• No results found

Förstudie till införande av automation

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Förstudie till införande av automation"

Copied!
62
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Förstudie till

införande av

automation

Fallstudie hos Kitron AB

HUVUDOMRÅDE: Maskinteknik: Industriell ekonomi och produktionsledning FÖRFATTARE: Rawan Ismail & Roberto Calles Duarte

HANDLEDARE: Gary Linnéusson JÖNKÖPING 2020 Juni

(2)

Postadress: Besöksadress: Telefon:

erbjudit ett omfattande och spännande arbete hos deras produktionsanläggning i Torsvik, Jönköping.

Vår handledare Sebastian Sihvo har varit välkomnande och stöttat oss genom arbetet i denna pågående pandemi.

Ett stort tack till vår handledare på Jönköpings Tekniska Högskola, Gary Linnéusson. Gary har med stort engagemang väglett och utvecklat oss, samt utmanat våra tankar genom ett spännande projekt. Tack!

Med vänliga hälsningar,

Rawan Ismail och Roberto Calles Duarte.

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Maskinteknik – Industriell Ekonomi och Produktionsledning. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Examinator: Leif Svensson Handledare: Gary Linnéusson Omfattning: 15HP

(3)

Abstract

The purpose of this case study was to provide Kitron AB with information regarding the investment to proceed a new automatic solution to their production facility. To get a better understanding about automation in low volume productions and how it affects the profitability, ergonomics and competence within the company. This case is presented with theory and then evaluated if it will be profitable to proceed with an investment in automation, with several key factors considered. This case was presented by Kitron AB in Torsvik, Jönköping. Kitron designed this real case scenario with a real investment in consideration, to develop an automated process in their production facility where components get magnetized in a machine, which is currently operated manually by an operator.

The main factor is to displace the operator from this process and develop a technology solution to save operator-time as well as reduce costs. The theory in this real case scenario is presented by the authors, to help Kitron with information and designing a newer and more efficient process with a robotic solution. The theory has been analyzed and compared to data provided by Kitron; to perceive a better understanding how to develop its existing process and facilitate the workload for Kitron to proceed with this investment.

This case is limited to the station where components are magnetized and does not cover other areas in the production facility. Due to high secrecy and respect for Kitorn’s clients and customers, real numbers and names are not presented.

In conclusion, the authors discuss profitability, ergonomically aspects, competence and probabilities from a theoretical standpoint. Therefore, the authors concluded a solution and theoretical knowledge to develop such a process. The case was done in a semi-theoretical perspective due to models and methods and could only be fulfilled from distance due to COVID-19.

(4)

Postadress: Besöksadress: Telefon:

Sammanfattning

Syftet med arbetet och denna studie var att bistå med information kring införande av en automation inom lågvolymsproduktion. Det som framförs är den ekonomiska

lönsamheten, ergonomiska aspekterna och kompetens som krävs för att bruka samt införa en automationsprocess. När den ekonomiska aspekten ligger som grund till investeringen, diskuteras de andra underliggande faktorer, standarder samt krav från arbetsmiljöverket.

Denna studie har genomförts med ett samarbete hos Kitron AB i Torsvik, Jönköping. Kitron föreslog idén om att de vill införa en nyanserad och utvecklad produktion för deras lågvolymsproduktion, där komponenter genomgår en magnetiseringsfas som i nuläget hanteras manuellt av en operatör. Kitron’s ambition är att investera i en

automation som möjliggör att förflytta operatören från den monotona processen, för att spara in operatörstid som kan nyttjas på ett annat arbetsmoment i produktionen. Teorin som presenteras i arbetet är ett förslag till hur tillvägagången ska vara för införandet av en automation samt vilka frågor som ska ställas och besvaras innan en investering av automation ska göras. Denna teori har analyserats och ställts mot

grunddata som inhämtats från Kitron. Studien är ett stöd för Kitron för att underlätta det fortsatta arbetet med införandet av automation. Detta ska underlätta för fallföretaget att påbörja processen och ligger som underlag till deras förfogande.

Studien avgränsas till magnetiseringsmaskinen och tillhörande station. Vidare presenteras inga korrekta siffror från Kitron’s produktion då informationen är sekretessbelagd. Avslutningsvis diskuteras lönsamhet, ergonomi och kompetens samt möjligheter för en lösning ur ett teoretiskt perspektiv i arbetet. Författarna har införskaffat sig teoretisk kompetens inom området för att diskutera lösningen som presenteras. Därtill presenteras arbetet ur ett semiteoretiskt perspektiv på distans då rådande omständigheter gällande COVID-19 bidrog till besöksförbud hos Kitron AB.

(5)

Innehållsförteckning

1

Introduktion

1

1.1FÖRETAGET 1

1.2BAKGRUND 1

1.3PROBLEMBESKRIVNING 1

1.4SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR 2

1.5AVGRÄNSNINGAR 2

1.6DISPOSITION 3

2

Teoretiskt ramverk

4

2.1AUTOMATION 4

2.2INFÖRANDET AV AUTOMATION 6

2.3MÄTNING AV AUTOMATIONSNIVÅ (DYNAMO) 12

2.4EFFEKTIVISERING 16 2.5SÄKERHET 18 2.6UNDERHÅLL 18 2.7EKONOMISKA ASPEKTER 19 2.8KOMPETENSUTVECKLING 20 2.9ERGONOMI 22

3

Metod

23

3.1TILLVÄGAGÅNGSSÄTT 23 3.2AUTOMATIONSMETODER 23

3.3KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METOD 23

3.4LITTERATURSTUDIE 24

3.5FALLSTUDIE 24

3.6OBSERVATIONER 25

(6)

3.9ARBETSPROCESSEN 25

4

Analys

27

4.1BESKRIVNING AV PRODUKTIONSFLÖDE 27

4.2PRODUKTFAMILJ OCH CYKELTIDER 28

4.3FÖRETAGETS KRAVBILD 28

4.4AUTOMATISERINGSMÖJLIGHETER 29

4.5ANALYS UTIFRÅN DYNAMO 30

4.6OPERATÖRENS ERGONOMI 32

5

Resultat och lösningsförslag

33

5.1AUTOMATIONSLÖSNINGAR 33

5.2FRÅGESTÄLLNING 1 34

5.3FRÅGESTÄLLNING 2 38

5.4FRÅGESTÄLLNING 3 40

6

Diskussion och slutsatser

42

6.1LÖNSAMHETSBEDÖMNING 42

6.2AUTOMATIONSFÖRSLAGEN 42

6.3ERGONOMISK SYNVINKEL 42

6.4SÄKERHET OCH RISKER 43

6.5IMPLIKATIONER 43

6.6VALIDITET OCH RELIABILITET 44

6.7REKOMMENDATIONER OCH VIDARE FORSKNING 44

Referenser

45

Bilagor

47

INTERVJUER 47

(7)

1 Introduktion

Kapitlet ger en bakgrund till studien och det problemområde som arbetet omfattar. Vidare presenteras studiens syfte och dess frågeställningar. Därtill beskrivs studiens avgränsningar. Kapitlet avslutas med studiens disposition.

1.1 Företaget

Kitron AB är ett skandinaviskt EMS (Electronics Manufacturing Services) bolag som befinner sig i flera olika länder runt om i världen. Kitron grundades i Arndal, Norge i början på 1960-talet. Deras främsta kunder befinner sig inom olika branscher som: Försvaret, energi- & telekombolag, diverse tillverkningsindustrier, medicinska företag samt marina områdesverksamheter.

Delar av produktionen är förlagd på 8000 kvm i Torsvik, Jönköping. Med över 1700 anställda inom bolaget, där Kitron agerar som legotillverkare, monterar de egna kretskort åt företagets kunder. Utöver producering av kretskort till kunders produkter, erbjuder Kitron framställning av prototyper och test av produkter innan de skickas ut till kund.

1.2 Bakgrund

Kitron’s produktionsanläggning är uppdelad i sektioner där kundernas produkter förädlas i specifika processer som är anpassade till de olika kunderna. Varje kund har sin egen produktionsyta markerat på golvet i olika sektioner. Kund Alfa har i detta fall en yta avsatt för produktion för tre olika produktfamiljer där de ingående komponenterna består utav komponenterna X, Y, Z. I nuläget sköter en operatör komponentprocessen manuellt hos Kitron, medan allt fler industrier utvecklar sina produktioner mot automatisering.

