Resurseffektivisering av produktionen hos Mathem
av Sidar Eken Rahand Kader
MG100X Examensarbete inom Industriell Produktion KTH Industriell teknik och management
SE-100 44 STOCKHOLM
Sammanfattning
Mathem ¨ar en onlinebaserad matvarubutik med ¨over 8000 leveranser per dag i Stockholms omr˚adet. Deras koncept g˚ar ut p˚a att leverera matvaror hem till kunder som har gjort en best¨allning via internet. F¨oretaget befinner sig i en situation d¨ar tillv¨axten ¨ar stor samtidigt som konkurrensen inom branschen ¨aven ¨ar det. Detta inneb¨ar att Mathem st¨andigt beh¨over effektivisera delar inom f¨oretaget f¨or att hantera tillv¨axten.
Syftet med denna rapport ¨ar att analysera Mathems lagerverksamhet och huvudsakligen unders¨oka resursanv¨andningen. Avgr¨ansningar gjordes f¨or studien och det mynnade ut i fr˚agest¨allningen:
Hur pass effektivt nyttjas resurserna hos Mathem samt finns det n˚agon del i produktionen som drastiskt beh¨over f¨orb¨attras?
Denna studie ¨ar ett kandidatexamensarbete som har utf¨orts under institutionen Industri- ell Produktion p˚a Kungliga Tekniska H¨ogskolan i Stockholm. En f¨altanalys genomf¨ordes p˚a plats i lagret i Bromma d¨ar verksamheten observerades och genom intervjuer av Mathems ledning och personal s˚a inh¨amtades data och information. Vidare anv¨andes vetenskapliga teorier och metoder inom Lean Produktion f¨or att identifiera hur v¨al dessa anv¨ands inom f¨oretaget samt hur de kan implementeras.
Analysen av f¨altstudien p˚avisar att det finns f¨orb¨attringsomr˚aden inom plock och lagring av varor som kan effektiviseras. Det omr˚adet som drastiskt beh¨over f¨orb¨attras anser vi ¨ar utlastningsdelen. Detta grundar sig i att utlasten ¨ar den del i produktionen som har det mest fysiska kr¨avande arbetet d¨ar m˚anga misstag som sker beror p˚a den fysiska belastningen p˚a personalen. En effektivisering av denna del i produktionen inneb¨ar att arbetsrelaterade skador p˚a personalen minskar, produktionstakten kan ¨okas och precisionen p˚a arbetsg˚angen vid utlast ¨okar. Ett f¨orslag f¨or att automatisera utlastningsdelen, d¨ar l˚ador f¨orflyttas och staplas, har presenterats d¨ar en m¨ojlig l¨osning har tagits fram med hj¨alp av personal fr˚an ABB Robotics. F¨or att en automatisering skall vara aktuell ¨ar tid och kostnad tv˚a vikti- ga faktorer. D¨armed har data och resonemang kring hur snabbt en automationsl¨osning kan arbeta och p˚a s˚a s¨att ¨oka produktionstakten framf¨orts samt att en kostnadskalkyl har pre- senterats. En robotcell klarar av att f¨orflytta en l˚ada p˚a 6 s och f¨orslaget grundar sig i att installera sex stycken robotceller. Konstandskalkylen redog¨or f¨or den ekonomiska delen d¨ar break-even n˚as inom ca tre ˚ar.
Abstract
Mathem is an online based grocery store with more than 8000 deliveries per day in the Stockholm region. The company’s concept is to deliver groceries to their customers who have placed an order via internet. Currently the company is growing, but at the same time facing stiff competition. In order to maintain the momentum of growth and expand, it must constantly develop effective use of its resources.
The purpose of this study is to analyze Mathems warehousing and mainly examine the use of resources in the warehouse. The report was narrowed down to focus on the part that is in most need of improvement, according to the following question:
How effective is the use of resources at Mathem and is there a part of the production that drastically needs to improve?
The study is a Bachelor thesis that was carried out at the institution of Production Ma- nagement at The Royal Institute of Technology in Stockholm. A field study was performed at the warehouse in Bromma where the work process was observed. By interviewing mana- gers and working staff in Mathem, information and data about the organization structure, function and work environment were collected. A literature study about Lean Production was conducted where scientific theories and methods were used to get an insight into how a production company is managed, how these theories and methods are applied in Mathem and also how they could come to use.
The analysis of the field study shows that there is room for improvement within the pic- king and storage segment of the goods. The area in production which is considered to be in most need of improvement is the outloading department. This is based on that fact that the outloading department is the most physically demanding part of the facility where ma- ny mistakes that occur are a result of the heavy work for the personnel. An improvement of this part in the warehouse would mean that work related injuries would decrease, the company could increase the production rate and the work precision. A proposal for an auto- mated solution for the outloading department, where boxes are transported and stacked, is presented. Details regarding the proposal which includes data and cost were collected with the help of personnel from ABB Robotics. For an automation to be in question, time and cost is two important factors. Reasoning and data have been presented regarding how quick the automation solution could work and a cost calculation has been made. One robot cell manages to transport and staple a box in six seconds, and the automation solution is based in installing six of these robot cells. The cost calculation describes the economic part of the proposed solution where break-even is reached within three years.
F¨orord
Det h¨ar arbetet har genomf¨orts av tv˚a studenter som l¨aser Civilingenj¨orsprogrammet in- om Maskinteknik p˚a Kungliga Tekniska H¨ogskolan. Rapporten ¨ar ett examensarbete under institutionen Industriell Produktion d¨ar ˚arets tema var ”Resurseffektiv produktion hos till- verkande f¨oretag”.
Vi vill tacka Mikael Sj¨oberg, Anders Lindevall och Alexander Forsman hos Mathem samt Peter ¨Ohrn p˚a ABB varit till hj¨alp under arbetets g˚ang. ¨Aven ett tack riktas till v˚ar hand- ledare Hamzah Ssemakula.
