskador i framtiden. Med Säkerhet menas
lösningsförslagets förmåga att inte ge upphov till arbetsskador. Hänsyn togs både till risken för skada och skadans allvarlighetsgrad. Med kvalitet menas lösningsförslagets förmåga att producera så få defekta produkter som möjligt. Med Kapacitet menas lösningsförslagets förmåga att producera produkter i artiklar/timme. Med Kostnad menas lösningsförslagets uppskattade kostnader per år.
3.7 Tvättmetod
Förbättringsarbetet av företagets tvättprocess utfördes med delarna Utforska och Idégenerera från Double Diamond [8]. Tvättmetoden skulle uppfylla de krav som företaget har med hänsyn till kvalitet, miljö, hälsa och kostnad. Företaget ställde även ett krav på att metoden skulle vara automatisk.
3.7.1 Brainstorming
Brainstorming för tvättmetoder utfördes på samma sätt som i 3.5.1 med undantag för frågorna. Brainstormingen baserades istället på frågan Hur kan metallerna tvättas? Idéerna skrevs ned på post-it-lappar och sållades därefter ut med kriterierna Orimlighet och Ej möjligt att automatisera. Dessa kriterier valdes baserat på nulägesbeskrivningen, samt företagets krav. De metoder som inte sållades ut placerades i kategorin Vidareutveckling.
3.7.2 Undersökningar av tvättmetod
En undersökning av vilka maskiner som används inom olika industrier idag utfördes genom att ta kontakt med branschfolk i syfte att finna inspiration.
Därefter utfördes en undersökning baserat på de metoder som placerades under
löste problemet eller om de var olämpliga för ändamålet. Undersökningen visade även vilka maskiner som fanns tillgängliga att köpa samt vad företaget själva hade för möjlighet att tillverka en egen maskin. Om maskiner för de olika metoderna inte fanns tillgänglig att köpa eller om företaget inte hade resurser att tillverka maskinen själva uteslöts metoden.
En diskussion fördes med handledaren på företaget om idéerna på tvättmetoder hade möjlighet att uppfylla företagets krav på renlighet.
3.7.3 Utvärdering med Pughs matris
Tvättmetoderna utvärderades med Pughs matris, baserat på kriterierna under 3.6 Kriterier för Pughs matris, för att rangordna metoderna [7]. Syftet var att få fram de lösningar som var mest lämpliga att lösa problemet utifrån företagets krav.
3.7.4 Investeringskalkyl
För att räkna fram hur mycket en metod kostar företaget räknades tvättkostnaden per produkt ut, då detta ansågs vara relevanta mätvärden för företaget. Kalkylen utvecklades genom att samla investeringskostnader för tvättmetoderna, samt genom att anskaffa värden för maskinernas uppskattade livstid. Värdet för mängden producerade produkter per år anskaffades för kalkylen då kostnaden behövde slås ut över alla produkter.
Investeringskostnaden anskaffades med offerter från företag som tillverkar maskinerna [C, D]. Livstiden uppskattades så exakt som möjligt genom att fråga kunniga inom området samt generella värden från tillverkarna [C, D]. Värdet för mängden tillverkade produkter per år anskaffades av handledaren på företaget [A].
För att jämföra kostnaden med nuvarande metod utvecklades en kalkyl som beskrev
företagets nuvarande tvättkostnad per produkt. Denna kalkyl utvecklades genom att anskaffa timkostnad för operatör, samt den nuvarande tvättiden per produkt. Dessa värden anskaffades från företaget [A]. Symbolerna för de olika värdena som ingick i kalkylerna valdes
4
Resultat
I följande avsnitt redovisas de resultat som utförandet av projektets metoder resulterade i. 4.1 Tidsplan och WBS
Kartläggningen i form av en WBS resulterade i att 21 olika projektaktiviteter skrevs in i tidsplanen. WBS kan ses i Bilaga A: WBS, tidsplanen visas i Bilaga B: Tidsplan.
4.2 Nulägesbeskrivning utifrån observationer
De observationer om utförts under produktion visade på att företagets slutsatser var korrekta. Pressen står stilla under en längre tid när operatörerna fokuserar på tvättning och målning av metalldetaljerna. När pressarna behöver användas för flera olika typer av produkter leder detta till att produktionen för dessa står still. Pressningsmomentet blir således en stor flaskhals för systemet. Tvättningen och målningen bör således flyttas från operatörerna vid pressen till avdelningen instryk, där metallerna även blästras. Detta skulle även leda till att
transportsträckan till och från tvättprocessen kan kortas ner.
