Systematisk optimering av transportskydd för anslutningsstudsar på plattvärmeväxlare
Systematic optimization of transport protection for connection nozzles on plate heat exchangers
Författare: Emil Blennow, John Österberg
Examensarbete i Industriell Ekonomi
Sammanfattning
Ett sätt för företag att öka lönsamhet och behålla marknadsandelar och konkurrenskraft i dagens allt tuffare marknadsklimat är att ständigt förbättra sina produkter genom systematisk produktutveckling. Företag som inte tar hänsyn till det här behöver därmed hitta andra sätt att anpassa sig, vilket kan leda till att enkla arbetstillfällen försvinner från den svenska
arbetsmarknaden. Studien fokuserar på vidareutveckling av en intern produkt för att minska kostnader och öka lönsamhet.
Fallstudien har genomförts på Alfa Laval AB i Ronneby som tillverkar lödda plattvärmeväxlare med anslutningar i olika storlekar och utformningar. I dagsläget förses värmeväxlarna med skyddslock och/eller skyddspluggar i flera storlekar och varianter på dess anslutningar som förhindrar att smuts och fukt tar sig in i produkten under lagerhållning, transport och leverans.
Studiens syfte är att optimera skyddet med avseende på arbetsmiljö, miljö, lagerkapacitet och till en likvärdig eller lägre kostnad. Målet är att generera förbättringsförslag som ersätter de nuvarande transportskydden med ett fåtal standardskydd.
Studien utfördes med den ingenjörsvetenskapliga Systems Engineering- metodens Design For Six Sigma (DFSS)-process för att på ett systematiskt sätt uppnå önskat resultat och generera förbättringsförslag till fallföretaget.
DFSS-processen är uppdelad i fyra steg där första steget innebär att definiera projektet och estimera resurser som finns att tillgå. I andra steget definieras produkten utifrån de krav som ställs. I steg tre genereras koncept som senare utvärderas där ett koncept väljs för vidare undersökning i steg fyra. I fjärde steget utförs experiment med valt konceptet för implementering i produktion.
Till sist presenteras resultaten av experimentet och därmed rekommendationer för hur skyddet kan optimeras.
Studien resulterade i ett förbättringsförslag i form av en krympfilm som uppfyllde de krav vars fallföretaget ställt och presenterades som ett alternativ till de nuvarande skyddslocken och skyddspluggarna. Det nya skyddet genererade en estimerad reducering av antal storlekar och varianter med 80
%, vilket i sin tur genererade en reducering av lagernivåer som skyddet upptar.
Abstrakt
Ett sätt för företag att öka lönsamhet och behålla marknadsandelar och konkurrenskraft är att ständigt förbättra sina produkter genom systematisk produktutveckling. Alfa Laval AB i Ronneby tillverkar lödda
plattvärmeväxlare som förses med skyddslock och/eller skyddspluggar i flera storlekar och varianter under transport. Syftet med studien är därför att optimera skyddet med avseende på arbetsmiljö, miljö, lagerkapacitet och till en likvärdig eller lägre kostnad. Målet är att generera förbättringsförslag som ersätter de nuvarande transportskydden med ett fåtal standardskydd.
Studien genomfördes som en fallstudie och följde den ingenjörsvetenskapliga Systems Engineering-metoden Design For Six Sigma (DFSS). DFSS-
processen är uppdelad i fyra steg för att på ett systematiskt sätt uppnå önskat resultat och generera förbättringsförslag till fallföretaget. Studien resulterade i ett förbättringsförslag i form av en krympfilm som ersättande
transportskydd. Förbättringsförslaget genererade även en reducering av antal storlekar och varianter med 80 %, vilket i sin tur reducerade lagernivåer.
Nyckelord: Produktutveckling, systematisk optimering, Design For Six Sigma, lagerkapacitet, arbetsmiljö, miljö, hållbarhet, QFD, reducering, konceptframtagning, implementering, lönsamhet, konkurrenskraft.