Kungliga Tekniska H¨ogskolan, Stockholm Oktober 2017 Sidar Eken, Rahand Kader
Inneh˚all
1 Inledning 1
1.1 Bakgrund . . . . 1
1.2 Syfte och fr˚agest¨allning . . . . 1
1.3 Metod . . . . 2
1.4 Avgr¨ansning . . . . 2
2 Teoretisk introduktion 3 2.1 Just In Time Produktion . . . . 5
2.2 Kanban . . . . 5
2.3 TQM . . . . 6
2.4 TPM . . . . 6
2.5 Jidoka . . . . 6
2.6 Ergonomi inom produktion . . . . 7
2.7 V¨ardefl¨odeanalys . . . . 7
2.8 5S . . . . 7
3 F¨altstudier 9 3.1 Inskanning . . . . 9
3.2 Lagring av varor . . . . 10
3.3 Plock av varor . . . . 10
3.4 Utlast . . . . 10
4 Analys av f¨altstudie 13 5 F¨orslag till automatiserad utlastning 15 5.1 ABB . . . . 17
5.2 Val av robot . . . . 17
5.3 Kalkylering . . . . 20
6 Diskussion och slutsats 22
7 Fortsatta studier 25
8 Bilagor 26
Ordlista och begrepp
TQM - Total Quality Maintenance TPM - Total Product Management
Jidoka - Japanskt uttryck f¨or att synligg¨ora problem JIT - Just in Time
Muda - Sl¨oseri p˚a japanska
Driften - Avdelning inom produktionen hos Mathem
Produktion - Mathems lagerprocess ben¨ams som en produktion
1 Inledning
I det h¨ar kapitlet redovisas bakgrunden till varf¨or arbetet har genomf¨orts, syfte och fr˚agest¨allning, vilka metoder som anv¨ants samt de avgr¨ansningar som har gjorts.
Over 40 000 personer arbetar idag i inom livsmedelsindustrin i Sverige och ¨¨ over 1000 av dem skadar sig eller r˚akar ut f¨or en arbetsrelaterad sjukdom ˚arligen [1]. Belastnings- och f¨orslitningsskador ¨ar vanligt f¨orekommande.
De flesta moment inom livsmedelsindustrin ¨ar enformiga och repetitiva tunga lyft. Genom att automatisera de monotona arbetsuppgifterna g˚ar det att minska arbetsskadorna och bi- dra till en b¨attre arbetsmilj¨o. Detta ger en effektivare produktion f¨or f¨oretagen vilket ¨ar en grundpelare i detta examensarbete.
1.1 Bakgrund
Mathem grundades ˚ar 2006 och ¨ar Sveriges st¨orsta matbutik p˚a n¨atet. Deras id´e g˚ar ut p˚a att leverera matkassar fram till d¨orren. Syftet ¨ar att g¨ora det s˚a smidigt och enkelt som m¨ojligt f¨or kunderna att handla matvaror. Det ska vara till samma kvalit´e som i fysiska mat- butiker men skillnaden ¨ar att kunderna sparar tid genom att inte beh¨ova ˚aka till butikerna.
Matvarubutiken har sina tre lager i st¨aderna Stockholm, Malm¨o och G¨oteborg.
Eftersom det handlar om matvaror str¨avar man efter att leverera varorna samma dag som de ¨ar packade, vilket betyder att tid ¨ar en viktig faktor. Produktionen m˚aste vara i konstant fl¨ode och robust mot faktorer som p˚averkar detta fl¨ode. Snabbt, effektiv och med h¨og kvalit´e
¨ar en kombination som Lean metoden ¨ar ¨amnad f¨or. ¨Aven korta ledtider och minimering av icke v¨ardeskapande arbete ¨ar viktigt inom denna metod.
1.2 Syfte och fr˚agest¨allning
Nyligen s˚a har Mathem flyttat till ett st¨orre lager f¨or att kunna handskas med deras hastiga tillv¨axt av kunder. En lager flytt ¨ar en kostsam investering d¨ar man beh¨over h˚alla ig˚ang verksamheten i samma stund som man f¨ors¨oker flytta den. Syftet med denna studie ¨ar ana- lysera Mathems anv¨andning av resurser samt att peka ut potentiella omr˚aden i lagret som kan effektiviseras. Detta s˚a att f¨oretaget kan klara av en fortsatt tillv¨axt utan att bekostas p˚a en st¨orre lageranl¨aggning. Med resurser s˚a menas personal, tid, kapital och lagerutrym- me. Verksamheten skall klara av en ¨okad produktionstakt med samma effektivitet i flera
˚ar fram¨over f¨or en h˚allbar tillv¨axt. Detta s¨akrar f¨oretaget f¨or en mer ekonomiskt h˚allbar framtid d˚a man motverkar behovet av att byta lager och ¨oka personal med andra ord s˚a ska f¨oretaget inte begr¨ansas av sin tillv¨axt.
F¨or att n˚a syftet med studien skall f¨oljande fr˚agest¨allning besvaras:
Hur pass effektivt nyttjas resurserna hos Mathem samt finns det n˚agon del i produktionen som drastiskt beh¨over f¨orb¨attras?
1.3 Metod
Studien ska ta hj¨alp av en litteraturstudie som grundar sig i Lean metoden. Denna litte- raturstudie kopplas sedan till Mathems nuvarande process. Trots att Mathem inte ¨ar ett produktions baserat f¨oretag s˚a finns det ¨and˚a liknande aspekter inom tillverkningsindustrin som kan j¨amf¨oras med Mathem. Information och data h¨amtas genom en f¨altstudie p˚a plats hos Mathem, d¨ar verksamheten observeras. Genom att analysera f¨altstudien och koppla den till teori fr˚an litteraturstudien s˚a erh˚alls resultat om anv¨andningen av resurserna p˚a f¨oretaget.
1.4 Avgr¨ansning
Det finns flera aspekter i Mathems process som kan utv¨arderas mer djupg˚aende. Rapporten
¨ar riktad mot den del av lagerverksamheten som ¨ar i st¨orst behov av en effektivisering.
Huvudfokus riktas d¨armed p˚a det omr˚ade som anses ha st¨orst potential till att tillf¨ora v¨arde vid en f¨orb¨attring och som ¨ar i st¨orst behov av en modernisering.