Målningen observerades som ett tidskrävande och monotont moment, som dessutom inte är ergonomiskt för operatören. Detta är således både ett problem när det kommer till kostnad och arbetsförhållande. Även tvätten observerades att ha ergonomiska och tidskrävande problem. Nya, mer ergonomiska, metoder för dessa delprocesser skulle således ge ett större värde för företaget både sett till ekonomi och arbetsförhållanden.
4.3 Kartläggning av process
Kartläggningen i Figur 5 visar på flera problem med den nuvarande processen. Den bekräftar även några av de slutsatser som drogs av observationer, samt bekräftar även företagets
slutsatser. I området Press utförs flera delprocesser, varav målningen sticker ut som tidskrävande. Tvätten utförs på ett eget område och även den delprocessen är ineffektiv. I området Instryk utförs bara en delprocess, vilket gör det önskvärt att flytta målningen och tvättningen till den avdelningen. Detta skulle även minska transportsträckorna mellan delprocesserna och således resultera i ett mer jämt flöde.
Figur 5. Kartläggning av delprocesserna och stegen i tillverkningsprocessen för produkten Plunge. 4.4 Viktningar Pughs matris
Diskussionen med företagets handledare om viktningar för kriterier till Pughs matris gav följande viktningar baserade på företages policy:
Ergonomi: 4 Säkerhet: 4 Kvalitet: 3 Kapacitet: 2 Kostnad: 1
kvalitet som det 3:e viktigaste kriteriet. Kapaciteten var det 4:e viktigaste kriteriet och kostnad var det minst viktiga av de fem kriterierna.
4.5 Målningsmall
I detta avsnitt redovisas resultatet för utveckling av målningsmall.
4.5.1 Idéer från Brainstorming
Brainstormingen resulterade i flertalet idéer som visas i Figur 6 nedan.
Figur 6. Idéer från brainstorming av målningsmall på virtuella post-it-lappar.
Utsållning av idéerna baserat på kriterierna orimlighet, botar ej symptom och går ej att prototypa resulterade i 6 förslag, vilket visas i Figur 7.
Förslag A:
Täckningsmall. Idén är en mall i plast som täcker de ytor som inte ska målas. Förslag B:
Gummiband. Ett gummiband som träs på produkten för att täcka ytor som inte ska målas. Kompletteras med en stationär bas som täcker bottenytan och hjälper till att få upp produkten i en ergonomisk arbetshöjd
Förslag C:
Penselmaskin. Ett verktyg som går att montera på den redan existerande skärmaskinen. Produkten roterar och en del av produktens yta ligger mot ett hjul som applicerar bindemedel. Förslag D:
Remsmall. En roterande rem som är täckt i bindemedel glider mot ytan som ska målas. Remmens elasticitet tillåter att rörelsen följer produktens asymmetri.
Förslag E:
Roterande svarv. Produkten fästs bakom en stationär mall i en svarvliknande maskin. Förslag F:
Borstmall med doppning. En mall med en borstliknande linning som applicerar bindemedlet när produkten trycks ned i mallen med en linjär rörelse.
Skisser för förslag A, C, D, E och F går att se i Bilaga C: Skisser.
4.5.2 Urval
De 6 lösningsförslagen, A-F, genomgick urvalet med Pughs matris. Urvalet resulterade i att förslag B och förslag C fick högst mängd poäng och gick således vidare för fortsatt
utveckling. Förslag F fick inte lika mycket poäng som förslag B och C, men betydligt mer poäng än de övriga förlorarna. Därför ansågs även förslag F vara intressant nog för att utveckla vidare. Hela resultatet av Pughs matris kan ses i Tabell 2.
Tabell 2. Pughs matris med kriterier i den vänstra kolumnen och förslagen på den översta raden. Referensen är företagets nuvarande metod.
Viktning Referens Förslag A Förslag B Förslag C Förslag D Förslag E Förslag F Ergonomi 4 0 + + + + + + Säkerhet 4 0 - + + - - + Kvalitet 3 0 + + + + 0 0 Kapacitet 2 0 + + + + + + Kostnad 1 0 - - - - - - Antal + 3 4 4 3 2 3 Antal - 2 1 1 2 2 1 Summa 1 3 3 1 0 2 Viktad summa 4 12 12 4 1 9 Rank 3 1 1 3 4 2
Fortsätt Nej Ja Ja Nej Nej Ja
4.5.3 Lösningskoncept
Renderingen i Figur 8 visar konceptet B, vilket var ett av de två högst rankade
lösningsförslagen med 12 poäng efter utvärdering med Pughs matris. Koncept B är en simpel målningsmall som träs på metallen innan spraymålning. Målningsmallen är ett gummiband som är tänkt att sitta kvar på metallen fram tills operatören ska placera den i pressen.