Automation ska betraktas som ett medel för att effektivisera och rationalisera. Inom automation talas det om rätt nivå av automation och att automatisering kommer avta genom åren i behovet av flexibilitet i produktionerna. Med många löpande förändringar inom automationslösningen, som i fixturer, verktyg och övriga komponenter till automationen blir det allt mer tidkrävande och kostsamma. Det är därför viktigt att hitta rätt balans mellan människa och maskin. [1] [2]

Att automatisera en hel produktionslina är inte nödvändigtvis den bästa eller mest effektiva lösningen, utan vanligtvis strävas det efter att hitta en bra fördelning mellan människa och maskin som gör det mindre störningskänsligt. Om en maskin stannar, behöver det nödvändigtvis inte betyda att hela produktionslinan stannar i flera timmar. Därför strävar Kitron AB efter att införa ett automationssystem som ersätter de manuella momenten i enbart magnetiseringsprocessen då volymerna är låga. [1] [2]

1.3 Problembeskrivning

Studiens huvudsakliga problem är att Kitron anser att deras magnetiseringsprocess är ineffektiv och kostsam för företaget i form av tid och pengar, eftersom de strävar efter att införa någon form utav automation. Magnetiseringen av komponenterna sker styckvis vilket är en tidskrävande process för operatörerna. Detta är också kostsamt för företaget i form av att det kräver mycket operatörstid, som istället kan användas till efterkommande arbetsmoment. Arbetet med magnetiseringsprocessen är dessutom ett högrepetitivt arbete vilket leder till negativa påfrestningar för operatören ur ergonomiska synpunkter.

(8)

Efter magnetiseringsprocessen placeras komponenterna tillbaka i samma låda, men nu med ett visst avstånd mellan dem eftersom de attraheras till varandra. Detta leder till att operatören måste ha en eller flera tomma lådor tillgängliga vid maskinen beroende på orderstorlek.

Maskinens säkerhet är hög, däremot vid manuell hantering utav dessa lådor förekommer det en klämrisk för operatören på grund utav komponenternas kraftiga magnetisering. Personer med pacemaker får inte bruka maskinen eftersom den alstrar höga spänningar, vilket kan orsaka störningar i pacemakers.

1.4 Syfte och frågeställningar

Studiens syfte är att bistå företaget med information om hur magnetiseringsprocessen kan utvecklas samt bli mer sparsam i form av tid och kostnader. Arbetet kommer därför innefatta automatiseringsmöjligheter för magnetiseringsprocessen. Vårt arbete kommer vara att studera magnetiseringsprocessen och besluta om möjlig automationsgrad, därutöver bygger förstudien på att beräkna lönsamhetsnivån utav en investering. Arbetet kommer även att innefatta eventuella säkerhetsåtgärder för operatörer med fokus på ergonomiska aspekter.

Därmed kommer studien av denna process att undersöka lönsamheten om investering till uppgraderad automation samt vad denna investering innebär för företaget i form av utbildningar och övriga kompetensbehov för företaget. Det leder till frågeställningarna som lyder.

- Kommer investering utav en automationsprocess vara lönsam för Kitron för att genomföra?

- Hur utvecklas effektiviteten och ergonomin på magnetiseringsstationen vid en implementation av en robot?

- Vilka säkerhetsåtgärder skall beaktas vid implementering av en automationsprocess?

1.5 Avgränsningar

• Arbetet kommer att avgränsas till kund Alfas produkter med fokus på magnetiseringen av komponenter. Vidare kommer information inte att utlämnas angående de slutgiltiga produkterna på grund av de sekretesskäl som råder.

• Motivet för automation gällande omplacering av operatör vid det manuella arbetet kommer inte studeras. Antalet komponenter samt vilket verktyg som de komponenterna ingår i, tas inte upp med hänsyn till den sekretessbelagda informationen.

• Pay-backperioden avgränsas till ungefär 12–18 månader. • Investeringsbesparingar avgränsas till operatörslön.

(9)

1.6 Disposition

- Kapitel 1 omfattar en introduktion till examensarbetet med tillhörande problembeskrivning och syfte. Därefter presenteras frågeställningarna och arbetets avgränsningar.

- Kapitel 2 omfattar den teoretiska grunden som anses nödvändig till införandet av automation. Kapitlet behandlar även den teoretiska tillvägagången för införandet av automation.

- Kapitel 3 beskriver metodiken som användes för att behandla teorin samt datainsamlingen och genomförandet av arbetet.

- Kapitel 4 omfattar den analytiska delen, där ingående delar är analysmetoder som använts för införande av automation och nivå av automation som anses var nödvändig för en investering. Denna del behandlar även grunddata som samlats in från Kitron.

- Kapitel 5 omfattar resultat av arbetet samt lösningsförslag presenterad till Kitron. - Kapitel 6 behandlar det slutgiltiga i rapporten med diskussion och slutsatser.

(10)

2 Teoretiskt ramverk

Detta kapitel ger en teoretisk grund som används i studien för att analysera resultatet av de satta frågeställningarna.

2.1 Automation

Grundläggande principer för automation

Automation är ett begrepp enligt Åsa Fast-Berglund kan “definieras som att teknologin tar över människans arbete” [3]. Automation är uppbyggd på tre grundläggande principer som består utav energitillförsel, styrsystem och kontrollsystem, där dessa i kombination med varandra är ytterst väsentliga för att processen skall kunna fortgå. Automationsprocessen initieras med energitillförseln som sätter igång styrsystemet där det sedan dirigerar systemet vidare. Automationsprocessen blir på så vis funktionsduglig endast när energitillförseln kan bistå med tillräcklig energi för att hålla igång hela flödet. Den automatiska processen inleds på så vis med styrsystemet, som med hjälp utav ett kontrollsystem påbörjar processen. [4]

Figur 1 Automationsprocessens tre grundläggande principer [4]

Ett automatiskt system är en process som utför ett arbete antigen med ingen hjälp, eller med lite hjälp av människan [5]. Den automatiska processen kan identifieras inom två olika kategorier, semiautomation och helautomation. Semiautomation vilket innebär att processen utförs delvis automatiserad men med hjälp av en operatör. Det kan exempelvis vara att operatören fyller på med material till maskinen och för den till maskinen. [3] [6] Helautomation innebär att processen är driftsatt och arbetar självständigt, utan någon kontakt med operatören [5]. Processen sköts självmant av maskin eller robot. Denna typ av process är vanlig bland gjuterier, där en operatör i vissa fall enbart hämtar färdiga produkten ur processen. Beroende på hur produktionsprocessen ser ut kan automationssystemet se olika ut, där diverse varianter av montering ingår (se figur 2). [3]

(11)

Figur 2 Exempel på val av automation beroende på satsstorlek, volym, varianter och flexibilitet [3] För att utveckla vidare så är automation ett medel för arbete och expansion. Peter Almström menar att företag med ökad automationsgrad behöver medarbetare som engageras och kompetensutvecklas samt att de växer i de arbetsuppgifter som införandet av automation medför. [2]

Almström menar även att det tidigare har varit mycket svårt att automatisera småserietillverkningar som är vanliga i svenska tillverkningsindustrier. Detta har därför visat att automationsnivån hos svenska tillverkare är låg, samt att de dessutom har svårt att rekrytera medarbetare till både tunga och monotona arbetsuppgifter. Vidare påpekas det att automation ökar konkurrenskraften, lönsamheten, eliminerar monotona och tunga arbetsuppgifter och istället skapar stimulerande arbetsuppgifter. [2]

Modellen nedan illustrerar några anledningar till att många företag idag vill automatisera sina produktioner men finner att det kan innebära komplikationer, se tabell 1.

Tabell 1 Anledningar till automationsimplementering [2]

Situation Automationsutmaning Behov

Stor variation i volym, lågt

maskinutnyttjande Lång pay-off med fast robot

Dela robotcell med flera maskiner Små serier, nya produkter

dagligen Höga programmeringskostnader av specialister, lång omställningstid Enkel robotprogrammering, snabba omställningar, flexibla

gripdon Behöver kunna betjäna

maskinerna manuellt

En fast robot och staket blockerar maskiner för

manuell betjäning

Full manuell betjäning, inga staket

(12)

Fördelar med automation

Det kan finnas många fördelar med att investera i automation. Genom automation går det att uppnå reducerade operatörskostnader, ökad produktkvalitet och behålla jämn produktionstakt. Därutöver bidrar det till bättre ergonomi för operatörerna, mer output till produktionen samt reducering av slöserier. Detta visar också att en investering av automation ger ökad säkerhet på arbetsplatsen för operatörerna. Några av dessa drivkrafter för investeringar i automation är möjligheterna till förbättrad effektivitet, ergonomi, lärande och ekonomi. [6] [2]

2.2 Införandet av automation

Enligt Peter Almström behövs en utvecklingskarta upprättas som beslutsunderlag för investeringen av automation innan man investerar (se figur 3). När utvecklingskartan har konstruerats fortsätter arbetet med att kartlägga de andra möjligheterna att införa en automationsprocess. Sedan skall beslut fattas angående vilka kandidater som bör gå vidare till investering. [2]

Figur 3 Utvecklingskarta för beslutsunderlag enligt Almström [2]

Efter att ha utfört dessa steg, leder svaren och frågorna till ett beslut, samt om det är lönsamt för företaget att investera och införa en automationsprocess.