2 Teoretisk introduktion
I detta kapitel introduceras teorin bakom Lean metoden och hur den implementeras inom Mathems lagerverksamhet.
Den allm¨anna m˚als¨attningen med produktionsprocesser ¨ar att efterstr¨ava stort utnyttjan- de av sina tillg˚angar, korta genomloppstider och h¨og flexibilitet. Stor utnyttjning av sina tillg˚angar sker genom att anpassa produktionsegmentens kapacitet s˚a att de korresponderar med niv˚an p˚a efterfr˚agan, d¨ar st¨andiga prognoser och analyser utg¨ors p˚a efterfr˚agan. Korta genomloppstider resulterar i minskad kapitalbindning f¨or f¨oretaget vilket uppn˚as b¨ast genom inf¨orande av simpla materialfl¨oden. Flexibilitet inom produktionsverksamheten ¨ar indelat i tv˚a kategorier kort- och l˚angsiktigt. Med kortsiktigt s˚a syftar man p˚a hur mycket man kan
¨oka produktionstakten samt hur v¨al man kan ¨oka denna kvantitet gentemot andra produk- ter som f¨oretaget skapar. L˚angsiktigflexibilitet ¨ar hur v¨al man kan uppdatera den befintliga produktionsanl¨aggningen till att producera nya produkter. F¨orh˚allandet mellan komplexitet och variation i produktproducering ges av figur 1 d¨ar det inringade omr˚adet represente- rar Mathems situation. De faller under kategorin l˚ag komplexitet d˚a samtliga produkter ¨ar hush˚allsvaror som plockas och packeteras p˚a liknande s¨att. Det inneb¨ar att produkternas variation ¨ar l˚ag vilket diagrammet nedan p˚avisar [2].
Figur 1: F¨orh˚allandet mellan volymstakt och variation.
De m˚als¨attningar som vill ˚astadkommas i tillverkningsprocesser kan sammanfattas mer ab- strakt och kortfattat i f¨oljande punkter.
• Reducerade ledtider
• Minskad lagerh˚allning
• Finansiella besparingar
• Mindre ombearbetningar
• Mindre processl¨oseri
Grundtanken ¨ar att minimera ”muda”, det vill s¨aga minska p˚a alla icke-v¨ardeskapande akti- viteter som inte tillf¨or v¨arde till slutprodukten. Ett exempel p˚a detta ¨ar en transportstr¨acka mellan en produkts monteringsomr˚aden d¨ar det g˚ar att eliminera denna str¨acka genom att s¨atta stationerna n¨ara varandra. I Mathems lager s˚a har f¨oretaget placerat de varor som har st¨orst efterfr˚agan l¨att tillg¨angligt f¨or plockpersonalen vilket inneb¨ar att deras transport- str¨acka effektiviseras. Med andra ord s˚a ¨ar m˚alet att ¨oka effektiviteten samtidigt som man h˚aller lika h¨og standard.
Leans mest karakt¨arisitiska anv¨andnings klassificeras enligt f¨oljande
• Just in Time (JIT) produktion
• Total Quality Maintanence - TQM
• Total Product Management - TPM
I figur 2 nedan representeras en ¨overblick av dessa punkter och hur de bygger upp f¨oretagets v¨arderingar. Mathem har en liknande syn p˚a kvalitet och f¨orb¨attrar st¨andigt deras processer enligt liknande m˚al. Kvalit´e p˚a varorna ¨ar extra viktigt f¨or Mathem just f¨or att de arbetar med f¨arska varor. Kunderna kan bli missn¨ojda om endast en vara p˚a en order inte ¨ar av bra kvalit´e.
Figur 2: Lean huset.
2.1 Just In Time Produktion
Denna filosofi bygger p˚a att produktionen inom f¨oretag str¨avar efter att tillverka material i den m¨angd som beh¨ovs och vid just den tid det beh¨ovs. Detta uppn˚as genom korta st¨alltider.
St¨alltid ¨ar tiden det tar f¨or fr˚an att best¨alla in produktionsmaterial till dess att varan b¨orjar produceras. Med kort st¨alltid minskas tiden som g˚ar ˚at till att v¨anta p˚a varan vilket bidrar till kortare produktionscykel f¨or varan. Detta minskar ¨aven behovet av ett lagerf¨orr˚ad f¨or f¨orvaring av materialet som best¨alls in d˚a f¨oretaget endast best¨aller vid behov, vilket minskar lagerkostnaderna. L˚aga ink¨opssummor g¨or att f¨oretaget f˚ar h¨ogre likviditet vilket inneb¨ar mindre kapitalbildning [3]. Stor del av Mathems lageryta anv¨ands f¨or att lagra varor d¨ar r¨att m¨angd vara vid r¨att tid ¨ar essentiell f¨or f¨oretaget, speciellt med tanke p˚a att stor del av varorna har ett utg˚angsdatum.
2.2 Kanban
Kanbansystemet baserar sig p˚a visuell signalering f¨or att s¨akerst¨alla att varor och material finns tillg¨angligt i r¨att kvantitet och timing. Systemet anv¨ander sig av ett kort och skapar p˚a s˚a s¨att manuellt ett best¨allningsbehov utan att vara beroende av ett datorbaserat system.
Konceptet g˚ar ut p˚a att eliminera steget d¨ar man f¨orplanerar kundbehovet av material och varor och ist¨allet reagerar p˚a det verkliga behovet i produktionskedjan. Kanbansignalen, antingen manuell eller elektrisk, bidrar till att arbete sker i mindre volymer och endast
d˚a det beh¨ovs varor eller materiel i produktionen. Systemet anv¨ands f¨ortr¨adesvis f¨or att underst¨odja en produktion med h¨og volym och applicering av JIT [4]. Mathem har ett liknande datorbaserat system som anv¨ands i plockavdelningen. Denna signal meddelar n¨ar en vis typ av vara ¨ar slut s˚a att personalen ¨ar medveten om att produkten beh¨over fyllas p˚a.
