Industriell Anläggningsteknik

(1)

Industriell Anläggningsteknik

Bilder till föreläsning

Layoututformning, 2011

(2)

Förvalta Anläggning

Råvaror Energi, VA Maskiner Personal

2

Industriell Anläggningsteknik - Process

Produkt

Tillverkn

Process Resurs Behov

Lokal, mark Behov Lokali

sering

Invest Behov

Planera layout

Projektera Anläggning

Upphandla Anläggning

Bygga Anläggn

Driftsätta anläggning

Producera Produkter Affär

sidé

Beslut

Projektledning

LEP 2011-08-29

(3)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

(4)

Layoutprinciper – Funktionell Layout

Förråd Lager

Fräsning Svarvning Svetsning

Prod A

Prod B

Prod C

AVD FRÄ AVD SVA AVD SVE

4 LEP 2011-08-29

(5)

Layoutprinciper – Linje Layout

Förråd Lager

Fräsning Svarvning

Prod A

Prod B

Prod C

PROD A Linje

PROD B Linje

PROD C Linje

(6)

LEP 2011-08-29 6

Layoutprinciper – Linje Layout

(7)

Layoutprinciper – Produktverkstad

Fräsning Svarvning

Lager A Produkter

Produktverkstad A

Förråd A-prod

PROD A1 PROD A2

Förråd

B-prod PROD B1 PROD B2

Lager B Produkter

Produktverkstad B

Förråd

C-prod Lager

C Produkter PROD C1

PROD C2

Produktverkstad C

(8)

Layoutprinciper – Flödesgrupp

Fräsning Svarvning Borrning

Slipning Gnistning

8 LEP 2011-08-29

(9)

Layoutprinciper – Förrådsmonteringslayout

Förråd

Monteringsoperation 1 Monteringsoperation 2

Prod A

Förråd

(10)

Layoutprinciper – ”Tillverkning i Förråd” layout

Förråd

Maskincenter

Kontroll/Mätcenter

Förråd

MC1 KM1

Automat kran

MC5

MC4 MC6

MC2 MC3

KM2

Automat kran

10 LEP 2011-08-29

(11)

Layoutprinciper – ”Tillverkning i Förråd” layout

(12)

Layoutprinciper – Byggplatslayout

Förråd

Fräsning Svarvning Svetsning

Prod A

12 LEP 2011-08-29

(13)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

(14)

Layoutprinciper – Linjeflöden

14 LEP 2011-08-29

(15)

Layoutprinciper –Parallellflöde

(16)

Layoutprinciper – Linjeflöden

Tillgänglighet, R

T=1 T=1 T=1 T=1 T=1

R=0,95 R=0,95 R=0,95 R=0,95 R=0,95

R_TOT=0,95⁵= 0,77

T = Cykeltid per Station i min

Resulterande flöde

= 0,77 det/min

16 LEP 2011-08-29

(17)

Layoutprinciper –Parallellflöde

Tillgänglighet, R

T=5

R=0,95

R_TOT=1-(1-0,95)⁵= 1-0,0000003125=1

T=5

= 0,95 det/min

(18)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

LEP 2011-08-29 18

(19)

Layoutprinciper – Linjeflöden

Balansering

A B C D E

T₁=0,8 T₂=0,85 T₃=1 T₄=0,75 T₅=0,70

Styrande cykeltid/Takttid = 1 min/station Total värdeskapande tid = 4,1 min

Balanseringsförlust = ∑(1-T_i) = 0,9 min = 18 %

Flöde = 1 detalj/min

(20)

Layoutprinciper –Parallellflöde

Balansering

T=4,1

= 1,22 det/min T=T₁+T₂+T₃+T₄+T₅=

0,8+0,85+1+0,75+0,7 = 4,1 min

T=4,1

20 LEP 2011-08-29

(21)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

(22)

Layoutprinciper – Linjeflöden

Materialförsörjning

A B C

T₁=0,8 T₂=0,85 T₃=1

Materialytor = 3 st Lastbärarenheter

Flöde = 1 detalj/min

22 LEP 2011-08-29

(23)

Layoutprinciper – Parallellflöden

Materialförsörjning

A B C

T=2,65 T=2,65 T=2,65

Materialytor = 9 st Lastbärarenheter

B B B

= 1,13 det/min

(24)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

LEP 2011-08-29 24

(25)

Layoutprinciper – påverkan från inlärningseffekter

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cykeltid

Inlärningskurva

TS med M = 0,3 TS med M = 0,05

Formel enligt de Jong T_S= T₁*(M+(1-M)/S^m) T_S= Tid vid cykel S T1 = Tid vid första cykeln M = Icke reducerbar tid 0<M<1

m = exponent empiriskt fastställd = 0,322 M = 0,005 för förpackningsoperationer T₁=

(26)

Layoutprinciper – påverkan från inlärningseffekter

0 5 10 15 20 25

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tidsförlust ackumulerad

Cykel

Ackumulerad inlärningstid efter 100 cykler och M=0,3

Tidsförlust ack för M=0,3

26 LEP 2011-08-29

(27)

Layoutprinciper – påverkan från inlärningseffekter

Alternativ beräkning av inlärningskurva

Inlärningens effekten kan beskrivas som att den genomsnittliga tiden för att utföra en standardiserad arbetsuppgift sjunker med en konstant faktor för varje dubblering av antalet producerade enheter. Faktorn bidrar till namnet på

inlärningskurvan. T ex 90%-ig inlärningskurva som i exemplet nedan.