Första steget i automationsprocessen ”är företaget redo att automatisera?” besvaras genom en bedömning utifrån hela företaget [2].

Detta kan besvaras av sex frågor som lyder:

1. Är produkterna lämpliga att hantera automatiskt överhuvudtaget eller kan man anpassa dem för automation?

2. Finns det möjlighet att finansiera en automationsinvestering?

3. Har företaget kompetens eller kan skaffa kompentens för att hantera en automatisk utrustning?

4. Är den egenskapsmässiga variationen (geometri, vikt, ytan mm) hos produkterna tillräckligt liten eller inte allt för stor?

5. Utförs aktiviteter (ställtider, kvalitetskontroller mm) tillräckligt ofta för att en automation ska vara realistiskt?

6. Är det sannolikt att det finns kunder till befintliga eller liknande produkter om två

Steg 1: Är företaget redo att börja automatisera? Steg 2: Vad kan automatiseras? Steg 3: Är det lämpligast att automatisera? Steg 4: Är det lönsamt att automatisera?

(13)

Dessa frågor bör besvaras med ja eller nej och utred. Om frågorna besvaras med ett ”nej” ska en djupgående analys göras för att kunna förvandlas om till ett ”ja”. Vidare i processen beskrivs vad som ska automatiseras.

Almström menar på att individen ska utföra en sådan kallad ”linewalk”, vilket innebär att man går igenom produktionen och granskar hela produktionsprocessen, från inkommande material till utleverans. Syftet med att genomföra denna process är för att identifiera kandidater som är lämpliga att automatisera, utifrån ett perspektiv att effektivisera samt tar processen hänsyn till ergonomin. [2]

Tillvägagångssättet för att genomföra en ”linewalk” finns det en mall nedan som beskriver de ingående delarna så som omfattning, förutsättningar och identifiera arbetsuppgifter med bristande ergonomi.

• Omfattning:

Gå igenom hela fabriken, med fokus på viktigaste flödet, ta fotografier eller filma intressanta områden för automation.

• Sök förutsättningar för automation/robotisering i:

Tillverkningsmoment: Särskilda maskiner, för tillverkningsmoment, i hantering i och ur maskiner. Flöden, maskiner som kan flyttas samman/knytas ihop med automation. Produkter som passar för automatisering, antal, varianter och konstruktionen.

• Identifiera arbetsuppgifter med bristande ergonomi såsom: - Återkommande tunga lyft/hantering

- Kortcykliga repetitiva arbetsuppgifter - Olämpliga arbetsställningar

(14)

Beslutsmodell för automation

Enligt beslutsmodellen (se figur 4) för införande av automation menar Almström att med beslutsmodellen kan man konstruera ett beslutsunderlag som visar om det är lämpligt att automatisera eller inte. För att använda modellen finns det några förutsättningar såsom att produkterna är identifierade, flödet är kartlagt och operatörsaktiviteterna är identifierade. Om aktiviteten är lämplig att automatisera, kopplas dessa förutsättningar sedan till figur 4. Därefter måste en automationskandidat väljas och sedan bedöma aktiviteten utifrån punkterna 1–8 från beslutsmodellen enligt figur 4. [2]

Om svaret på frågan blir markerat med ”ja” går man vidare till nästa fråga. Om svaret på frågan skulle bli ”nej” går man också vidare till nästa fråga. Men om svaret skulle bli ”kanske” får frågan utredas med en vidare och mer djupgående analys. [2]

Frågorna lyder:

1. Säkerhet: Finns det säkerhetsrisker när aktiviteten utförs som kan elimineras med automatisering?

2. Ergonomi: Finns det belastningsergonomiska risker? (tunga lyft, högrepetitivt) 3. Fysisk arbetsmiljö: Finns andra arbetsmiljörisker? (exponering för giftiga

kemikalier eller kraftigt buller)

4. Psykosocial arbetsmiljö: Finns det psykosociala arbetsmiljöfaktorer som kan förbättras med automation?

5. Kvalitet: Finns det kvalitetsproblem som kan lösas med automation? (till exempel kassation, reklamation, onödiga processteg, variation, toleranser)

6. Miljö: Finns det miljöproblem som kan lösas med automation? (till exempel hög energiförbrukning eller materialspill)?

7. Flaskhals: Är den manuella aktiviteten en flaskhals för produktflödet som skulle kunna förbättras med en automatisk utrustning som är snabbare än en människa kan klara av?

8. Kapacitet: Finns det möjlighet att öka kapaciteten för att möta en större efterfrågan, alternativt möjlighet att sänka kostnader genom att automatisera?

(15)

Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej j Kanske Ja Nej Kanske Ja Nej

Figur 4 Exempel på typisk beslutsmodell för automation [2]. 2 3 5 4 7 1 6 8 Genomför en säkerhetsanalys Genomför en ergonomiutvärdering Genomför en fysisk arbetsmiljöanalys Genomför en psykosocial arbetsmiljöanalys Genomför en kvalitetsanalys. Metod beroende på problemet

Genomför en miljöanalys. Metod beroende på problemet

Genomför en värdeflödesanalys

Genomför en kapacitets- och kostnadsberäkning Aktiviteten är en kandidat för automatisering Aktiviteten är INTE en kandidat för automatisering

(16)

Lönsamhet för automation

Kravet på en flexibel automationslösning är att det ska vara ekonomiskt lönsamt att investera i en automation, ur både ett kort- och långsiktigt perspektiv. Det visar sig, enligt Almström, att det är en utmaning att ta fram den faktiska ekonomiska lönsamheten, där automationslösning är en del av en värdekedja och där de ergonomiska vinsterna är svåra att beräkna. Det har därför tagits fram en modell för att kunna beräkna dessa svårigheter. Modellen är upprättat i ett enkelt utförande för flexibla lågvolyms-produktioner, se figur 5. [2]

För att använda investeringsbedömnings-metoden måste modellen baseras på att nuläget analyseras utifrån artiklar som körs i maskinen. Sedan analyseras framtida lägen och hur de kan se ut med flexibel automationslösning. Resultatet kommer att visa kapacitetseffekter, kostnad, täckningsbidrag och återbetalningstid för den flexibla automationslösningen. [2] Vidare visar modellen ställtider för nuläge och framtid med flexibel automation (se figur 5).

Figur 5 Exempel på investeringsbedömning av Almström [2]

Artiklar

1

Tider nuläge

2

Tider framtidaläge

3

Investeringsbedömning

4

Kapacitetseffekter

5

Finns kapacitet över för maskin/automation/

operatör?

6

Nej Ja

(17)

Kandidat för automation

En enkel beskrivning av de möjliga produkter som ska automatiseras beskrivs för var och enskild kandidat enligt tillverkningsmoment som sker före och efter transporten till maskinen. Därutöver blir tillverkningsmoment som utförs: total beläggningsgrad/skift i produktionen idag (tid för en tilllverkningscykel). Vidare skall hanteringen samt transport från och till station beskrivas.

En översiktlig beskrivning av produkterna för respektive kandidat för automatisering beskrivas enligt; antalet varianter som är lämpliga, storlekar, vikter, komplexitet, hanterbarhet, produktkrav och avgränsningar. Detta leder till att det går att bilda en klar bild med vikt på fakta och utmaningar för en flödeseffektiv automation.

Lämplighet för automation

De kandidater som identifieras enligt föregående avsnitt, skall i denna process tilläggas ytterligare information för att validera information som hämtas från avsnittet ovan. Ytterligare information som tilläggs är produktionskartläggning, kartläggning av operatörsaktiviteter, analys av ergonomi, analys av arbetsinnehållet och en beslutsmodell för bedömning av en viss aktivitet. För varje enskild maskinresurs i ett produktionsflöde görs en kartläggning på följande vis, enligt tabell 2.