2.3 TQM
K¨arnan inom Total Quality Maintenance(TQM) ¨ar tillfredst¨allning hos konsumenterna, f¨or i slut¨andan s˚a ¨ar det just kunderna som avg¨or f¨oretagets framg˚ang. Detta inneb¨ar att f¨oretagen m˚asta vara kundorienterade med konsumenterna i centrum. F¨or att uppn˚a TQM s˚a kr¨avs det att varje led inom organisationen ¨ar medveten om kvalitet. Ett exempel p˚a detta ¨ar att f¨oretaget, vid utbildning av plockpersonal, l¨agger stor vikt i hanteringen av produkter.
Eftersom det ¨ar livsmedel som levereras till kunderna s˚a betonas vikten av att b˚ade packa och hantera produkterna p˚a b¨asta m¨ojliga s¨att. Nyckeln till att n˚a totalkvalitet ¨ar genom att skapa teamk¨ansla och en kollektiv kvalitetsanda inom f¨oretaget. Denna gemenskap leder till nya f¨orb¨attringar och utvecklingar av kostnadseffektiva arbetss¨att d˚a varje individ inom f¨oretaget blir delaktig och ges m¨ojligheten att driva nya id´eer [5].
2.4 TPM
Total Product Management(TPM) ¨ar ett tillv¨agag˚angss¨att inriktat p˚a att effektivisera pro- duktionsverktygen och maskinerna f¨or att uppn˚a optimal livscykelkostnad. Genom regelbun- den service och sk¨otsel av redskapen uppt¨acks fel tidigt och maskinernas livsl¨angd f¨orl¨angs.
Vid spontana problem s˚a ¨ar m˚alet att s˚a snabbt som m¨ojligt f˚a ig˚ang verksamheten. Genom att progressivt arbeta mot att minimera stopptiderna av maskinerna och unders¨oka hur pro- blemet har uppst˚att s˚a kan f¨oretaget reducera sina tillverkningskostnader och d¨armed g˚a mot en mer h˚allbar framtid [6]. Hos Mathem finns det erfarna arbetsledare p˚a plats som st¨andigt utbildas. Deras roll ¨ar bl.a. att l¨osa spontana problem som f¨orekommer i verksamheten.
N¨ar vissa problem intr¨affar regelbundet s˚a diskuteras detta med de andra arbetsledarna och ledningen f¨or att komma fram till en permanent l¨osning.
2.5 Jidoka
Jidoka ¨ar den del av Lean teorin som behandlar automationen inom industrin. Ordet betyder
”robot med m¨ansklig n¨arvaro” och syftar p˚a att maskinerna inte bara ska tillverka utan ¨aven k¨anna av n¨ar tillverkningen g˚att fel s˚a att en ¨overvakare snabbt kan stoppa produktionen f¨or att l¨osa problemet. L¨ardomen ¨ar tagen fr˚an grundaren av f¨oretaget Toyota d˚a denne under sina tidiga ˚ar som textiltillverkare installerade automatiska symaskiner som k¨ande av n¨ar tr˚aden p˚a n˚alen gick av. N¨ar tr˚aden gick av stoppades maskinen automatiskt ist¨allet f¨or att forts¨atta t¨omma en hel tr˚adrulle. P˚a s˚a s¨att s˚a sparades material och tid. Samma grundtan- ke ligger bakom Jidoka, att uppt¨acka fel, stoppa produktionen, l¨osa defekten och utv¨ardera grunden f¨or defekten. Att stoppa produktionen kan verka som motsatsen till effektivitet och
kostsamhet, vilket det ¨ar p˚a kort sikt. P˚a l˚ang sikt s˚a leder detta till b¨attre kvalit´e p˚a pro- dukterna samtidigt som det minimerar f¨orlusterna till skillnad fr˚an om defekten uppt¨acks vid ett senare stadium av produktionsprocessen [7].
F¨or tillf¨allet s˚a ¨ar ingen del av Mathems process automatiserad men med tanke p˚a hur det ser ut i lagerverksamheten s˚a kan en automatisering bli aktuell i framtiden. Ur ett l˚angsiktigt perspektiv s˚a kan implementering av Jidoka leda till en smartare verksamhet med mindre sl¨oseri f¨or f¨oretaget.
2.6 Ergonomi inom produktion
Tunga lyft ¨ar en huvuduppgift f¨or personalen p˚a utlastningsdelen i lagret d¨ar de under flerta- let timmar lyfter och sl¨apar tunga l˚ador. En statistik studie av Reason inom biltillverknings industrin visar signifikanta resultat av att tunga fysiska arbetsuppgifter leder till fler misstag inom sina respektive arbetsuppgifter. Studien gjorde ett stickprov p˚a 639 arbetare indelat i 56 grupper d¨ar grupperna var utsprida p˚a 152 olika arbetsstationer. Arbetarnas presta- tion uppm¨attes med hj¨alp av datasystem som objektivt rapporterade felen inom montering.
Totalt antal fel uppm¨attes till 22821 stycken som var klassificerade enligt [8]. De uppm¨atta felen delades p˚a antal arbetare som deltog och sedan normaliserades v¨ardet med hj¨alp av minstakvadratmetoden. Rapporten drar slutsatsen att milda ergonomiska arbetsuppgifter leder till h¨ogre produktions kvalit´e.
2.7 V¨ardefl¨odeanalys
V¨ardefl¨odesannalys ¨ar ¨annu ett verktyg som anv¨andes inom Lean d˚a man vill uppt¨acka sl¨oseri. Fl¨odesanalysen kartl¨agger v¨ardefl¨odet f¨or en viss tj¨anst eller produkt f¨or att ge en tydligare bild ¨over sambandet mellan material- och informationsfl¨ode. Kartl¨aggningen ber¨or alla moment fr˚an r˚avara till slutprodukt. Denna kartl¨aggning delas in i tre k¨arnpunkter
• Icke v¨ardeskapande och icke n¨odv¨andiga
• Icke v¨ardeskapande men n¨odv¨andiga
• V¨ardeskapande
Den f¨orsta punkten ¨ar den som prioriteras f¨orst eftersom den ¨ar direkt kopplad till att ¨oka v¨ardet vid ˚atg¨ard.