Abstract
One way for companies to increase profitability and maintain market shares and competitiveness is to constantly improve their products through
systematic product development. Alfa Laval AB in Ronneby manufactures soldered plate heat exchangers which are provided with protective covers and/or protective plugs in several sizes and variants during transport. The purpose of this study is, therefore, to optimize the protection with regard to the work environment, environment, storage capacity and at an equivalent or lower cost. The goal is to generate improvement proposals that replace the current transport protections with a few standard protections.
The study was conducted as a case study and followed the Engineering Scientific Systems Engineering method Design For Six Sigma (DFSS). The DFSS process is divided into four steps in order to systematically achieve desired results and generate improvement proposals for the case company.
The study resulted in an improvement proposal in the form of a shrink film as a replacement for the transport protection. The improvement proposal also generated a reduction of 80 % in the number of sizes and variants, which in turn reduced stock levels.
Keywords: Product development, systematic optimization, Design For Six Sigma, storage capacity, work environment, environment, sustainability, QFD, reduction, concept development, implementation, profitability, competitiveness.
Förord
Studien genomfördes som avslutande och examinerande moment i vår
utbildning för att erhålla högskoleingenjörsexamen inom Industriell Ekonomi vid Linnéuniversitetet i Växjö. Uppdraget för studien utfärdades av Alfa Laval AB i Ronneby som önskade hjälp med effektivisering av
transportskydd till deras produkters anslutningsstudsar. Företagets önskemål och problem utformades som en studie för att lösa problemet samtidigt som det uppnår kraven för ett examensarbete. Vi har gemensamt utfört samtliga delar av studien med stort engagemang.
Vi är tacksamma för att Alfa Laval AB i Ronneby gav oss ett varmt välkomnande och möjligheten till samarbete. Vi vill rikta ett stort tack till alla på Alfa Laval som hjälpt oss under studiens gång, i synnerhet Jonna Nelsson och Jonas Elmberg. Vidare vill vi tacka Swedol AB i Kalmar och Växjö som hjälpt till med krympfilm och information. Vi vill också tacka de studenter som har läst och opponerat på studien. Avslutningsvis vill vi även tacka familj och vänner som hjälpt och stöttat under den här tiden.
Emil Blennow & John Österberg Växjö, 25 Maj 2020
Ordlista & Definitioner
Alfa Laval Alfa Laval AB i Ronneby Anslutningsskydd Föremål med syfte att skydda
anslutningsstudsar på lödda plattvärmeväxlare.
Anslutningsstuds Utstickande rör från tryckbärande anordning för anslutning av medium och
kontrollutrustning.
Delprocess En logiskt avgränsad del av en större process.
Interna produkter Produkter som används internt och inte säljs till kund. Exempelvis verktyg,
förpackningsmaterial osv.
Kvalitetshuset Analysmatris för att förstå ett problem.
Offshoring När delar av verksamheten flyttas utomlands för att kostnadsbespara.
Polyeten (PE) Delkristallin volymplast.
Sigma Sigma (σ) är den grekiska bokstaven som används, inom statistiken, för
standardavvikelse.
Silikongummi Syntetiskt framställt gummimaterial med god elasticitetsförmåga.
Six Sigma Ingenjörsvetenskapliga metod för förbättringsarbete.
Skyddslock/skyddsplugg Anslutningsskyddet som används av fallföretaget i dagsläget.
Värmeväxlare Lödd plattvärmeväxlare.