Figur 8. Rendering på lösningskoncept B, ett gummiband som täckningsmall på produkten.
Koncept C, som visas i Figur 9, fick även det 12 poäng och är ett verktyg som kan sättas fast på samma maskin som används för att skära av överblivet silikon efter pressning. Verktyget består av en bit metall som kan fästas i maskinen, en behållare för bindemedel, en svamp för att kontrollera flödet av bindemedel och ett hjul som applicerar bindemedel på produktens yta. Den tåliga konstruktionen gör så att verktyget inte behöver bytas ofta.
Figur 9. Rendering på lösningskoncept C, ett verktyg som är kompatibelt med maskinen som skär av oönskad silikon efter pressning.
Koncept F fick 9 poäng och blev då tredje högst rankad efter utvärderingen med Pughs matris. Konceptet är en mall som består av en svamp och en bit metall. Svampen är formad så att bara de ytor bindemedlet ska fästa på är i kontakt med svampen. Bindemedlet tas upp av svampen, för att sedan tryckas ut när produkten med en doppande rörelse trycks ned mot svampen. Bindemedlet appliceras på så sätt med hög kapacitet. Konceptet illustreras i Figur 10 nedan.
Figur 10. Rendering på lösningskoncept F, en mall som produkten kan doppas i för att applicera bindemedel.
4.5.4 Prototyper
Konceptet med gummiband
Då lösningsförslaget med gummiband som täckningsmall var mycket simpel så köptes ett litet antal gummiband in för att testa lösningsförslaget. Prototypen består en metallcylinder, två metallplattor, en produkt med ett gummiband som täcker önskvärd yta och en plastbit som täcker toppen på produkten. Metallcylindern användes i syfte att placera produkten i en mer ergonomisk position för operatören som spraymålar bindemedlet. Plastbiten och
metallkomponenterna tillverkades i företagets mekaniska verkstad. Prototypen illustreras i Figur 11.
Figur 11. Prototyp för konceptet med gummiband som täckningsmall, där produkten är inklämd mellan två metallplattor och placerad på en metallcylinder.
Konceptet av Penselmaskinen
Prototypen för penselmaskinen, som visas i Figur 12, tillverkades i företagets mekaniska verkstad. Prototypen bestod av en metallbit som kan fästas i maskinen som skär av oönskad silikon efter pressning, ett plasthjul med kullager, en plastbehållare för bindemedel och en metallpinne som ser till att bindemedlet har ett begränsat flöde. Eftersom prototypen behövde vara kompatibel med maskinen så blev denna prototyp relativt komplex i jämförelse med de två andra prototyperna i detta projekt.
Figur 12. Prototyp av konceptet penselmaskinen. Prototypen är ett verktyg som är kompatibel med skärmaskinen som skär av överbliven silikon efter pressning.
Konceptet av doppningsmallen
Prototypen för doppningsmallen, som visas nedan i Figur 13, bestod av 5 delar. En plastdel med två uppstickande cylindrar användes som bas för att leda produkten i rörelsen, en fjäder tillsammans med en plasthatt användes för att ge motstånd och trycka tillbaka produkten, en plastbit användes för att täcka undersidan på produkten och slutligen användes en bit tyg som linning för att kunna suga åt sig vätska och applicera bindemedel. Alla delar av plast i denna prototyp framställdes genom 3D-printning.
Figur 13. Prototyp av doppningsmallen till höger, en produkt med en plastbit som täcker undersidan på produkten till vänster.
4.5.5 Tester av prototyper
Test av prototypen med gummiband
Prototypen för konceptet med gummiband som en täckande mall testades genom att trä på gummibandet på produkten, bygga ihop prototypen och placera prototypen på en roterande skiva på avdelningen instryk. Operatören kontrollerade rotationen på skivan samtidigt som hen spraymålade produkten med bindemedlet. Prototypen spraymålades med bindemedlet under ett varvs rotation, för att sedan avlägsnas från plattan. Hur prototypen ser ut på den roterande plattan visas i Figur 14.