2.8 5S
5S ¨ar en metod som anv¨ands f¨or att skapa ordning och reda samt minska ledtider i pro- duktionen. Anv¨andningen av denna metod st¨arker gruppsammanh˚allning f¨or personalen p˚a arbetsplatsen. Den utg¨ors av fem stycken s som ¨ar direkt ¨oversatt fr˚an japanskan. Dessa ¨ar sortera, strukturera, st¨ada, standardisera samt skapa vana och f¨orb¨attra. Genom att f¨olja
dessa punkter bidrar personalen till en b¨attre arbetsmilj¨o och f¨orhindrar fel som kan uppst˚a.
Hos Mathem ¨ar det viktigt att en god arbetsmilj¨o samt gruppsammanh˚allning skapas med tanke p˚a att en stor del av f¨oretagets resurser ¨ar just personalen som arbetar i lagret.
Syftet med detta verktyg ¨ar att skapa en strukturerad arbetsplats f¨or personalen. S˚a att personalen har koll p˚a vart utrustningen f¨or arbetsplatsen finns vilket g¨or att arbetet blir mer effektivt. Det leder till mindre sl¨oseri samt en b¨attre produktivitet [9].
Figur 3: De ing˚aende delarna i 5s.
3 F¨altstudier
I det h¨ar kapitlet presenteras en f¨altstudie som genomf¨orts p˚a Mathems lager i Bromma, Stockholm. Studien genomf¨ordes den 6 September 2017 och data som anv¨ants ¨ar h¨amtade fr˚an den 22 Augusti 2017.
De viktigaste delarna i produktionen utg¨ors av:
1. Inskanning 2. Lagring av varor 3. Plock av varor 4. Utlast
Figur 4: Schematisk bild ¨over lagret med de viktigaste delarna i produktionen.
3.1 Inskanning
Varorna kommer in fr˚an leverant¨orerna med lastbilar. Personalen hos Mathem lastar av pallarna med truck och dessa varor k¨ors sedan till inskanningen. D¨ar skannas samtliga varor och registreras i ett datorbaserat system. N¨ar varorna ¨ar registrerade k¨ors de ut och placeras i st¨allagen i lagret. De placeras i det omr˚adet som pilarna f¨or plock och lagring pekar p˚a i figur 4.
3.2 Lagring av varor
Varorna hos Mathem lagras p˚a en yta av 20 000 kvadratmeter. De delas in i torrvaror, kylvaror, frysvaror samt frukt och gr¨ont. Strukturen ¨ar densamma i hela lagret d¨ar varorna staplas i st¨allage som ¨ar numrerade. Torrvaror ¨ar de varor som tar upp st¨orst yta i lagret och d¨ar ¨ar det ordnat s˚a att de varor som plockas mest frekvent st˚ar i de st¨allage som ¨ar n¨armast f¨or plockaren. Vissa torrprodukter f¨orplockas och finns tillg¨angliga i l˚ador som st˚ar i vagnar f¨or plockaren. ¨Aven frukt gr¨ont f¨orplockas och placeras p˚a vagnar i kylrummet. F¨orplocket underl¨attar plockrundan f¨or plockaren genom att flera produkter finns tillg¨angliga att plocka fr˚an en och samma l˚ada.
3.3 Plock av varor
Plockning av varorna sker av personal som r¨or sig till fots och anv¨ander sig av pick-by-voice system som g˚ar ut p˚a att plockaren med hj¨alp av ett headset och dosa f˚ar information om vart varan ¨ar samt vilken vara denne skall plocka. N¨ar plockaren har framf¨ort sig till r¨att st¨allage skall denne bekr¨afta muntligt f¨or systemet med hj¨alp av kod att denne plockar r¨att vara. Varje plockare framf¨or en vagn med sex stycken l˚ador. I varje l˚ada g˚ar det ner tre stycken matkassar. N¨ar r¨att vara ¨ar plockad f˚ar plockaren information om vilken l˚ada denna vara ska placeras i. D˚a varan har packats ner i r¨att matkasse g˚ar pick-by-voice systemet vidare till n¨asta rad p˚a ordern. En rad st˚ar f¨or en specifik vara samt information om hur stort antal av denna vara som ska plockas. Antal rader p˚a en order varierar men enligt data s˚a ligger snittet p˚a 14 rader per order.
3.4 Utlast
N¨ar en order ¨ar f¨ardigplockad framf¨or plockaren vagnen till bandet och avlastar l˚adorna p˚a bandet. Detta band g˚ar hela v¨agen till urlastningskajen, se figur 6, fr˚an bandet plockar personalen l˚adorna och sl¨apar l˚adorna med hj¨alp av en krok till sina best¨amda platser. Varje l˚ada har en best¨amd destination som ligger p˚a en av de tolv lastplatser som finns. Den best¨amda platsen som varje l˚ada ska till g˚ar att avl¨asa fr˚an streckkoden som finns p˚a varje l˚ada. Siffrorna p˚a streckkoden indikerar vilken lastplats som l˚adan ska till samt exakt vart p˚a lastplatsen som l˚adan skall placeras.
Figur 5: Streckkod som finns p˚a varje l˚ada.
Varje last lastplats har i sin tur 28 designerade rutor med plats f¨or upp till tre l˚ador staplade i h¨ojd f¨or varje ruta.
Figur 6: Band, lastningsplatser 1-8 samt lastkajen som finns l¨angst bort i bilden.
N¨ar en lastplats ¨ar f¨ardiglastad s˚a f¨orflyttas l˚adorna l¨angs ett rullband till lastkajen f¨or att lastas in transportbilarna. Det finns fyra portar vid lastkajen d¨ar tre av dessa anv¨ands f¨or uttransport och den fj¨arde f¨or intransport. Intransport ¨ar d˚a lastbilarna har levererat varorna och ˚aterv¨ander till lagret med tomma l˚ador.
4 Analys av f¨altstudie
I det h¨ar avsnittet redovisas de resultat som erh˚allits fr˚an observationen i Mathems lager.