Tabell 2 Kartläggning av produktionsflöde [2]

Maskiner Benämning, fabrikat, flexibilitet, automationsnivå

Beläggning På årsbasis, antal personer per skift, flaskhals

Produkter som tillverkas

Orderlängd, antal totalt, seriestorlekar, fåstyck för manuell maskinbetjäning, form för automatisk hantering Materialhantering och

produktionsflöde

Strukturer på inkommande material, storlek, vikt, struktur på materialtransporter

Ergonomi Tunga lyft, böjning, obekväma arbetsställningar, repetitiva arbetsmoment

(18)

2.3 Mätning av automationsnivå (DYNAMO)

När en automationsprocess skall införas i ett redan befintligt system måste det först avgöras om det är möjligt eller inte. Genom att tillämpa Level of Automation gradering av den pågående processen i en industri, samt konfigurera en Hierarchical Task Analysis (HTA) för att öka förståelsen för arbetsstationen och dess moment. Vidare kan DYNAMO-metoden tillämpas, som kommer hjälpa att synliggöra vilken automationsnivå som är möjlig. Den är endast tillämpbar om en LoA-gradering samt en HTA har blivit upprättad dessförinnan. [2] [3]

Level of Automation

Automationslösningar sker i olika grad och kan vara fysisk (mekanisk) samt kognitiv (information och kontroll). Vid implementering utav en automationsprocess fokuseras det oftast på en utav dem. Det är vid farliga miljöer för operatören som det till en början väljer att fokusera på den fysiska automationstypen och det kan exempelvis vara inom stålindustrin, bilindustrin, olika typer av processindustrier. Det innebär att med hjälp av teknik så ersättes mänsklig kraft för att kunna utföra en uppgift. Den kognitiva automationsgraden riktar främst in sig på miljöer där operatören befinner sig i en kontrollerande arbetsmiljö, såsom gruvor eller kärnkraftverk. [3]

Båda typer kan dock användas och tillämpas i alla varianter av industrier. Tillsammans kan de fysiska såväl som de kognitiva nivåerna sammanfogas i en så kallad Level of Automation (LoA) matris som beskriver den möjliga automationsgraden i den delen av processen som går att automatisera. Det resulterar därför i 49 olika typer av automationslösningar, där de högsta nivåerna i respektive kategori innebär fullständig automatisering, det vill säga att maskinen kommer att sköta allt arbete (se figur 6). Vidare beskrivning över nivåerna i respektive kategori finns tillgängligt i bilaga 1. [3]

(19)

Hierarchical Task Analysis

Hierarchical Task Analysis (HTA) är en uppgiftsanalys som utvecklades under 1960-talet där motivet var att fördela monteringsuppgifter sinsemellan operatörerna och underhållspersonalen i produktionen. Idag har syftet utvecklats ytterligare till att fördela monteringsuppgifter mellan maskiner samt mellan människa och maskin. Tillsammans med satta målvärden (benämns även som Key Performance Indicator) etableras det en grund för uppgiftsanalysens syfte. Skall det implementeras i ett automationssystem i en verksamhet så är HTA ett bra inledande steg med tanke på att flödet kartläggs samt att strukturen blir tydligare. Tillämpningen utav en HTA ökar därmed förståelsen för arbetsstationens alla moment. Analysen består av sju steg som beskrivs nedan. [3]

1. Bestäm uppgiftens mål 2. Sätt gemensamma målvärden

3. Identifiera informationskällor och välj metod för datainsamling 4. Bryt ner målet i deluppgifter

5. Validera uppgiftsindelningen 6. Identifiera viktiga operationer 7. Generera och testa hypoteser

Metoden kommer inte att resultera i en specifik automationslösning, däremot kommer den att vara väsentlig för nästa steg i automationsinförandet som består utav DYNAMO-metoden. [3]

Figur 6.2 Uppgiftsanalys (HTA) innehållande åtta moment [3]

DYNAMO-metoden

DYNAMO-metoden (alt. DYNAMO++) är en dynamisk automationsstrategi som är uppbyggd i fyra faser, som skall resultera i en möjlig automationsgrad för verksamheten. Tillämpningen utav en DYNAMO-metod är endast möjlig om en LoA eller HTA har upprättats på förhand. Metoden kommer inte specifikt att synliggöra vilken typ av

lösning verksamheten skall fokusera på. Däremot kommer den att klargöra vilken nivå på automationssystemet som skall eftersträvas i verksamheten. [3]

De fyra faserna i DYNAMO-metoden är: 1. Nulägesanalys 2. Mätning Process β Steg 1.1 Steg 1.1.1 Steg 1.2 Steg 1.2.1 Steg 1.3 Steg 1.3.1 Steg 1.4 Steg 1.4.1

(20)

Fas 1 – Nulägesanalysen: upprättas med hjälp av HTA-analysen för att bilda sig en uppfattning om produkten och dess struktur samt för att undersöka flödesstrukturen mellan momenten.

Fas 2 – Mätningen: Mätningen som utförs efter första fasen baseras på LoA-matrisen, det vill säga graderingen utav fysisk och kognitiv nivå. Syftet med mätningen är för att på ett tydligt sätt klargöra vart nivån befinner sig i nuläget samt för att lättare bedöma hur möjligt det är att införa en automationslösning. Beskrivningar över vad som ingår i de olika nivåerna inom kognitiv respektive fysisk LoA finns tillgängligt, där första nivån är totalt manuellt och sjunde nivån är totalt automatiskt, se bilaga 1. [3]

Tabell 3 Samtliga moments respektive LoA-värde [3]

Uppgift

Kognitiv LoA

Fysisk LoA

1.1 4 (exempel) 3 (exempel) 1.1.1 (Värde 1–7) (Värde 1–7) 1.2 4 (exempel) 3 (exempel) 1.2.1 (Värde 1–7) (Värde 1–7) 1.3 (Värde 1–7) (Värde 1–7) 1.3.1 (Värde 1–7) (Värde 1–7) 1.4 (Värde 1–7) (Värde 1–7) 1.4.1 (Värde 1–7) (Värde 1–7)

Flera av nivåerna i respektive kategori kan anses vara likvärdiga, vilket innebär att denna fas kan kräva en del övning för att uppnå korrekt resultat. Därefter sammanställer man stegens samtliga värden gällande kognitiv samt fysiskt LoA i en matris för att enklare åskådliggöra resultatet. Exempelvis, om både uppgift 1.1 samt 1.2 kräver en fysisk LoA på 3 och en kognitiv LoA på 4 så sammanfogar man de i matrisen, vilket resulterar i 2 stycken steg på samma nivå, se figur 6.3. [1]

LoA

fys 7 6 5 4 3 2 2 1 1 2 3 4 5 6 7

LoA

cog

Figur 6.3 LoA-matris med insatt exempelvärde [1]

Vid mätning och placering av uppgifternas nulägesvärden i LoA-matrisen fullbordas den andra fasen, vilket innebär att man kan gå vidare till nästa fas.

(21)

Fas 3 – Analys: Analysdelen innefattar resultaten från föregående faser och det är här det börjar förberedas för det framtida systemet. Deluppgifterna som pågår i nuläget har en bedömd LoA utifrån ett fysiskt såsom ett kognitivt perspektiv. Här bedömer varje delmoment med hjälp av en mall där man utifrån ett max- eller minvärde motiverar den möjliga automationsnivån. Det vill säga, man motiverar och beskriver på vilket sätt som uppgiften kan automatiseras. Det går dessutom att kombinera flera moment i en och samma mall om de är likvärdiga, se figur 6.4. [3]

Uppgift nr 1.1 / 1.2 Fy si sk (m ek )

Bedömd LoA Max LoA Motivering

3

7

Uppgiftsbeskrivning Min LoA Motivering

3 Kog ni tiv (in fo

) Bedömd LoA Max LoA Motivering

4

7

Min LoA Motivering

4

Figur 6.4 Mall med exempelvärden från föregående fas [3]

Efter gradering av fysisk samt kognitiv max-min nivå sammanställs de i respektive LoA-tabeller, som är uppställda bredvid varandra för att lättare kunna synliggöra den gemensamma nivån. Deras gemensamma nivå är samtliga uppgifter som uppfyller exakt samma nivå inom respektive kategori. De representerar de lösningar som kan anses vara relevanta att prioritera, se figur 6.5. [3]

LoAfys 1.1 1.1.1 1.2 1.2.1 1.3 1.3.1 1.4 1.4.1 LoAco g 1. 1 1.1. 1 1. 2 1.2. 1 1. 3 1.3. 1 1. 4 1.4. 1 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1

(22)

För att lättare åskådliggöra de möjliga förbättringsområdena i föregående figur så sammanställs de i en så kallad Square of Possible Improvements (SoPI). Exempelvärdena som använts i föregående faser slutmarkeras i SoPI-figuren som de definitiva nivåerna över möjlig automationsnivå. I detta fall blir den fysiska nivån mellan 3 till 5 till följd utav att samtliga arbetsmoment i denna kategori delar dessa, vilket framställs i figur 6.5.

Därmed är principen densamma för den kognitiva kategorin. Figur 6.5 visar att arbetsmomentet 1.1 skiljer sig jämfört med efterföljande moment vilket resulterar i att de gemensamma nivåerna då endast hamnar på nivåerna 4 till 5. Nedan i figuren illustreras på så vis hur en slutgiltigt SoPi-matris används, med hjälp utav exempelvärdena.