Akronymer
DFSS Design For Six Sigma
LDPE Low-Density Polyethylene
PE Polyeten
QFD Quality Function Deployment
UM Unit Manager
VD Verkställande Direktör
Innehållsförteckning
1 Inledning 1
1.1 Bakgrund 1
1.2 Problematisering 2
1.3 Företagspresentation 3
1.3.1 Fallföretagets problematisering 3
1.4 Syfte och mål 5
1.5 Hypotes 5
1.6 Forskningsfråga 5
1.7 Avgränsningar 5
1.8 Relevans 6
1.9 Ingenjörsvetenskaplig metod 6
2 Metod 7
2.1 Forskningsdesign 7
2.2 Forskningsplan 8
2.3 Forskningskvalitet och urval 9
2.4 Etiskt förhållningssätt 10
2.5 Genomförande 10
3 Teori 12
3.1 Systems Engineering 12
3.2 Six Sigma 12
3.3 Design For Six Sigma 13
3.4 Kvalitetshuset – QFD 16
3.5 Hållbar utveckling 19
3.6 Arbetsmiljö 20
3.7 Lager 20
3.8 Brainstorming 21
3.9 Cykeltid 21
3.10 Material 21
3.10.1 Low density polyethylene 21
3.10.2 Silikongummi 21
4 Produktdefinition 22
4.1 Nuvarande lösning 22
4.1.1 Montering av skyddet 22
4.2 Lager 23
4.3 Kravspecifikation 24
4.4 QFD 25
5 Konceptuell design 27
5.1 Generering av koncept 27
5.1.1 Förslag 1 27
5.1.2 Förslag 2 28
5.1.3 Förslag 3 29
5.2 Fallföretagets konceptval 29
5.3 Genomförande av experiment med valt koncept 30
6 Resultat 32
6.1 Fallföretagets val av koncept 32
6.2 Resultat från experiment 32
6.3 Lageroptimeringskalkyl 33
6.4 Förslag på implementering av koncept 35
6.4.1 Lagerhållningen 35
6.4.2 Monteringsstation 35
7 Diskussion 36
7.1 Metoddiskussion 36
7.2 Val av koncept 36
7.3 Experiment 37
7.4 Lageroptimeringskalkyl 38
7.5 Förslag på implementering av koncept 38
8 Slutsats 40
9 Rekommendationer 42
Referenser 43
1 Inledning
Det första kapitlet introducerar läsaren till ämnet och rapporten. För att få en ökad förståelse för fallföretaget och dess problematisering presenteras företaget här. Vidare beskrivs syfte, mål och frågeställningar för rapporten.
Avslutningsvis nämns de avgränsningar som valts.
1.1 Bakgrund
Kontinuerlig produktutveckling är betydelsefullt för företag då dess kunder ständigt strävar efter mer kostnadseffektiva och högkvalitativa produkter [1].
Att ständigt se över och förbättra produkter efter behov genom systematisk produktutveckling ökar företags lönsamhet och därmed konkurrenskraft [2]. I en värld med allt kortare produktlivscykler är det viktigt att frekvent kunna ersätta redan befintliga produkter med nya, bättre versioner. Ett exempel på det här är bilindustrin som kontinuerligt lanserar nya och vidareutvecklade modeller för att fånga och behålla marknadsandelar [3]. Vidare tenderar innovativa nya produkter att möta låg konkurrens vid introduktion, vilket medför relativt höga vinster [2]. De företag som inte förbättrar och utvecklar sina produkter riskerar därmed att hamna i en sämre position på marknaden då de inte blir lika lönsamma som konkurrenterna [4].
Om bolag inte följer med i dessa utvecklingar och förändringar riskerar de att behöva anpassa sig på andra sätt. En vanlig åtgärd för dessa är offshoring vilket även resulterar i att arbetstillfällen flyttas från Sverige till lågavlönade länder [5]. Vilket skapar en brist på enkla arbetstillfällen. Enligt [6] saknade under 2017 upp emot 50 % av de inskrivna på arbetsförmedlingen
gymnasieutbildning varav majoriteten av dessa hade utrikesbakgrund. För att få dessa personer i arbete behövs utbildning men även enkla jobb. Fördelarna med enkla jobb är enligt [6] många, t.ex. förbättras integrationen och
resursutnyttjandet ökar, men det leder även till minskat utanförskap och en starkare, hållbarare ekonomi.