Resultaten kopplas sedan till de problem som ¨ar relevanta f¨or att besvara fr˚agest¨allningen.
Fr˚an observationer uppt¨acktes det att det f¨orekommer att orderplockare beh¨over hoppa ¨over en vara p˚a ordern d˚a denna vara inte finns i hyllan vid plock. Det kan bero p˚a att personalen som fyller p˚a hyllorna med varor ¨ar underbemannade och inte hunnit fylla p˚a. Det finns ett datorbaserat system som anv¨ands f¨or att uppt¨acka n¨ar och vart varor beh¨over fyllas p˚a och m˚albilden ¨ar att det alltid ska finnas varor i hyllorna att plocka. Detta leder till ett litet stopp i plockrundan och att denna rad p˚a orden hamnar sist i plockk¨on. Plockaren forts¨atter med sin order men detta inneb¨ar i sin tur att rutten blir l¨angre f¨or att denne beh¨over g˚a tillbaka till varan som hoppades ¨over och plocka varan som nu fyllts p˚a i hyllan. Eftersom lagret ¨ar stort ¨ar det en l˚ang str¨acka som plockaren beh¨over transportera sig sj¨alv och vagnen f¨or att endast plocka en vara. Detta har st¨orst negativ effekt p˚a fl¨odet d˚a det intr¨affar p˚a varorna som ligger p˚a utkanten av lagret eftersom lagerytan ¨ar v¨aldigt stor.
Aven vid f¨¨ orplocket d˚a personalen plockar l˚ador som st˚ar p˚a vagnar i g˚angar f¨orekommer moment som p˚averkar fl¨odet. Vid vissa tillf¨allen ¨ar dessa l˚ador, som pick-by-voice syste- met talar om f¨or plockaren vilken denne ska plocka ifr˚an, tomma. Detta kan bero p˚a att f¨orplockaren har slarvat i sitt plock och lagt ner varorna i en annan l˚ada. L¨osningen blir att plockaren f˚ar l¨amna sin vagn, kontakta driften f¨or information om vilka varor och plats f¨or att sedan g˚a och plocka om dessa.
Vid plock av varor f¨orekommer k¨obildning och stopp vid vissa tillf¨allen f¨or plockarna. Detta p˚a grund av att det uppst˚ar tillf¨allen d˚a flera plockare skall plocka varor fr˚an samma hylla.
Detta f¨orekommer oftast vid plock av de mest frekventa varorna. Det leder d˚a till att ploc- karen antingen st˚ar still och v¨antar p˚a sin tur alternativt att denna l¨amnar vagnen och g˚ar genom k¨obildningen, plockar varan och ˚aterv¨ander till vagnen.
De l˚ador som anv¨ands i produktionen ¨ar ganska stora relativt hur mycket varor de fylls med. Det vill s¨aga att det ¨ar mycket tomrum i l˚adorna vilket inneb¨ar att de tar mer lager- plats ¨an n¨odv¨andigt. Locken som anv¨ands f¨or l˚adorna ¨ar utformade s˚a att de m˚aste bankas in med h¨anderna vilket g¨or det sv˚art att ¨oppna locket. Vid avl¨amning av l˚adorna s˚a staplas de p˚a varandra f¨or att de ska ta mindre yta till dess att de ska ˚ateranv¨andas. N¨ar l˚adorna skall anv¨andas igen m˚aste de plockas is¨ar. Det betyder att arbetarna p˚a utlasten l¨agger ner tid p˚a att f¨orst stapla l˚adorna och ytterligare mer tid p˚a att sen plocka is¨ar dom. L˚adorna roteras runt ca en g˚ang per dag.
Ur arbetsmilj¨o synpunkt ¨ar det utlastningen som ¨ar mest utsatt i produktionen. Buller- niv˚an ¨ar s˚a pass h¨og att personalen beh¨over anv¨anda h¨orselskydd. Det ¨ar ¨aven h¨ar som det tyngsta arbetet sker f¨or personalen. D˚a l˚adorna staplas tre och tre i h¨ojdled sker det lyft ovanf¨or axelh¨ojd. Personalen str¨avar efter att placera den tyngsta l˚adan l¨angst ner vilket
inneb¨ar att det tar tid f¨or att flytta om l˚adorna d˚a det i vissa fall intr¨affar att den tyngs- ta l˚adan kommer in sist till positionen. En l˚ada v¨ager mellan 15-20 kg. Det ¨ar ett fysiskt kr¨avande arbete f¨or personalen i utlastningen samtidigt som det ¨ar ett stressmoment d˚a det
¨ar ett konstant fl¨ode med l˚ador som skall sorteras. Detta ¨ar den stationen i produktionen med flest tillbud. H¨ar sker avl¨asningen av streckkoderna p˚a l˚adan manuellt av personalen och den m¨anskliga faktorn ¨ar avg¨orande f¨or fl¨odet vid den h¨ar delen av produktionen. En fell¨asning av personalen kan inneb¨ara stopp i fl¨odet.
5 F¨orslag till automatiserad utlastning
I detta kapitel framf¨ors ett f¨orslag till att automatisera utlastningsdelen i Mathems lagerav- delning.
Fr˚an kapitlet ”Analys av f¨altstudie”, observationer ute i lagret och samtal med personal hos Mathem visade det sig att utlastningsdelen i produktionen ¨ar den avdelning som ¨ar i st¨orst behov av en effektivisering av resurserna. En effektivisering av detta omr˚ade kommer att ha en ¨overlag st¨orst positivt inverkan f¨or f¨oretagets produktionsprocess. Utlasten ¨ar med andra ord lagerverksamhetens flaskhals.