Figur 14. Prototyp av konceptet med gummiband som täckningsmall på en roterande platta. Prototyp av penselmaskin
För att testa prototypen av penselmaskinen användes maskinen som i vanliga fall skär av oönskat silikon efter pressning. Skärverktyget byttes ut mot prototypen av penselmaskinen. Därefter sattes produkten fast i maskinen, varefter operatören tryckte in två knappar för att starta maskinen. Limmet appliceras genom att verktyget trycks mot produkten samtidigt som
produkten roterar ett varv. Därefter byts produkten ut mot en ny som behöver genomgå samma process. I Figur 15 visas maskinen med verktyget och en monterad produkt.
Figur 15. Test av prototyp för penselmaskin med prototypen monterad till höger i maskinen och en produkt monterad till vänster på maskinen.
Prototypen av doppningsmallen
För att testa prototypen till lösningsförslaget av doppningsmallen användes soja för att representera bindemedlet. Soja användes eftersom det riktiga bindemedlet är transparent och således svårt att avgöra om det har applicerats på korrekt yta. Sojan applicerades på tyget i linningen på prototypen, vilket kan ses i Figur 16. Därefter togs en produkt upp, trycktes ned i prototypen och lades sedan tillbaka.
Figur 16. Prototyp av doppningsmall med soja applicerat på tyglinningen. Produkt
4.5.6 Resultat av tester Konceptet med gummiband
Testet visade att konceptet fungerar, då bindemedlet appliceras på den önskvärda ytan utan att komma i kontakt med de ytorna som inte är önskvärda. Konceptets ergonomi var bättre än den nuvarande lösningens ergonomi. Operationen kunde genomföras på 30 sekunder varav 15 sekunder gick åt för att trä på gummibandet. Hanteringen av gummibandet i den industriella miljön leder till att gummibandet blir smutsigt.
Konceptet av penselmaskinen
Testet visade att konceptet applicerade bindemedlet på önskvärd yta. Konceptet hade även hög kapacitet och var mer ergonomiskt än företagets nuvarande lösning. Att byta ut verktyget i maskinen tog ungefär 60 sekunder. Att applicera bindemedlet tog 5 sekunder. Att sätta fast och ta bort produkten från maskinen tog sammanlagt 10 sekunder. Att reglera flödet för bindemedlet visade sig dock vara en svår uppgift, då bindemedlet läckte ut ur prototypen under plasthjulet.
Konceptet av doppningsmallen
Processen tog ca 6 sekunder och hade således en mycket hög kapacitet. Bindemedlet
applicerades på de korrekta ytorna efter 1 dopp, vilket visas i Figur 17. Konceptets ergonomi var bättre än den nuvarande lösningens ergonomi. Hur bindemedlet ska appliceras på tyget visade sig vara ett problem, vilket appliceringen av sojan visade.
Figur 17. Produkt efter testet av prototypen av doppningsmallen med soja applicerat på korrekt yta.
4.5.7 Lönsamhetskalkyl
Målningskostnaden räknades ut med ekvationen:
Mx = kx * c * p * u + I (1)
Där Mx är målningskostnaden för koncept x (kr/år), kx är kapaciteten för koncept x (h/st), c är timkostnaden för operatör (kr/h), p är mängden produkter (st/år), u är utnyttjandegrad (1,5) och I är investeringskostnaden (kr/år).
Den nuvarande målningskostnaden räknas ut med ekvationen:
N = c * kn * u * p (2)
Där N är den nuvarande målningskostnaden (kr/år), c är timkostnaden för operatör (kr/h), kn är kapaciteten för den nuvarande lösningen (h/st), u är utnyttjandegrad (1,5) och p är mängden produkter (st/år).
Lönsamheten räknades sedan ut med ekvationen:
Sx = N – Mx (3)
Där Sx är kostnadsskillnaden för koncept x (kr), N är den nuvarande målningskostnaden (kr/år) och Mx är målningskostnaden för koncept x (kr/år).
Beräkning av lönsamhet per år för de tre lösningskoncepten jämfört med den nuvarande lösningen visade att det mest lönsamma konceptet är doppningsmallen. Kostnad per år samt lönsamhet per år för samtliga lösningar går att se nedan i Tabell 3. Beräkningarna går att se under Bilaga D: Beräkningar.
Tabell 3. Beräkningsresultat av kostnad per år samt lönsamhet per år för de tre lösningskoncepten samt den nuvarande lösningen.
Metod Nuvarande Gummibandet Penselmaskinen Doppningsmallen Kostnad / år 70 720 kr 24 225 kr 11 550 kr 8 867 kr Lönsamhet / år 46 495 kr 59 170 kr 61 853 kr Minskad kostnad / år (%) 0 65,7% 83,7% 87,5% 4.6 Tvättmetod
I detta avsnitt redovisas resultatet för utvärdering av ny tvättmetod.