LoA

fys 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7

LoA

cog

Figur 6.6 SoPI med exempelvärden [3]

Fas 4 – implementering och uppföljning: Fjärde och sista fasen i DYNAMO-metoden syftar till att upprätta gällande information samt inleda processens förbättringsmöjligheter utifrån SoPI-matrisen. Utbildning och upplärning för alla inblandade är därför utav yttersta betydelse för en effektiv automationsimplementering. Dessutom så får det tas i beaktning att en DYNAMO-metod kan bli tidskrävande. Det handlar om alltifrån ifrån ett par veckor till ett par år, beroende på antalet delmoment samt komplexiteten i den nuvarande produktionen. [3]

2.4 Effektivisering

Med digitaliseringens hastiga framfart letar många industrier efter att automatisera och effektivisera sina näringsliv. Industri 4.0, den fjärde industriella revolutionen, kretsar kring digitaliseringen och automatiseringen av industrier där syftet är att produktionen skall bli smartare, med införandet av den så kallade smarta fabriken. Automatisering utav en process är en väsentlig kugge i den smarta fabrikens maskineri, där maskiner och komponenter kan samarbeta och kommunicera med varandra utan den mänskliga faktorns medverkan. [7] Industri 4.0 innebär på så vis inte bara smartare arbetsprocesser, begreppet innebär även att man strävar efter att möjliggöra kostnadsbesparingar, bidra med större lönsamhet samt öka effektiviteten i och med att man får möjligheten att ”hantera och optimera alla aspekter av din tillverkningsprocess och distributionskedja” [8].

Industrirobot

En industrirobot definieras enligt ISO 8373:1994 att det är en automatiskt styrd, omprogrammerbar, universell manipulator som är programmerbar i tre eller flera frihetsgrader. Den kan antigen vara stationär eller mobil för användning i industriella applikationer. Robotar kan ersätta människor i icke ergonomiska miljöer, där människan inte tål att vara. En robot blir sedermera mer konsekvent med arbetet och håller jämnare

(23)

Enligt maskindirektivet för EU lag (AFS 2008:3) måste robotarm med gripdon CE-märkas [10]. När maskinen sedan är installerad och är igång för drift skall användning av arbetsutrustning uppfyllas av anläggningen (AFS 2006:4). Om nuvarande maskin redan är CE-märkt måste den inte göras om på nytt, då räcker det endast med den nyanskaffade industriroboten. Det är maskintillverkarnas ansvar att se till att produkterna är CE-märkta. [10] [11]

Värdeflödesanalys

Inom lean produktion används värdeflödesanalys (Value Stream Mapping, VSM). Metoden används för att kartlägga flöden, material eller andra mätbara enheter som förflyttas inom produktioner. Hur noga en värdeflödesanalys upprättas är upp till varje verksamhet. En värdeflödesanalys kan dessutom kompletteras med tidmätningar, lagerhållning, antal operatörer samt transport mellan olika organisationer. [12]

Värdeflödesanalys kan användas till förbättringsarbeten. Detta genom att rita upp och kartlägga hur organisationen är uppbyggd för att sedan hitta förbättringar i flödena genom fabriken där slöserier uppkommer i form av onödig lagerposition. Metoden handlar om att ifrågasätta hur det skapas värde genom flödet i produktionen, organisationen eller andra tillämpningsbara områden för VSM som ger en helhetsöverblick på sin organisation. [12]

Overall Equipment Effectiveness

Overall Equipment Effectiveness (OEE/TAK) mäter total utrustningseffektivitet, där beräkningarna behandlar tillgänglighet, anläggningseffektivitet och kvalitetsutbyte. För att uppnå bra OEE-värden arbetar man med att minimera spill och förluster. Det finns olika typer av förluster i en produktion, som drifttid och värdeadderande drifttid. Denna metod fungerar bra vid applicering av semiautomatiska eller automatiska produktionssystem. [1] Den beräknas enligt formeln:

𝑇𝐴𝐾 = 𝑇𝑖𝑙𝑙𝑔ä𝑛𝑔𝑙𝑖𝑔ℎ𝑒𝑡 𝑥 𝐴𝑛𝑙ä𝑔𝑔𝑛𝑖𝑛𝑔𝑠𝑒𝑓𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑒𝑡 𝑥 𝐾𝑣𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒𝑡𝑠𝑢𝑡𝑏𝑦𝑡𝑒

Manual Assembly Efficiency

Manual Assembly Efficiency (MAE) används när OEE inte är tillämpbart som mätetal och som redovisar undermåliga resultat, finns det ett alternativ som benämns MAE [1]. Denna metod fungerar bra till manuella och semiautomatiska arbetsstationer hos tillverkande företag.

MAE beräknas genom: 𝑀𝐴𝐸 = ∑!"#$(#$%&'#(&) *+(,-.-',/0',12)

(24)

Tabell 4 MAE beräkningsfaktorer [1] MAE Effektivitet i manuell montering (%)

N Antal monterade enheter (st)

tlai Ideal monteringstid för enhet (tid/st) tRi Omarbete för eget i eftermontering (tid/st) NA Antal montörer i arbete (antal)

tTOT All tillgänglig tid (tidsenhet) tps Totalt planerad stopptid (tidsenhet) tun Oanvänd tid pga utan order (tidsenhet)

2.5 Säkerhet

Ett centralt begrepp inom automatisering är säkerhet. En av de punkter i införande av automation som är väldigt betydelsefullt inom processen av införande av automation, enligt AFS 2008:3 [10].

En automationsimplementering, specifikt en industrirobot, innebär att roboten måste vara CE-märkt, då inkluderar man även gripdon samt robotcellen. Vidare måste en riskanalys upprättas för alla förändringar inom produktionsanläggningarna. [13]

Säkerhet är en väsentlig del i automationsinförandet och bör vara en prioritering samt placeras som en av de viktigaste aspekterna i införandet. Detta innebär att följande standarder måste följas från systematiskt arbetsmiljöarbete (SAM) AFS 2001:1, Arbetsmiljöverket. [13]

Systematiskt arbetsmiljöarbete är utöver det en standard som behandlar ohälsa och olyckor som kan företräda på arbetsplatsen. Arbetsgivaren ansvarar över att dessa paragrafer följs i införandet av en automationsprocess. Psykiska, fysiska och de sociala aspekterna skall följas noggrant dagligen av arbetsgivaren på plats, med syfte till att förhindra samt och förebygga möjliga påfrestningar och olyckor. [13]

Vid förändring i en produktion bör en riskanalys utföras av produktionstekniker i samarbete med skyddsombud, operatör och ansvarig produktionsledare. I vissa fall skall även utrustningens tillverkare medverka. Riskanalysen utförs eftersom förändringar i produktion kan tillföra fara i form utav buller, vibrationer och klämskador med dylik. Varje företag bör ha sin egen mall för riskanalyser där de mäter riskerna och tar fram åtgärder om det skulle visa sig vara nödvändigt. De vanligaste riskfaktorerna som måste tas hänsyn till är varningsskyltar, varningsbelysning samt nödstopp inom räckhåll för operatörerna att kunna bruka vid olycksfall eller oförutsägbara händelser i produktionen. [11]

2.6 Underhåll

Bra underhåll för företaget kan öka livslängden hos nuvarande maskiner och bidra till att de havererar i mindre utsträckning [18]. Detta leder till kortsiktiga förbättringar genom att reducera antalet förseningar, kassationer och driftstopp.

Vidare påverkar detta även kostnader som övertid för operatörer samt reservdelar till maskin. De vanligaste typerna av underhåll är avhjälpande eller förebyggande underhåll som beskrivs nedan. [1] [14]

(25)

Avhjälpande underhåll

Med avhjälpande underhåll betyder det att när en maskin går sönder så ska en reparation göras. Detta är en av de äldsta typerna av underhåll men också den mest kostsamma typen av underhållsarbete. De pengarna som spenderas är när maskinen havererar. Forskning visar att underhållskostnader med ett avhjälpande underhållssystem är det mest kostsamma och har tre gånger så hög kostnad som förebyggande underhåll. [1] [14]

Förebyggande underhåll

Denna typ av underhåll för företag är varierande. Det kan innefatta en schemalagd reparationsplan med till exempel: smörjning, justeringar och uppföljning. Därutöver finns andra enklare planer så som enbart smörjning och mindre tillsyn så att det ser bra ut. [1] [14]

Tillståndsbaserat underhåll

Tillståndsbaserat underhåll är den mest omfattande typen av underhåll. Det kan innehålla allt från vibrationsanalys till infraröd analys av elektriska ställverk och motorer med andra elektriska komponenter. Enligt Keith Mobley blir det enklare att planera underhållsaktiviteter och undvika oplanerade stopp [18]. En större och mer omfattande underhåll bör innehålla många aktiviteter så som vibrationsanalys, termografi och oljeanalys för att kartlägga hur nuvarande drifttillstånd är. Detta visar sig skapa förutsättningar för att minska kostnaderna för underhåll, samtidigt som produktkvalitet, produktiviteten och lönsamheten visar sig att öka. [1] [14]

2.7 Ekonomiska aspekter

De flesta projekt kräver ett finansiellt rättfärdigande för att investera i automation. Oftast ställs kostnader och effektivitet som två faktorer när ett investeringsprojekt ska skapas. Kostnader som räknas in är för operatör som sköter den manuella processen och besparingen som kan uppnås genom implementering av en automationsprocess. Dessa besparingar jämförs sedan med uppskattade kostnader av automationslösningen för att sedan kunna bestämma en tidpunkt då investeringarna börjar bli lönsamma. Detta kallas för Return on Investment (ROI). [2] [15]

Pay-back

Företaget väljer själva en period som investeringen ska börja generera pengar, på så vis hjälper det företaget att bedöma om investeringen är lönsam eller icke lönsam.