Vidare skriver [7] att ökad lönsamhet genom produktutveckling kan åstadkommas på olika sätt beroende på företagets ekonomiska styrka, kompetens och tidsmässiga resurser. Ett angreppssätt för att öka konkurrenskraften genom produktutveckling är att förvärva befintliga konkurrenter som erhåller en stabil kundbas med bra utrustning och
välutvecklade produkter. Det här resulterar i att företagets utbud av produkter samt marknadsandelar ökar. Metoden kan vara dyr för många företag. En annan metod som kan vara lämplig för att bibehålla eller öka
konkurrenskraften är att se över befintliga produkter och vidareutveckla dessa på egen hand [8]. Studien fokuserar på vidareutveckling av interna produkter för att minska kostnader och öka lönsamheten.
1.2 Problematisering
Utifrån den beskrivna bakgrunden finns det en rad aspekter att ta hänsyn till.
En aspekt är hur vidareutveckling av interna produkter (verktyg,
förpackningsmaterial osv) som inte säljs direkt till kunderna kan påverka lönsamheten för företaget. Exempelvis om vidareutveckling av interna produkter kan resultera i lättare hantering och reducerade lagernivåer? Kan flera interna produkter ersättas av ett universellt alternativ för att reducera lagernivåer?
Tidigare forskning kring dessa aspekter är begränsad. Däremot belyser [9] att lager är en strategisk tillgång för många företag och vikten av att kunna effektivisera dessa för att uppnå god lönsamhet. De förklarar vidare att höga lagernivåer skapar låg lagereffektivitet vilket kan dölja problem i
verksamheten hos företaget, som till exempel låg processkvalitet. [10]
bevisar i sin artikel från 2015 att mindre produkter på lager har en positiv inverkan på företagets lönsamhet. Å andra sidan har samhället i dagsläget, med den rådande COVID-19-pandemin, erfarit de negativa konsekvenserna med ’just in time’ och tillhörande sub-optimerade lager då det råder brist på nödvändig sjukvårdsutrustning i hela landet [11]. Vilket gör att totalförsvaret inte är den sektorn som skall satsa på lagereffektivisering då det kan leda till att människoliv äventyras. Det här är ett problem som drabbar fler sektorer än enbart totalförsvaret. Inom tillverkningsindustrin finns risk för
produktionsstopp i brist på material, vilket Saab AB fick erfara under sommaren 2011 [12].
[1] konstaterar att vidareutveckling kräver en väl beprövad process för att uppnå lyckat resultat. Det gäller att ha kunskap om processens olika tekniker och hur de skapar värde för produkten och kunden. Systems Engineering och Six Sigma är effektiva och bekräftade metoder för processoptimering för att eliminera variationer [13]. Inom Six Sigma finns olika processer där DFSS är en process vilken syftar till att eliminera variation vid
produktutvecklingsfasen [14].
1.3 Företagspresentation
Alfa Laval med huvudkontor i Lund är ett globalt företag med 17 000
anställda där majoriteten är placerade i Sverige, Danmark, Indien, Kina, USA och Frankrike. Alfa Lavals produkter säljs i 100 länder med 70 egna
servicecentra världen över. Produktionen utgörs av 42 enheter enligt följande:
– 10 i Asien – 22 i Europa – 2 i Latinamerika – 8 i USA
År 1883 skapade Gustaf de Laval tillsammans med Oscar Lamm Jr. företaget AB Separator som blev föregångaren och la grunden till dagens Alfa Laval AB. Gustaf de Laval var uppfinnare med 92 registrerade patent, däribland centrifugalseparatorn och den första fungerande ångturbinen.