F¨orslaget ¨ar att effektivisera verksamheten i utlastningsdelen genom att automatisera. En automation kommer att effektivisera anv¨andandet av resurserna hos f¨oretaget. De 30 perso- ner som arbetar p˚a utlastningsavdelningen varje dag utg¨ors av b˚ade heltidsanst¨allda ca 80
% samt deltidsanst¨allda 20 %. Genom att automatisera och d¨armed minska personalen som beh¨ovs p˚a utlast s˚a kommer kapital att sparas samtidigt som den fysiska p˚afrestningsfaktorn p˚a arbetarna elimineras. Arbetet kommer att g¨oras snabbare och smartare genom samspel mellan automation och m¨ansklig ¨oversyn p˚a arbetet. Bakgrunden till varf¨or en automation av utlasten kommer att ha positiv inverkan grundar sig i f¨oljande punkter:
• Minska/eliminera arbetsrelaterade skador p˚a personalen
• ¨Oka produktionstakten
• ¨Oka precisionen p˚a arbetsg˚angen vid utlastningen
F¨or att automationen ska kunna ta ¨over nuvarande personalens arbetsuppgifter beh¨over den vara minst lika effektiv p˚a att plocka l˚ador och st¨alla de p˚a sin plats. Mer best¨amt s˚a ¨ar det tiden som ¨ar det avg¨orande faktorn f¨or effektiviteten i det h¨ar fallet. En robot ska kunna klara av att f¨orflytta lika m˚anga l˚ador p˚a samma tid som nuvarande personal g¨or. F¨or att kontrollera detta krav beh¨ovs information om antal l˚ador som Mathem levererar och tiden det tar. Nedan finns ett diagram med betydande siffor som ¨ar h¨amtade fr˚an ett datablad som finns att sk˚ada i bilaga 1.
Figur 7: Diagram d¨ar data har h¨amtats fr˚an bilaga 1.
Fr˚an diagrammet g˚ar det att avl¨asa antal l˚ador som utlastas per timme och ¨aven tiden det tar f¨or varje l˚ada att sorteras. Den bl˚aa injen representerar den v¨anstra kolumnen tid/l˚ad i sekunder och de orangea staplarna representerar den h¨ogra kolumnen antal l˚ador. ¨Aven klockslag, hur m˚anga l˚ador respektive tiden det tar f¨or varje l˚ada att sorteras finns att avl¨asa i diagrammet. Ju fler l˚ador som ska lastas ut desto fortare beh¨over varje l˚ada sorte- ras.
Tabell 1: Nyckeltal f¨or utlasten med bla. genomsnittstid f¨or avlastning.
Viktiga v¨arden fr˚an diagrammet och tabellen ¨ar tiden det tar f¨or personalen att f¨orflytta en l˚ada vid max belastning, som i detta fall ¨ar klockan 07:00 d˚a 835 stycken l˚ador skall lastas.
M˚als¨attningen ¨ar att en automatisering skall klara av detta tidskrav.
5.1 ABB
Idag finns det mer ¨an 160 000 ABB robotar i drift v¨arlden ¨over vilket g¨or ABB Robotics till marknads- och teknikledare inom robotteknik. Robotarna har haft en revolutionerande effekt p˚a tillverkningsindustrier d¨ar de ¨ar i drift. Med f¨orm˚agan att utf¨ora samma typ av arbetsuppgifter som en m¨anniska men med en h¨ogre precision och hastighet ger enorma f¨ordelar inom tillverkningsprocessen samt lett till b¨attre omst¨andighet f¨or arbetarna.
F¨or att ta reda vilken typ av robot som ska installeras, hur den ska r¨ora sig samt och hur mycket tid och kapital som kommer att investeras f¨or installationen s˚a har kontakt uppr¨attats med personal fr˚an f¨oretaget. Detta sker i form av m¨oten anst¨allda hos ABB som arbetar inom s¨alj, analys samt integrering av automation till industri och lager.
5.2 Val av robot
P˚a bandet vid inloppet till utlastningsdelen skall en skanner monteras, se figur 8, och dess uppgift ¨ar att l¨asa av samtliga streckkoder p˚a l˚adorna. Denna information lagras och finns att tillg˚a f¨or robotarna s˚a att de har koll p˚a vilken l˚ada som kommer h¨arn¨ast. Sex stycken pushers kommer att monteras p˚a bandet och med hj¨alp av dessa pushers s˚a f¨orflyttas l˚adorna fr˚an bandet till r¨att avlastningsplats.
Vid konsultation med personal hos ABB s˚a har ritningen f¨or utlastningsdelen, se figur 8, anv¨ants f¨or att s¨akerst¨alla att robotarna klarar av att arbeta inom det omr˚ade som kr¨avs f¨or att f¨orflytta l˚adorna. D¨ar noterades det att djupet f¨or en lastplats ¨ar 6 m vilket ¨ar ett f¨or stort avst˚and att verka inom f¨or en stillast˚aende robot. F¨orslaget blir d¨armed en robot som
¨
ar monterad p˚a en ˚akbana och jobbar l¨angs med lastplatsen. Detta leder till att avst˚andet p˚a lastplatsen inte ¨ar n˚agot problem. D˚a det finns tolv stycken lastplatser ¨ar f¨orslaget att sex robotar med tillh¨orande ˚akbanor anv¨ands f¨or utlasten. Varje robot ¨ar monterad mellan tv˚a stycken lastplatser och l¨oser s˚aledes f¨orflyttningsuppgiften f¨or dessa lastplatser. Det betyder att varje pusher skickar l˚adorna till ett v¨antel¨age framf¨or tv˚a lastplatser och d¨ar roboten sedan flyttar l˚adan till r¨att plats.
Figur 8: Ritning p˚a utlastningsdelen av lagret med automatiserings f¨orslaget.
Valet av robot har hamnat p˚a en IRB660 som ¨ar en fyraxlig robot och som har en lastka- pacitet p˚a 250 kg samt en r¨ackvidd p˚a 3,15 m f¨or stapling av l˚adorna. Det ¨ar en drifts¨aker och snabb robot som har en r¨ackvidd som g¨or det m¨ojligt att stapla tre stycken l˚ador p˚a varandra. Denna robot i samarbete med ˚akbanan klarar av att flytta en l˚ada fr˚an bandet till lastplatsen p˚a ungef¨ar 6 s.
Figur 9: Robot IRB660 fr˚an ABB.