4.6.1 Idéer från Brainstorming
Figur 18. Idéer från brainstormingen på tvättmetoder skrivna på virtuella post-it-lappar.
4.6.2 Marknaden
Undersökning av marknaden visade på en stor mängd tillgängliga tvättar för industrin. För att tvätta metaller och verktyg inom industri användes främst kammartvättar och ultraljudstvättar. Dessa typer av tvättar kommer i en stor mängd variationer och utföranden med varierande kapacitet och pris. För att tvätta däck i bilindustrin används en tvätt där små kulor avfyras med hög hastighet mot fälgen för att få bort hårt ingrodd smutts. I restaurang används speciella typer av diskmaskiner med mycket snabba diskprogram. Dessa diskmaskiner kan vara mindre, likt en modell för hushåll, samt stora med en kupa som förs över disken.
Företaget hade möjlighet att tillverka en egenkonstruerad tvättmaskin. Denna tvättmaskin ska med en linjärenhet doppa en korg med produkter i ett kar med vatten i enlighet med idéen om att doppa en korg från brainstormingen. Handledaren på företaget bedömde att denna
konstruktion skulle uppfylla kravet på renlighet, då blästersanden skulle sjunka till botten av vattenkaret.
4.6.3 Urval
Metoderna utvärderades med Pughs matris där metoderna namnges som följer: Metod A: Däcktvätt
Metod B: Egenkonstruerad tvätt Metod C: Kammartvätt
Metod D: Ultraljudstvätt
Metod E: Restaurangdiskmaskin
Utvärderingen resulterade i att metod B, metod C och metod E gick vidare till ytterligare utvärdering. Metod C fick högst poäng i utvärderingen, dock ansågs det att metoderna B och E hade tillräckligt höga poäng för att vara intressanta nog att vidareutveckla. Pughs matris för
utvärderingen visas i Tabell 4.
Tabell 4. Pughs matris som utvärderar fem olika tvättmetoder, där referensen är företagets nuvarande tvättmetod.
Viktning Referens Metod A Metod B Metod C Metod D Metod E
Ergonomi 4 0 + + + + + Säkerhet 4 0 - 0 + - - Kvalitet 3 0 - + 0 + + Kapacitet 2 0 + + + 0 + Kostnad 1 0 - - - - - Antal + 2 3 3 2 3 Antal - 3 1 1 2 2 Summa -1 2 2 0 1 Viktad summa -1 8 9 2 4 Rank 5 2 1 4 3
Fortsätt Nej Ja Ja Nej Ja
4.6.4 Lösningsförslag
Kammartvätt VKT-Basic från Viverk:
En kammartvätt eller kabintvätt som det också heter, är ett vanligt alternativ för att tvätta verktyg eller dylikt i industrier. Maskinen har god tvättförmåga och används således när det ställs höga krav på renlighet och kapacitet. Kammarvätten tvättar genom att spolramper roterar inuti och i kombination med en botten med nätad yta så kommer den åt alla ytor på föremålet som tvättas. Cykeltiden för tvättprogrammet är som minst 3 minuter och en vikt på upp till 300 kg gods kan tvättas.
Restaurangdiskmaskin WD-6 från Wexiödisk:
I restauranger används diskmaskiner som har fokus på hög renlighet och hastighet. Ett program tar 1.2 minuter. Diskmaskinerna tvättar en stor mängd disk åt gången i plastbackar.
Egenkonstruerade korgdoppare:
Den egenkonstruerade tvättmaskinen är en korgdoppare av egen konstruktion som med hjälp av en linjärenhet från Festo utför en lodrät rörelse. Linjärenheten har ett fäste där en korg hänger och med hjälp av två knappar så flyttar sig korgen och sänker därmed ner metallerna i ett kar med vatten. Vid behov kan man doppa flera gånger. Lösningen är enkel och relativt liten, vilket gör den till en relativt billig investering. Ett koncept av hur maskinen är tänkt att se ut illusteraras i Figur 19 nedan.
Figur 19. Koncept av en tvättmaskin företaget skulle kunna tillverka för att tvätta metaller.
4.6.5 Investeringskalkyl
Kostnaden för tvättmetoderna uträknades enligt ekvationen:
Tx = (Ix/Lx) / p (4)
Där Tx är tvättkostnaden för metod x (kr/st), Ix är investeringskostnaden för metod x (kr), Lx är livstiden för metod x (år) och p är mängden produkter som produceras per år (st/år). För att jämföra kostnaden för tvättmetoderna med företagets nuvarande tvättkostnad,
behövdes den nuvarande tvättkostnaden räknas ut. Den nuvarande tvättkostnaden räknades ut med ekvationen:
K = t * c (5)
Där K är den nuvarande tvättkostnaden per produkt (kr/st), t är kapaciteten (h/st) och c är timkostnaden för operatör (kr/h).