Värmeöverföring, separering och flödeshantering är Alfa Lavals tre huvudsakliga teknologier som kärnverksamheten baseras på. Alfa Lavals expertis inom området anses vara marknadsledande. Alla tre teknologierna är betydande för industriföretag som utgör den största kundbasen. Alfa Laval är även uppdelat i tre divisioner; Food & Water, Energy och Marine, där alla divisioner marknadsför och säljer produkter till särskilda kundgrupper för att främja kundfokus.
För att stärka konkurrenskraften har Alfa Laval ett stort fokus på kontinuerlig produktutveckling. Årligen återinvesteras ungefär 2,5 % av den totala
försäljningen i forskning och utveckling vilket resulterar i omkring 35 - 40 nya produktlanseringar varje år [15].
1.3.1 Fallföretagets problematisering
Alfa Laval AB tillverkar lödda plattvärmeväxlare i Ronneby, se figur 1a och packningsförsedda plattvärmeväxlare i Lund, se figur 1b.
På de lödda plattvärmeväxlarna tillverkade i Ronneby sitter röranslutningar, så kallade studsar, i olika storlekar och utformningar. För att motverka att smuts och fukt tar sig in i plattvärmeväxlaren under lagerhållning och transport är dess röranslutningar försedda med skyddslock och/eller skyddspluggar i plast, se figur 2b och 2c.
Alfa Laval AB i Ronneby använder i dagsläget sig av flera olika färger och storlekar på skyddslocken och skyddspluggarna. Det här skapar onödiga missförstånd i produktionen och hos slutkund.
Eftersom de har många olika typer av skyddslock och skyddspluggar tar det upp mycket lagerutrymme, vilket skapar låg lagereffektivitet. Skyddet monteras med hjälp av en plasthammare som är en arbetsmiljörisk då det finns fall där montörer har slagit sig på händerna och skadat sig. Ett resultat av plasthammaren blir att skyddet sitter åt hårt och skapar irritation hos kunderna när den ska tas bort [16]
Figur 1a och 1b. Illustration av plattvärmeväxlare tillverkade av Alfa Laval; 1a (vänster) kopparlödda plattvärmeväxlare och 1b (höger) packningsförsedd plattvärmeväxlare, bilder från Alfa Laval.
Figur 2a, 2b och 2c. 2a (vänster) illustration av olika skyddslock och
skyddspluggar. 2b (mitten) skyddsplugg monterad invändigt i anslutningsstuds. 2c (höger) skyddslock monterad utvändigt på anslutningsstuds.
1.4 Syfte och mål
Studiens syfte är att optimera anslutningsskyddet med avseende på:
I. Arbetsmiljö II. Miljö
III. Lagerkapacitet
IV. Likvärdig eller lägre kostnad
Målet är att generera förbättringsförslag som ersätter de nuvarande transportskydden med ett fåtal standardskydd.
1.5 Hypotes
För att till största möjliga mån tillgodose Alfa Lavals uttalade önskemål, här ovanför, har författarna postulerat följande hypotes:
Det är möjligt att ersätta nuvarande lösningar med ett fåtal standardiserade skydd för anslutningsstudsarna.
1.6 Forskningsfråga
Studiens huvudforskningsfråga är följande:
I. Kan man utveckla ett produktkoncept där antalet varianter av skydd reduceras?
För att besvara huvudforskningsfrågan behöver följande underforskningsfrågor besvaras:
II. Hur ser skyddet ut i dagsläget och hur använder sig fallföretaget av det?
III. Vilka materiella och designmässiga krav ställs på skyddet?
IV. Hur kan det nya konceptet implementeras med avseende på lager och montering?
1.7 Avgränsningar
En avgränsning som studien följde var att enbart fokusera på ett företag och en av deras interna produkter. Den här avgränsningen sattes efter
fallföretagets förfrågning samt för att det skulle bli hanterbart inom tidsramen för projektet.