Genom införande av automation kan många kostnader sparas in, till exempel. kostnader för operatörer samt kostnader för upplärning av stationen. Kvalitetsbristkostnader är också något som kan sparas in, genom att en robot arbetar konstant och gör samma aktiveter minskar kassationer och om-arbete, vilket i vanliga fall kostar företaget pengar. Genom automation kan man uppnå jämn tillverkningstakt och alltid veta hur många enheter som kan tillverkas per tidsenhet, vilket minskar övertidskostnader. [15] [16]

När företaget vet hur många enheter som kan tillverkas och bli färdiga kan övriga lager, som lagerhåller komponenter minska, vilket också är en besparing. [15] [16]

Pay-back beräknas som: (𝑰𝒏𝒃𝒆𝒕𝒂𝒍𝒏𝒊𝒏𝒈𝒂𝒓 ' 𝑼𝒕𝒃𝒆𝒕𝒂𝒍𝒏𝒊𝒏𝒈𝒂𝒓)𝑮𝒓𝒖𝒏𝒅𝒊𝒏𝒗𝒆𝒔𝒕𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈

(26)

kunna beräkna nuvärdet multipliceras betalningarna med diskonteringsfaktorn. [15] [16] Olika exempel på utbetalningar och inbetalningar finns nedan i tabell 6.

Tabell 6 Inbetalningar och utbetalningar ur nuvärdesmetoden [15] Inbetalningar Utbetalningar

Likvid för sålda produkter Löner

Besparingar i lön Material till produkt Besparingar i underhåll Drift

Besparingar i service Service

Underhåll

Energi

Formel som används för att beräkna nuvärdet i investeringar:

𝑛𝑢𝑣ä𝑟𝑑𝑒𝑡 = −𝐺 + 𝑎1 (1 + 𝑟)+ 𝑎2 (1 + 𝑟)D+ 𝑎3 (1 + 𝑟)E +. . . 𝑎𝑛 (1 + 𝑟)F För variabler i formel se tabell 7 nedan.

Tabell 7 Faktorer för nuvärdesmetoden [16] Nuvärdesmetoden a Inbetalningsöverskott r Kalkylräntan G Grundinvestering exponent År

2.8 Kompetensutveckling

För att öka konkurrensfaktorerna vid en lågvolymsproduktion gäller det att placera stor vikt vid individ- och lagutveckling. Detta visar sig öka flexibiliteten hos operatörerna, i form av att de känner engagemang genom möjligheten att kunna påverka sin arbetsplats. Almström menar att detta är en viktig konkurrensfaktor gällande industrisektorn [2]. Inom Toyota production system talar om att involvera operatörerna mycket som möjligt eftersom det bidrar till ökad motivation hos de anställda på företaget. [2] [17]

Genom att en modell som tagits fram går det att öka och analysera samt förbättra denna motivation genom olika steg som presenteras nedan.

Steg ett är att presentera en klar färdriktning för produktionen, att ha öppenhet, lika mycket värde samt visa underliggande värderingar som ligger hos företaget.

Steg två påvisar en kultur av tillit till varandra, genom närvarande ledarskap i form av teamledare, leva som man lär och frigöra tid för andra aktiviteter.

Steg tre i visar aktiv ledning, vilket innebär produktionen samt ledarna visar en stabilitet och uthållighet. Vidare också att det ligger stor vikt att medarbetarna visar förtroende för varandra. Synergieffekter, det vill säga att tillsammans bildar de en starkare sammanhållning

(27)

Steg fyra beskriver långsiktighet, att ha ambitiösa medarbetare som satsar attutveckla samt förbättra produktionen. Med mångfald hos företaget bildar en stark grupp med olika erfarenheter från olika delar av världen, vilket bidrar till en utvecklande miljö hos företaget. Även att avlasta eldsjälar som råder på arbetsplatsen samt att fler engagerar sig i produktionen för att öka produktivitet.

Steg fem innebär att man skall ge utrymme för individen. Detta betyder att företaget måste bidra med resurser och support. Genom att aktivt arbeta med förbättringsarbete kring hela arbetsplatsen och produktionen, och inte enbart fokus på ett ställe, som leder till suboptimeringar. Dessutom är det viktigt för medarbetarna att träna samspel med varandra för att bygga upp relationerna bland medarbetarna hos företaget.

Steg sex i modellen visar att samskapande tar tid och att ansvar stimulerar medarbetarna. När operatörerna får mer ansvar på sin produktionsyta leder det till en mer stimulerad arbetsplats, där de får känna sig mer värdefulla och bygger en god cirkel. Det innebär att de känner mer tillit, som leder till ökad stimulans och produktivitet samt bättre resultat. Steg sju menar på att företaget ska ha god inflytande på medarbetarna genom att sätta klara mål för både produktionen och medarbetarna. Det skall ges kontinuerlig feedback samt ställas frågor, vilket innebär att operatörerna inser vad som till exempel behövs uträttas på arbetsplatsen för att den skall lyftas fram och förbättras.

Steg åtta, att medarbetarna får en utmaning i vardagen, där de får lösa problem genom visuella metoder. Genom att öka stimulansen på arbetsplatsen får medarbetarna prova på problemlösning via diverse metoder som lärs ut utav ledarna på arbetsplatsen. Där påvisas även varför detta behövs göras och hur det påverkar produktionen när de utövar problemlösning.

Steg nio, lärande för arbetsplatsen är lika viktig som samtliga föregående steg. Detta påvisar genom modellen att operatörerna skall känna att de påverkar arbetsplatsen genom sina åsikter och ageranden. Operatörerna skall med eget arbete och initiativ inse att de kan hitta förbättringar i sitt eget arbete. Detta visar sig påverka arbetsplatsen positivt och öka engagemanget.

Steg tio, står det att företaget skall visa mening och syfte med arbetet. Operatörerna och andra medarbetarna på arbetsplatsen ska se syftet med deras arbete och mening med de roller de besitter på företaget. Ständig dialog skall ske mellan ledare och resterande medarbetare.

För att konstruera framtidens industriarbete, gäller det att placera stor vikt och fokus vid individ- och lagutveckling. Dagens framgångsrika arbetssätt i företag placerar stort fokus vid sina medarbetare för att utveckla dem. Vid en sådan strategi ökar flexibiliteten och för varje medarbetare, därutöver möjligheten att kunna påverka arbetsplatsen, samtidigt som kompetensen hos varje enskilds medarbetare ökar. Alström menar att utvecklandet av industriarbetet och medarbetarnas kompetens är en konkurrensfaktor, speciellt i en flexibel lågvolymproduktion. [2] [17]

(28)

Från RISE IVF [18] som visar hur medarbetarnas engagemang har stor betydelse för produktionen. Det finns ett systematiskt sätt för att analysera och förbättra förutsättningarna medarbetarnas engagemang. [18]

2.9 Ergonomi

Operatörernas arbetsrörelser under arbetsmoment i produktionen kan innebära farliga och fysiska belastningar av olika slag. Exempel på detta kan vara tung hantering, ogynnsamma arbetsställningar och repetitivt arbete. I en bedömning av de belastningsergonomiska förhållandena bör hänsyn tas till såväl de enskilda arbetsuppgifterna som medarbetarnas arbetsinnehåll. Vid en sådan bedömning är tidsaspekten för de olika arbetsgifterna viktig. När det gäller identifiering av de belastningsergonomiska riskerna är det viktigt att inte ta ett för snävt grepp, eftersom källan till risken kan finnas i ett annat produktionssteg än själva riskmomentet. Detta kallas för ”restarbetsuppgifter”. Oftast sker det i början eller slutet av en produktionsprocess, vilket kan uppstå vid produktionsförändringar vid manuellt arbete. [2]

Vid den psykiska belastningen ska några av dessa begrepp beaktas: Tabell 8 Ergonomi lista enligt Almström [2] 1 Krav (Tempo, tidspress)

2 Kontroll (grad av möjlighet att påverka vad, när och hur något ska produceras) 3 Informationshantering och signaler som kan kräva åtgärder

4 Kommunikation (med andra operatörer, ledning och informationsflöde)

I samband med automatisering ska säkerheten vara en central punkt i arbetet för att undvika skador och olycksfall. Utöver Arbetsmiljöverkets särskilda föreskrifter när det gäller maskiner ska andra direktiv och standarder följas. [2]

För att kartlägga operatörers ergonomi, alltså fysisk belastning, arbetsinnehåll, psykisk belastning vid respektive kandidat för automation som sedan bedöms i procent, se tabell 9.