Exempel

Ackumulerad produktion

Ackumulerad Genomsnitts tid/h

Förhållande till föregående Ack Genomsnitts tid

1 1 -

2 0,9 90% *

4 0,81 90%

8 0,729 90%

16 0,656 90%

32 0,590 90%

(28)

Layoutprinciper – påverkan från inlärningseffekter

LEP 2011-08-29 28

(29)

Layoutprinciper – påverkan från inlärningseffekter

Inlärningskoefficient:

- 70 – 80% motsvarar stort och fint monteringsarbete som t ex flygplan

- 80 – 90% motsvarar svetsningsoperationer - 90 – 95% motsvarar maskinbearbetning

enligt Motion and Time Study av Benjamin W. Niebel

(30)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Materialförsörjningens påverkan på ytbehovet

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

30 LEP 2011-08-29

(31)

Layoutprinciper – påverkan från orderstorlek

Lagersaldo Inleveranser i ett Förråd/Lager som funktion av orderstorleken

Antal pallar

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep

(32)

Layoutprinciper – påverkan från orderstorlek

Lagersaldo Inleveranser i ett Förråd/Lager som funktion av orderstorleken

Antal pallar Halverad orderstorlek medför halverat pallplatsbehov i förråd och lager

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

32 LEP 2011-08-29

(33)

Lagersaldo Behov av pallplatser i ett Förråd/Lager som funktion av orderstorleken

Antal pallar och osäkerheter i förbrukning och leveranstider

18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Säkerhetslager

Layoutprinciper – påverkan från orderstorlek

(34)

Layoutprinciper – Påverkan från orderstorlek, lastbärarstorlek

A B C

1200x800 3000

2400x3600 Lastbärare

Gångbredd Arbetsyta

800x600 2400

2400x3000

600x400 2000

2000x3000

34 LEP 2011-08-29

(35)

Industriell Anläggningsteknik

Layoututformning – Agenda

• Övergripande layoutprinciper

• Påverkan på yt- och personbehov vid linje respektive parallella materialflöden

• Maskin och personaltillgänglighetens påverkan på yt- och personalbehov

• Balansering av operationer i parallella och linjeflöden

• Inlärningseffekters påverkan på yt- och personalbehov

• Orderstorlekens påverkan på ytbehovet

• Lastbärarstorlekens påverkan på ytbehovet

• Layoutexempel

(36)

Aktivitet

Förhandling och beställning Odling

Skörd

Råvarubearbetning

Infrysning

Förblandning 1

Lager 1

Lager 2

Förblandning 2

Mellanlager

Blandningslinjer

Packning/Avsändning

Distributionslager Plockning/Packnin

Butikslagring

Försäljning

Aktivitet

Förhandling och beställning Odling

Skörd

Råvarubearbetning

Infrysning

Förblandning 1

Lager 1

Lager 2

Förblandning 2

Mellanlager

Blandningslinjer

Distributionslager Plockning/Packnin

Butikslagring

Försäljning 36

LEP 2011-08-29

(37)

Aktivitet Kapacitet Info Förhandling och beställning

Odling 150 olika råvaror

Skörd

Bil/Jvg transport Råvarubearbetning

Intern trucktransport Infrysning

Förblandning 1

Lager 1

Lager 2

60%

40%

Förblandning 2 85 ton/dag

Mellanlager

Blandningslinjer 175 ton/dag

Distributionslager Plockning/Packning

Butikslagring

(38)

Frukt Socker Glasburk Kartong Pall

Emballageförråd Torråvaruförråd Fruktråvaruförråd

Uttag förråd

Fruktberedning

Kokning

Fyllning

Paketering

Pallettering

Karantän

Lager

Orderplock

Packning

Distribution

38 LEP 2011-08-29

(39)

Absolut Company – Bottling Factory in Åhus

1. Ankomstkontroll - Råvaror 2. Råvaruförråd

3. Förråd – sprit

4. Flask depalettisering 5. Demontering korkar/lock 6. Flask ackumulator

8. Flask ackumulator 9. Etikettering

10. Flask ackumulator 11. Kartongmaskin 12. Palettering

13. Conveyor ackumulator

(40)

Carlsberg filling line

1. Råvaruförråd 2. Tomgodsförråd 3. Förråd – backar 4. Förråd – pallar

5. Ej godkända produkter 6. Förråd färdoga produkter 7. Depalettering

8. Backtömning 9. Flask tvätt

10. Flask inspektion

11. Fyllning och lockpåsättning 12. Inspektion

13. Tunnelpastörisering 14. Etikettering

15. Backfyllning 16. Palettering

17. Tvättning – backar

40 LEP 2011-08-29

(41)