Resultatet av kalkylen, som redovisas i Bilaga D: Beräkningar, visade att den
egenkonstruerade tvätten, förslag C, har lägst kostnad på 0,24 kr per produkt och tvätt baserat på investeringskostnad och livslängd. Den rekommenderas således som bästa lösning till företaget utifrån projektets mål. Tvättkostnaden per produkt för samtliga lösningskoncept går att se i Tabell 5. Resultatet visar även att kammartvätten är mindre lönsam än företagets nuvarande lösning. Kammartvätten uppfyller således ej kravet företaget ställer på ökad lönsamhet.
Tabell 5. Beräkningsresultat av kostnad per produkt för de tre lösningskoncepten baserat på investeringskostnad och livslängd.
Lösningskoncept Kammartvätt Restaurang-diskmaskin Korgdoppare Nuvarande Tvättkostnad / produkt 2,21 kr 0,47 kr 0,24 kr 1,68 kr Minskad tvättkostnad / produkt (%) -31,5% 72% 85,7% 0
5
Diskussion
I detta avsnitt diskuteras de resultat som projektet resulterade i. Tankar och reflektioner angående resultatet, resultatets säkerhet, samt förslag på fortsatt arbete redovisas. 5.1 Värdering av resultat
5.1.1 Målningskoncepten
De tre lösningskoncepten löser företagets problem genom att de uppfyller företaget krav på säkerhet, hälsa och miljö samtidigt som de möjliggör att målningsprocessen flyttas från pressen till instryk. Kalkylen visar att alla tre alternativen är mycket mer lönsamma än företagets nuvarande lösning med handmålning. Anledningen till detta är att
lösningskoncepten har mycket högre kapacitet än handmålningen. Kalkylen visar på att den stora kostnaden för processen beror på arbetskostnader.
Prototypen av lösningskonceptet med gummibandet är en mer komplett produkt än de två andra lösningarna, då den till skillnad från de övriga två koncepten är direkt applicerbar i produktion. Att gummibandet blir smutsigt i den industriella miljön kan påverka möjligheten att återanvända det igen och kan innebära att man behöver kassera gummibandet efter användning, alternativt tvätta rent det innan det används igen. Penselmaskinen och
doppningsmallen är fortfarande i prototypstadiet och är således inte lämpliga att implementera i tillverkningsprocessen utan vidareutveckling och testning. Svårigheten med att reglera bindemedlets flöde i penselmaskinen och den undermåliga appliceringen hos
doppningsmallen gör att realiserbarheten är för osäker i detta stadium för att kunna rekommenderas som lösningar för företaget.
Användningen av soja under testningen av prototypen för doppningsmallen kan vara en felkälla som påverkar resultatet. Sojan valdes främst på grund av sin tydliga färg, men även för att tygbiten i prototypen lätt skulle kunna suga upp sojan utan problem. Det är möjligt att sojans egenskaper inte matchar de hos bindemedlet, vilket skulle innebära att resultatet från prototypen inte skulle vara trovärdigt. För att lösa problemet skulle tester behöva göras där bindemedlet används som grund för att se vilket material för linningen som skulle ge bästa resultat. Bindemedlet är transparent, vilket gör det svårt att se var det applicerats. En annorlunda ljussättning eller färgsättning av bindemedlet skulle kunna lösa problemet med synbarhet.
Kalkylen för målningskoncepten är en uppskattning av kostnaden i syfte att jämföra de olika koncepten med varandra. De uppskattade kostnaderna är inte exakta, då kalkylen inte tar hänsyn till faktorer så som livslängd och eventuella kostnader för underhåll.
Resultatet visar att lösningsförslagen av målningsmall och tvättmetod möjliggör att
delprocesserna målning och tvättning kan flyttas från området vid pressarna till avdelningen instryk. Denna förflyttning av delprocesser kan möjliggöra ett mer effektivt nyttjande av pressarna. Den ekonomiska nyttan av effektiviseringen är inget som detta examensarbete syftade till att beröra.
bindemedlet korrekt utan upptäckta avvikelser. Detta visar att processen kan vara av högre kvalitet än den nuvarande målningsprocessen. En applicering av en målningsprocess med högre processkvalitet skulle leda till färre kassationer och således leda till en mindre åtgång av materialen aluminium och silikon, vilka är de material som produkten Plunge består av.