Tabell 9 Exempel på modell ur ett ergonomiskt perspektiv enligt Almström [2]

Automations-kandidat Tunga lyft / hanter-ing (%) Böjd, vriden arbetsställning (%) Arbete över axelhöjd (%) Arbete under knähöjd (%) Armbelast-ning (%) Repetitivt arbete, ensidiga rörelser (%)

(29)

3 Metod

Metodkapitlet ger en översiktlig beskrivning av valda angreppssätt i studien, genomförande och arbetsgång. Kapitlet avslutas med en beskrivning av arbetsprocessen.

3.1 Tillvägagångssätt

Studien påbörjades med en förundersökning där produktionen studeras för kund Alfa av de ingående komponenterna X, Y, Z för att sammanställa en nulägesbeskrivning. Nulägesbeskrivningen innehåller en tidsstudie över magnetiseringsprocessen för varje komponentgrupp samt en värdeflödesanalys över produktionsytan av dessa komponenter. Vidare studerades teori inom automation och investeringsanalyser samt examensarbeten som behandlar liknande områden.

Därutöver diskuterades hur investeringen av en ny industrirobot påverkade kostnaderna för företaget, huruvida det går att spara in pengar i automationslösningen till magnetiseringsprocessen. Arbetet fortgick med att behandla olika teorimetoder och böcker inom automatisering. Eftersom det rådde strikt besöksförbud hos Kitron gjordes inga ytterligare nödvändiga mätningar. Examensarbetet behandlar på så vis teorier som är nödvändiga för införandet av automation.

3.2 Automationsmetoder

De metoder som bestämmer nivån av automation som kan införas är baserad på

Almströms teorier kompletterad med DYNAMO-metoden. Dessa metoder användes för att bestämma vilken automationsgrad på processen som var lämplig. Teorierna beskriver tillvägagångssättet huruvida produkten är lämplig att automatisera. Slutligen ligger dessa graderingsmetoder som grund till resultatet som vidare kommer att presenteras. [2] [3]

3.3 Koppling mellan frågeställningar och metod

För att besvara frågeställningarna som framtagits utgår arbetet från olika metoder, datainsamlingar och dataanalyser. Insamlandet av data som anses vara nödvändig för att besvara frågeställningarna gjordes med hjälp av följande aktiviteter hos Kitron:

1. Intervju 2. Tidsstudie 3. Observation

Sedan utfördes litteraturstudier och behandling av insamlade data för att utvärdera och sammanställa framtagna resultat. Tabellen nedan förtydligar samt beskriver kopplingen mellan frågeställningarna kommer att besvaras, se tabell 10.

(30)

Tabell 10 Förstudiens frågeställningar

Frågeställning 1:

Kommer en investering utav en automationsprocess

vara lönsam för Kitron att genomföra? Intervju, litteraturstudie Frågeställning 2:

Hur utvecklas effektiviteten och ergonomin på

magnetiseringsstationen med implementation av robot?

Intervju, litteraturstudie, observation & tidsstudie

Frågeställning 3:

Vilka säkerhetsåtgärder skall beaktas vid

implementering av en automationsprocess? Intervju, litteraturstudie

3.4 Litteraturstudie

Litteraturstudien uträttades genom att hämta information från olika källor, böcker, online-böcker, forskningsrapporter samt vetenskapliga artiklar. Dessa har lokaliserats från högskolebibliotekets webbfunktion Primo genom utvalda nyckelord enligt tabell 11. [19]

Tabell 11 Nyckelord

Svenska nyckelord Engelska nyckelord

Automation Automation

Investeringsanalys Investment strategy/analysis Automationsstrategier Automation strategy

Lager Storage, warehouse

Flaskhalsar Theory of constrains

Produktioner Productions

3.5 Fallstudie

Fallstudie används vid skapandet av en fördjupad grund om ett fall, till exempel hos en händelse, organisation eller ett projekt. Det används olika metoder och tekniker, så som observation. Själva studien kan vara en ögonblicksstudie eller processtudie. En fallstudie kan göras på olika sätt, men oavsett typen av fallstudie måste målet vara väldefinierat samt beskriva hur det ska avgränsas. Använder man sig utav flera olika tekniker utöver några enstaka tekniker övergår det till triangulering. Det resultat som visar i en fallstudie är i förstahand det fall man undersökt. [19] [20]

Detta kan kopplas till Kitron på så sätt att examensarbetet endast begränsar sig till en viss del av produktionen, och specifikt ett visst moment av arbetet som utförs på tillverkningslinan. Genom att nyttja olika perspektiv och samla in data av olika metoder och strategier kan man uppnå djupare kunskap och få rikare kunskap om objektet som studeras. [19] [20]

(31)

3.6 Observationer

Direkt observation innebär att notera och iaktta en händelse i en social situation. Fördelen med observation är att ett händelseförlopp kan studeras utan några hinder mellan personen som utför observationen och objektet. Insamlade data blir mer korrekt och riskerar inte att bli äventyrat med. När det förekommer frågor som innebär att veta hur eller vad operatörer utför är det lämpligast att utföra observationer. Med observationer menas att processen studeras i egenperson.

Det finns tre olika typer av observationer som kan göras, den första är en metod som heter systematiska observationer, där dessa är planerade i förväg och observationen utförs enligt planerat schema, även klockslag. Sedan talar man om osystematiska observationer, vilket innebär att man inte vet vad som inträffar samt att man utför observationen på ett mer öppet sätt än vad man i vanliga fall gör vid en systematisk observation. Slutligen finns det även deltagarobservation som innebär att man försöker få ett perspektiv inifrån och notera händelseförlopp från operatören, som sköter arbetet till exempel vid en maskin eller station hos ett tillverkande företag. [19] [20]

3.7 Intervjuer

Med en intervju innebär det att personen ifråga blir frågad genom direkt kontakt eller via online, e-mail, telefon, alternativa digitala medel. Grundidén med intervjuteknik är att samla in fakta eller idéinsamling hos personen ifråga. Dessa två intervjutekniker grundar sig i två olika orsaker som beskrivs. Faktainsamling, är ofta standardiserade och grundar sig i fakta innan intervjun börjar. Vissa svar kan även vara fastställda. Dessa kan likna en enkät eller digitalinsamling om frågorna är standardiserade, då det ger standardiserade svar. Idéinsamling, gäller det att få uppslag till den fortsatta studien. Under denna teknik använder frågaren relativt öppna frågor som leder till diskussion utan några bestämda fasta svarsalternativ som kan jämföras med faktainsamlingen. Därför kan den som frågar i detta fall få möjligheten att kunna ändra inriktning på intervjun och fortsätta ge följdfrågor på idéer och problem. [20]

3.8 Tidsstudier

Tidsstudier definieras som en teknik att fånga in ett intervall av tid om olika tidsenheter (sekunder, minuter, timmar). Tidsstudien utfördes för att komplettera insamlade data från Kitron. Denna insamling är ett underlag för att beräkna hur mycket tid operatören utför sitt arbete vid magnetiseringsmaskinen. Tidsstudien är ett nödvändigt steg för examensarbetet, där man med hjälp utav tidsstudien kan beräkna lönsamheten och effektiviteten i nuläget som sedan kan resultera i två olika investeringsförslag. [20]

3.9 Arbetsprocessen

Arbetsprocessen syftar till att undersöka vilka av lösningsförslagen som framtas under examensarbetets gång. Kitron vill öka effektiviteten på processen där komponenter förädlas i en maskin, där man i nuläget konstaterar att det inte är effektivt. För att kunna arbeta med detta har en planering konstruerats. Arbetet har delats in i åtta delprocesser, där varje delprocess uppfyller ett steg i riktningen mot ett eller flera olika lösningsförslag på detta arbete.