Fyllningslinje – juicer – Rakt flöde

(42)

LEP 2011-08-29 42

World Class Layouts

A study of packaging plants for liquid food

Rikard Svärdby*

The main goals of a facility layout are to:

minimize material handling cost, reduce bottlenecks in material and people

movement, provide flexibility, provide ease of supervision, utilize available space

effectively and efficiently, reduce hazards to people, and facilitate ergonomics

* Examensarbete LTH Teknisk Logistik 2008-2009

(43)

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Investment: Given a set of machines the only thing influencing the equipment cost is the conveyer length. Short conveyers

means less investment cost and faster lead time. All conveyers need to be justified

either by machine technical requirements or gains in other areas, for instance less manual handling. Ideally conveyers would not be used at all but this means that every package type would need a special type of machine. Measure is conveyer length.

(44)

LEP 2011-08-29 44

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Space utilization: If only the primary flow would be taken in consider this part would be proportional to the number of

conveyers. However the need of

secondary material handling and passage affects these criteria. KPI is floor area per line (m²/line or m²given a set of

machines).

(45)

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Material handling: In a continuous

production flow the primary material flow is generally very big, and the material

handling equipment is constructed to make the handling speed high, for instance with conveyers. The secondary material flows are not always that optimized and is an area for possible improvements, especially as the handling is not that specialized for the purpose.

(46)

LEP 2011-08-29 46

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Operator accessibility: The number of operators is set by the accessibility of the machines. If machines break down seldom and are easy accessed by operators can maintain a number of machines otherwise the operators would have much waiting time.

However it is important to balance the

number of operators so that the machines do not have to wait, for an operator, which also would be waste. The accessibility is also important for the secondary material

handling. Proposed measure is

transportation meters or minutes per hour

(47)

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Expandability: When investing in a facility you do want it to meet the customer needs today, as well as tomorrow. It is common to prepare for further investments that there is no need for or capital today. Lean production always aims at long term decision basis, so there can be a good idea to invest in a larger facility than needed, despite the fact that the extra space will be considered as waste for some years. One important note is that there is no point of changing the initial layout when the facility expands. The initial layout should use as much space as it requires, and space for expansion should be left free.

(48)

LEP 2011-08-29 48

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Line Flexibility: A flexible line could be used for different products, based on the customer requirements. It is also supposed to change product type quick. In line layouts products tend to be of low value and produced in big batches. KPI product types per line. A by- pass machine is one way to multipurpose a line.

(49)

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Work environment: Operators should have attractive and meaningful assignments.

Physical and repetitive tasks should

therefore be automated as far as possible. It is also important that the environment do not danger the health of the operator, possible risks in traffic, chemicals, noise, air pollution, and slippery floor. If any form of vehicle

share space with operators it is important that the flows do not cross or are clearly marked.

(50)

LEP 2011-08-29 50

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Work environment:The environment should be easy to work in, proper lighted and

avoiding an isolated localization of the operators. Noise and vibrations are

experienced as annoying, even at healthy levels, and should be kept as low as

possible. Everything should be in its, marked, place and the work environment should be clean and bright.

(51)

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Visual overview: One of the key concepts in Lean production is visualization. It is

important to have a visual material flow that always shows the effect of actions. All flows should be easy to overview showing the operator how important he is and making him feel committed to line performance.

Operators dependent of each other should as well be able to communicate with each other

(52)

LEP 2011-08-29 52

World Class Layouts

Rikard Svärdby*

Hygiene: The hygiene in food industry should never be compromised. All areas in contact with the food must be proper

cleaned. All floor and other areas that can be dirty with spill must be easy to clean. For instance will milk get sour and smell if it is not cleaned and it will also be slippery, a health risk for the operator.

(53)

World Class Layouts

According to recent Master Thesis by Erik Thuresson & Johan Dahl, Christopher Carlström & Peder Emond and

Ola Bramstorp

The House of Lean

(54)

LEP 2011-08-29 54

World Class Layouts

According to recent Master Thesis by Erik Thuresson & Johan Dahl, Christopher Carlström & Peder Emond and

Ola Bramstorp

JIT:s inverkan på lokaldesign

Reduktion av förråd och lager.

- Köp in och leverera i små kvantiteter;

- Avståndet mellan maskinerna kan minskas - Mindre kvantiteter transporteras

Leverera till användningspunkten.

- undviker stockning

- kan kräva flera mottagningsstationer i fabriken.

Kvalitet vid källan.

- korrekt packning, hantering och transport - arbetet utan tidspress

- U-formade produktionslinjer främjar kommunikation och underlättar för arbetare att utföra multifunktionella arbetsuppgifter

- För att dokumentera och senare analysera problem i produktionen kan problemtavlor användas

Linjebalansering

Multifunktionella arbetare