5.1.2 Tvättmetoderna
Kalkylen visade att kammartvätten var en alltför dyr investering för företaget, förutsatt att den endast skulle användas för att tvätta produkten Plunge. Hade flera olika produkter behövts tvättats, med högre krav på renlighet, skulle kammartvätten varit en mycket mer attraktiv lösning eftersom investeringskostnaden då kunde slås ut över en mycket större mängd produkter.
Kalkylen visade att restaurangdiskmaskinen var en relativt billig lösning jämfört med
kammartvätten och således mycket mer attraktiv till företagets användningsområde. Även om en restaurangtvätt inte är tillverkad för att användas i industrier, så kan den ändå vara
intressant eftersom den uppfyller kraven för projektet.
Kalkylen visade då på att den egenkonstruerade tvättmetoden är den mest attraktiva lösningen, då investeringskostnaden för denna tvätt var lägst av de tre förslagen.
Kalkylerna för tvättmetoderna är tillräckliga för att jämföra metoderna med varandra, men är inte exakta nog att användas som underlag för alla förväntade kostnader. Hänsyn tas inte till tiden det tar att ladda och starta maskinerna då denna tid inte kan uppskattas, utan måste testas. Arbetstiden är en stor kostnad, vilket kalkylen för målningskoncepten visade. Även elkostnad bör tas med i beräkningen för en mer exakt kalkyl. Skillnader i elkostnader mellan tvättarna kan leda till stora skillnader i kostnad under maskinernas livstid.
Ett införande av en ny tvättmetod med korgdopparen skulle kunna resultera i en mindre åtgång av vatten, då samma vatten kan användas för en stor mängd produkter. Vattnet kan möjligtvis återanvändas ett flertal gånger innan ett byte är nödvändigt. Den nuvarande metoden kan inte återanvända vattnet då produkten tvättas under rinnande vatten i en tvättränna, vilken även leder till att det smutsiga vattnet inte hanteras. Vid applicering av korgdopparen i tillverkningsprocessen behöver det smutsiga vattnet hanteras på ett sätt som inte skadar miljön.
5.2 Fortsatt arbete
Då målningskoncepten penselmaskinen och doppningsmallen visade på högre kapacitet än gummibandet så kan det vara av intresse att vidareutveckla dessa idéer. Risken finns att kapaciteten är mycket lägre än vad detta examensarbete har visat. För att undvika eventuella onödiga kostnader på utvecklingen av dessa idéer kan utvecklingen bestå av framtida
examensarbeten.
När prototyperna för målningskoncepten är mycket närmare färdiga produkter kan en mer genomgående kalkyl utföras för att generera mer exakta värden som underlag för investering. En beräkning av den ekonomiska nyttan som en effektivisering av pressarna ger kan utföras för att se om lönsamheten för produkten ökar.
Testning av tvättmetoderna kan behövas för att avgöra tiden operatören lägger på momenten kring tvättprocesserna. En liten skillnad i operatörens arbetstid under en tvättcykel kan leda till stora kostnader under loppet av produktens livstid. Om den elektriska effekten skiljer sig markant mellan produkterna kan även kostnaden av denna faktor vara av intresse att ta fram.
6
Slutsatser
• Alla föreslagna lösningskoncept för målningsmall kan öka produktens lönsamhet genom att minska arbetstidskostnaderna för målningsprocessen.
• Det föreslagna lösningskonceptet korgdopparen kan öka produktens lönsamhet genom att minska tvättkostnaden per produkt med cirka 85% och rekommenderas därför till företaget.
• Förflyttningen av delprocesserna målning och tvättning från operatörerna vid pressen till avdelningen instryk, kan leda till ökad lönsamhet genom att möjliggöra mer effektivt utnyttjande av pressarna.
• Förflyttningen av delprocesserna målning och tvättning från operatörerna vid pressen till avdelningen instryk, kan leda till kortare transportsträckor inom produktionsflödet genom att minska avståndet mellan delprocesserna.
• Alla föreslagna lösningar på målningsmetod leder till bättre ergonomi för arbetstagarna genom att ersätta handmålning och därmed den monotona, fysiska belastning som krävs för ett sådant moment.
• Alla föreslagna lösningar på tvättmetod kan leda till bättre ergonomi för arbetstagarna genom att ersätta handtvätt och därmed den monotona, fysiska belastning som krävs för ett sådant moment.