Till denna robot anv¨ands en Gripper Vacuum som gripdon f¨or att hantera l˚adorna. Detta gripdon har en lastkapacitet p˚a 40 kg och bilden nedan visar hur gripdonet kan hantera flera produkter samtidigt. F¨orslaget till Mathem d¨aremot ¨ar att grippern endast skall lyfta en produkt ˚at g˚angen vilket motsvarar en l˚ada.
Figur 10: Gripper Vacuum.
Roboten IRB660 tillsammans med gripdonet monteras p˚a en golvmonterad ˚akbana IRBT 6004 vilket g¨or det m¨ojligt f¨or roboten att l¨osa f¨orflyttningsuppgiften inom hela lastplatsen.
Figur 11: ˚Akbana IRBT 6004.
5.3 Kalkylering
F¨or att ta reda p˚a hur kostnadseffektiv automation implementeringen ¨ar f¨or Mathem s˚a g¨ors en grov kostnadskalkyl. Kalkylen ber¨aknar kostnaderna f¨or ink¨op, installation och j¨amf¨ors sedan mot arbetarnas l¨oner som automationen ers¨atter. Totalkostnaden f¨or en robot IRB660 med samtliga enheter som tillkommer ber¨aknas enligt f¨oljande.
Tabell 2: Kalkyl 1.
Slutpriset blir 3 000 000 kronor per robot vid val av IRB660. System kostaderna reduceras vid k¨op av flera robotar d˚a man anv¨ander samma programvara, dokumentation och ritning- ar. Denna reduktion ligger ungef¨ar mellan 10-15 %.
En grov kostnadskalkyl p˚a hur mycket som tj¨anas in vid minsking av personal har gjorts.
Vid full automatisering av utlastningsdelen vilket inneb¨ar sex robotar d¨ar roboten ansvarar f¨or tv˚a avlastningsplatser s˚a antas en minskning av 20 anst¨allda p˚a utlasten fr˚an nuvarande 30 till 10 stycken.
Tabell 3: Kalkyl 2.
Efter ca tre ˚ar s˚a n˚ar f¨oretaget break-even och efter det s˚a inneb¨ar det en inkomst p˚a 400 000 kr/m˚anad.
6 Diskussion och slutsats
I det h¨ar kapitlet diskuteras resultaten fr˚an f¨altanalysen samt anv¨andningen av resurserna hos Mathem som var syftet med denna rapport. ¨Aven f¨orslaget till en automatiserad utlast- ningsdel och f¨ordelarna det medf¨or diskuteras.
F¨or att produktionsfl¨odet vid plock skall vara s˚a effektivt som m¨ojligt ¨ar det viktigt att det hela tiden finns varor tillg¨angligt i hyllorna f¨or plockaren att plocka. N¨ar en plocka- re beh¨over hoppa ¨over en rad p˚a ordern f¨or att ta igen den raden senare inneb¨ar det att ledtiden blir mycket l¨angre f¨or den totala plockrundan. Det i sin tur kan inneb¨ara att ut- lastningsdelen v¨antar p˚a just den l˚adan som ska skickas iv¨ag p˚a transport. Enligt uppgifter s˚a finns det redan ett datorbaserat system hos Mathem som sk¨oter p˚afyllningen och signale- ringen av materialbehovet i st¨allagen och hyllorna. Ett system som g˚ar att j¨amf¨ora med den funktionen som ett kanbansystem skulle kunna erbjuda. Problemet i detta fall kan vara den m¨anskliga faktorn med slarv samt att personalen ¨ar underbemannad i vissa tillf¨allen under ett arbetspass. F¨orslagsvis kan Mathem inf¨ora kanbankort i produktionen, mer specifik f¨or delarna inskanning och lagring av varor, f¨or att signalera produktbehov. Varje kort b¨or d˚a inneh˚alla information om leverant¨or, placering i lagret samt kvantitet. Detta leder till att JIT appliceras och processen effektiviseras.
Annu en faktor som ¨¨ ar viktig f¨or plockaren ¨ar att kunna till¨ampa 5s metoden och f¨orst˚a vikten av att skapa ordning f¨or att minska ledtider. Bara genom att st¨ada undan efter sig och g¨ora det l¨attare f¨or n¨aste plockare sparar man in v¨ardefull tid och minskar sl¨oseri. Ett exempel ¨ar att en plockare tar den sista varan i en kartong och l˚ater den tomma kartongen st˚a kvar p˚a hyllan, det leder i sin tur till att n¨asta plockare f¨orst m˚aste st¨ada undan f¨or att sedan kunna plocka. Detta h¨ander ofta i plockrundorna och det ¨ar stort sl¨oseri p˚a v¨ardefull tid. Genom att f¨orst utbilda chefer/gruppledare p˚a 5s metoden och sedan utbilda plock- personalen p˚a detta kan det leda till en b¨attre gruppsammanh˚allning samt en effektivare plockproccess.
L˚adorna som anv¨ands f¨or att transportera matkassarna tar enligt observationer stor lageryta samt att det kr¨avs mycket arbete f¨or hela processen. Fr˚an det att l˚adorna b¨orjar fyllas med matkassar visar det sig att det ofta blir tomt utrymme i dessa l˚ador och l˚ador som tar on¨odig lagerplats inneb¨ar en kostnad som g˚ar att minimera. Den senare processen d¨ar l˚adorna kom- mer tillbaka till lagret fr˚an en transport inneb¨ar det mycket arbete f¨or personal som vi anser kan minimeras. Detta d˚a l˚adorna fraktas till plockdelen av lagret, staplas och sedan tas is¨ar f¨or att anv¨andas p˚a nytt. Med detta sagt s˚a finns det utrymme att effektivisera denna process alternativt att kolla p˚a andra l¨osningar som till exempel kan vara att sluta anv¨anda l˚ador helt och i st¨allet bara anv¨anda matkassarna. Genom att g¨ora detta g˚ar det att effektivise- ra anv¨andningen av lagerutrymmet som finns att tillg˚a f¨or f¨oretaget. Detta ¨ar n˚agot som vi valt att inte unders¨oka ytterliga i denna studie utan n˚agot som kan g¨oras i ett senare skede.