(32)

Klargöra målet Planera insamlingData- Utvärdera insamlad data

Beskriva

nuläget Presentera förslag Lönsamhet

Resultat och diskussion Första steget följer pilens riktning (se figur 7). Att ha tydligt och klart arbetsmål är ett av flera viktiga steg i arbetet. Sedan att planera arbetet och studera området samt att välja ut vilken data som är nödvändig för att fullgöra arbetet. För att sedan utvärdera den insamlade data och analysera det är nästa del av processen. Vidare beskrivs nuläget hos Kitron, som sedan kommer ställas mot lösningsförslag, för att utvärdera om möjliga investeringar är lönsamma för Kitron att genomföra och hur det påverkar effektiviteten, se figur 7.

Figur 7 Arbetsprocessens ingående steg

Kvalitativ bearbetning

I kvalitativa bearbetningen har de observationerna som utfördes, analyserats tillsammans med resultaten från intervjuer som utfördes. Syftet med kvalitativa metoden är för att skapa en djupare förståelse än kvantitativa undersökningar. Vidare har litteraturen studerats och analyserats under examensarbetets gång. Eftersom tillgängligheten till produktionen endast varade en kort tidsperiod, behandlades under vårterminen observationerna, tiderna och svaren från resultaten direkt. [19] [20]

Kvantitativ bearbetning

Att kunna besvara hur effektiviteten och lönsamhet har en sammankoppling behövde kvantitativa data samlas in och analyseras. Efter att ha analyserat resultat från insamlingen kan man gå vidare och definiera vilken data som är nödvändig att bearbeta. [19] [20]

(33)

4 Analys

Analyskapitlet behandlar nuläget hos Kitron med en beskrivning av produktionsflödet, och dess ingående delar från lager och buffertzoner till maskinen. Vidare behandlar kapitlet de faktiska cykeltiderna för magnetiseringsprocessen och en analys av lämpligheten för automation. Avslutningsvis behandlas och analyseras intervjufrågorna som framtogs under arbetet.

4.1 Beskrivning av produktionsflöde

Produktionsanläggningen som kund Alfa har till sitt förfogande hos Kitron AB är uppdelad i olika sektioner på produktionsytan för respektive variant (se bilaga 5). Dessa varianter är uppbyggda av olika typer av komponenter och har sin specifika yta avsatt för montering samt förädling. Komponenterna kommer i olika utföranden vilket medför att ett flertal fixturer finns tillgängliga vid Maskin 1, dock så behandlas endast en komponentgrupp i taget vilket medför till att det inte sker en omställning av fixtur under pågående process. Samtliga komponenter genomgår ett tillförande och värdeadderande moment i form utav magnetisering, detta sker i just Maskin 1. Maskinen är i nuläget den första steget i denna produktion, varpå komponenterna därefter transporteras vidare till respektive station. Processen börjar med att operatören packar ner sin order och placerar lådan på en vagn, vidare går operatören till sin station och utför en kvalitetskontroll av komponenterna. Efter en kvalitetskontroll placeras varje enskild komponent tillbaka i samma låda, fast då med avstånd till varandra. Dessa lådor skickas med komponenterna från leverantören och återanvänds vid magnetiseringsprocessen. Efter att komponenterna har magnetiserats går samma operatör vidare till nästkommande station.

Kvalitetskontroll

Innan komponenterna kan påbörja sin process i Maskin 1 där de ska magnetiseras måste operatören som har hand om sin order, utföra en kvalitetskontroll (QC). Varje komponentgrupp har en unik form i ändarna som testas genom ett hål i en metallbricka med samma form. Detta sker eftersom i senare skede monteras komponenter i delar med denna unika form. För att undvika slöseri i produktionen, testas komponenten genom denna metallbricka och placeras sedan tillbaka i lådan. Testet utförs på varje komponent i processen.

(34)

Materialhantering

Hanteringen av ingående material till arbetsplatsen sker av operatörerna som tar emot order från administrationen. Det är ingen specifik operatör som utför detta arbete, utan en tillgänglig operatör tar ordern och påbörjar processen. Efter att operatören har påbörjat en order, hämtar operatören komponenter i buffertzonerna eller ute på lagret som ligger ca 100 m från arbetsytan. Materialet transporteras i backar där det finns cirka 120 platser för komponenterna i backarna. Operatören transporterar dessa backar på en vagn med hjul och rullar materialet till Maskin 1, där magnetiseringsprocessen sedan påbörjas.

4.2 Produktfamilj och cykeltider

En produktfamilj definieras som en grupp olika produkter av samma utförande i grunden innan värdeförädling [21]. Komponenterna som skall förädlas i Maskin 1 ingår i tre olika produktfamiljer.

Tidtagningen för var enskild komponent mättes från att lyftas ur lådan, placeras i maskinen och sedan magnetiseras, tejpas och placeras tillbaka i lådan.

Tiderna för processen är i snitt 20 sekunder per komponent (se bilaga 6). Efter kommunikation med magnetiseringsmaskinens tillverkare Magsys, så hade det konfigurerats från kund att cykeltiden för magnetisering skall vara ca 10 sekunder. En order om 48 st komponenter processerades genom maskinen. Tiderna var jämna och teamledaren utförde arbetet med en 100-takt och behöll ett jämnt tempo genom hela ordern. Innan komponenterna magnetiserades utfördes en kvalitetskontroll av teamledaren. Kvalitetskontrollen var en simpel manuell process, där operatören hade en kontrollbricka som kontrollerade ett slumpmässigt antal komponenter ur ordern. Därefter placerades komponenterna i Maskin 1. Denna process klockades med hjälp av mobiltelefoner och sammanställdes, se bilaga 6.

4.3 Företagets kravbild

Kitron AB har valt att som löfte gentemot kund kunna uppfylla fem specifika områden som utgörs av Kvalitet, Leveranser, Marknadsvärde, Innovation samt Hållbarhet.

Kvalitetsarbetet grundar sig i att Kitron som legotillverkare försöker att uppnå bästa möjliga kvalitet i sina produkter genom att anpassa sig utefter kundens önskemål. I det arbetet ingår bland annat effektiva kvalitetshanteringssystem och diverse riskhanteringsverktyg.

Kitron lägger likväl stor vikt vid att upprätthålla leveranstiderna och det gör de genom att aktivt se till att optimera tillverkningsprocesserna vid behov, där de även försöker reducera ledtiderna samt bibehålla en tillförlitlig kundkommunikation. [22]

Marknadsvärdet på produkterna baseras på att se till att inneha rätt kompetens gällande teknologin samt processflödena i företaget, att optimera kostnaderna samt att se till att det pågår ständiga förbättringar. [22]

När det gäller innovationsområdet strävar Kitron efter att ha problemlösning som en tongivande del i företagskulturen. De vill implementera en ”tänka utanför boxen”-mentalitet för att på så vis kunna bidra med nya, innovativa lösningar. Dessutom skall det, till den mån det går, finnas specialistutbildade operatörer på varje område som även innehar stort fokus på ständiga förbättringar. [22]

Figure

Figur 1 Automationsprocessens tre grundläggande principer [ 4]
Figur 2 Exempel på val av automation beroende på satsstorlek, volym, varianter och flexibilitet [3]
Figur 3 Utvecklingskarta för beslutsunderlag enligt Almström [2]
Figur 4 Exempel på typisk beslutsmodell för automation [2].
+7

References

Related documents

10 R4 Jag skulle säga att det finns två aspekter: när man pratar om automation och de digitala förändringarna så finns det ju en del som, som vi själva förstår är rädda

Detta test visar på att UiPath även är snabbare när det kommer till läsning och skrivning till filer där en ökning på sex sekunder med UiPath och fem sekunder för Workfusion

Därutöver arbetar projektet inten- sivt med att utveckla hiv/aids-utbild- ningen för att bättre beakta de sociala och kulurella faktorer i den komplexa miljö som Afghanistan

Företaget Raizen, som är ett av de företag som brukar TCGA:s mark, var 2011 inblan- dat i kränkningar av ursprungsfolket Guaranis rättigheter i delstaten Mato Grosso do Sul via

Inom tvärgrupp godstrafik har en lista över åtgärder för kraftigt ökad godstrafik på järnväg tagits fram.. Det visar sig att en stor del av de åtgärder som regionerna

I studiens resultat visade det sig att konsulterna som anställdes vid RPA-implementationen har varit avgörande för att organisationen skulle kunna genomföra implementationen.. Detta

En investering kan även medföra följdinvesteringar (Andersson & Greve, 2016), vilket har visat sig vara i form av den utbildning som krävs efter införandet av RPA, både för

I dag är det även vanligt att företag gör immateriella investeringar vilka kan vara så kallade strategiska investeringar för vilka det inte alltid går att räkna fram kommande