7
Referenser
[1] Trelleborg AB. Om oss [Internet]. Trelleborg: Trelleborg AB; citerad 2020-04-21. Hämtad från: https://www.trelleborg.com/sv/om--oss
[2] X-NL. Manufacturing process improvement of single seam welding pipe. Forging & Stamping Technology. 2013; 38: 96-98.
[3] Govindaraju M, Pennathur A, Mital A. Quality improvement in manufacturing through human performance enhancement. Integr manuf syst. 2001; 12: 360-367.
[4] Petersson P, Olsson B, Lundström T, Johansson O, Broman M. Lean: Gör avvikelser till framgång! 3e upplagan. Part Media; 2015.
[5] Myndigheten för samhällsskydd och beredskap. Explosionsfarlig miljö [citerad 2020-05-12]
Hämtad från:
https://www.msb.se/sv/amnesomraden/skydd-mot-olyckor-och-farliga-amnen/brandfarligt-och-explosivt/explosionsfarlig-miljo-atex/
[6] Nationalencyklopedin, belastningsskada. [citerad: 2020-05-29] Hämtad från:
http://www.ne.se.db.ub.oru.se/uppslagsverk/encyklopedi/lång/belastningsskada
[7] Baily B, Lee J. Decide and Conquer. Quality Progress. 2016 Apr; 49: 30-37.
[8] Design Council. Eleven lessons: managing design in eleven global brands A Study of the Design Process. Design Council; 2007. [citerad 2020-04-24].
Hämtad från:
https://www.designcouncil.org.uk/sites/default/files/asset/document/ElevenLessons_Desi gn_Council%20(2).pdf
[9] Design Council. Step 1: Discover. Design Council; 2015 [citerad 2020-04-30]. Hämtad från:
https://www.designcouncil.org.uk/news-opinion/design-methods-step-1-discover
[10] Design Council. Step 2: Define. Design Council; 2015 [citerad 2020-04-30]. Hämtad från:
https://www.designcouncil.org.uk/news-opinion/design-methods-step-2-define
[11] Design Council. Step 3: Develop. Design Council; 2015 [citerad 2020-04-30]. Hämtad från:
https://www.designcouncil.org.uk/news-opinion/design-methods-step-3-develop
[12] Design Council. Step 4: Deliver. Design Council; 2015 [citerad 2020-04-30]. Hämtad från:
[13] Tonnquist B. Projektledning. 7e upplagan. Stockholm: Bo Tonnquist och Sanoma Utbildning AB; 2016.
Personlig kommunikation
[A] (Personlig kommunikation A Kjällström 2020-04-03)
[B] (Personlig kommunikation Operatör på avdelning instryk 2020-04-21) [C] (E-post Företaget Viverk 2020-05-12)
Bilaga C: Skisser
Figur 1. Skiss på förslag A: Täckningsmall.
Figur 3. Skiss på förslag D: Remsmall.
Figur 4. Skiss på förslag E: Roterande svarv.
Bilaga D: Beräkningar
Uppskattad kostnad för gummibandet i kronor per år enligt ekvation (1): 24 225 = 0,0083 * 208 * 8500 * 1,5 + 2125
Uppskattad kostnad för penselmaskinen i kronor per år enligt ekvation (1): 11 550 = 0,0042 * 208 * 8500 * 1,5 + 500
Uppskattad kostnad för doppningsmallen i kronor per år enligt ekvation (1): 8 867 = 0,0028 * 208 * 8500 * 1,5 + 1500
Den nuvarande kostnaden i kronor per år enligt ekvation (2): 70 720 = 208 * 0,027 * 1,5 * 8500
Uppskattad lönsamhet för gummibandet i kronor per år enligt ekvation (3): 46 495 = 70 720 – 24 225
Uppskattad lönsamhet för penselmaskinen i kronor per år enligt ekvation (3): 59 170 = 70 720 – 11 550
Uppskattad lönsamhet för doppningsmallen i kronor per år enligt ekvation (3): 61 853 = 70 720 – 8 86
Uppskattad tvättkostnad per produkt med kammartvätten enligt ekvation (4): 2,207058824 = ( 187600 / 10 ) / 8500
Uppskattad tvättkostnad per produkt med kammartvätten enligt ekvation (4): 0,470588235 = ( 40000 / 10 ) / 8500
Uppskattad tvättkostnad per produkt med kammartvätten enligt ekvation (4): 0,235294118 = ( 20000 / 10) / 8500
Den nuvarande tvättkostnaden i kronor per år är enligt ekvation (5): 1,68 = 1/124 * 208