Vidare avgränsades studien till att utföras på distans till följd av den rådande situationen med COVID-19-pandemin. Den här avgränsningen sattes på grund av fallföretagets egna utfärdade restriktioner gällande strikt
besöksförbud för besök som inte är “business critical”. Det här arbetet ansågs inte vara “business critical” för fallföretaget.
1.8 Relevans
Studien har relevans på tre nivåer:
I. Samhälle II. Företag III. Forskning
Relevansen på samhälls- och företagsnivå är att studien bidrar med en ökad lönsamhet för företag vilket leder till en starkare ekonomi och fler
arbetstillfällen. Tidigare forskning tyder på en korrelation mellan
produktutveckling och lönsamhet, trots det här råder det brist på forskning kring hur vidareutveckling av interna produkter kan påverka lönsamheten.
Att belysa det här skapar relevans ur ett forskningsperspektiv. Därför är studiens vetenskapliga bidrag ökad kunskap kring det här problemområdet.
1.9 Ingenjörsvetenskaplig metod
Studien har utförts enligt den internationellt vedertagna
ingenjörsvetenskapliga metoden ’Systems Engineering’ [17] så som den definieras av:
I. International Council on Systems Engineering (INCOSE) [18] - [19]
II. National Aeronautics and Space Administration (NASA) [20] - [21]
III. American Society of Mechanical Engineers (ASME) [22]
IV. The Mechanical Design Process [1]
Följaktligen använder sig författarna av ASME:s ingenjörsvetenskapligt vedertagna referensformat: ’Chicago Manual of Style for reference’ [23].
2 Metod
Följande kapitel presenterar och motiverar vald forskningsdesign och forskningsplan. Även forskningskvalitet och urval samt det etiska
förhållningssättet som studien förhåller sig till presenteras här. Slutligen beskrivs genomförandet kortfattat.
2.1 Forskningsdesign
Det finns tre vanliga typer av forskningsdesigner inom det
samhällsvetenskapliga området. Dessa tre är fallstudie, kvantitativ studie samt experiment och aktionsforskning. Fallstudie innebär att en
undersökning görs på en mindre grupp, exempelvis en organisation eller en särskild grupp individer. En fallstudie kommer till störst nytta när det är en process eller en förändring som ska studeras då man utgår från ett
helhetsperspektiv och samlar in så mycket relevant information som möjligt [24]. Då studien riktade sig mot ett företag och att optimera en produkt i deras sortiment användes fallstudiemetoden.
Det brukar oftast göra en uppdelning mellan kvantitativ och kvalitativ metod inom metodlitteraturen. Kvantitativ metod innebär att experiment,
enkätstudier och statistiska undersökningar genomförs. Om forskningen riktar in sig på att tolka och förstå och vill ha svar på frågor som till exempel
“vad innebär det här för fallföretaget?” resulterar det i en kvalitativt inriktad forskning [24]. Inom den kvalitativa metoden används
datainsamlingsmetoder som till exempel observationer och intervjuer. Den kvalitativa metoden associeras med ord, semistrukturerad empiriinsamling och mjuk, rik data [25]. Eftersom datainsamlingsmetoderna intervjuer och observationer genomfördes samt att studien riktade sig mot ett företag tillämpades den kvalitativa forskningsmetoden.
Induktion, deduktion och abduktion är olika angreppssätt mellan teori och empiri i en studie. Induktion innebär att samla information och empiriskt material först för att sedan formulera teori efter insamlad fakta. Deduktion utförs tvärt om, där teoretisk information samlas in i första hand för att sedan kunna förutsäga verkligheten och jämföra teori och empiri [26]. Abduktion är när angreppssättet mellan empiri och teori vandrar fram och tillbaka under studiens gång. Det börjar i empirin för att övergå till teori och sedan tillbaka till empiri ytterligare en gång. Den här metoden belyser det empiriska materialet på ett effektivt sätt [25]. Enligt den forskningsplan som utformades och beskrivs i 2.2 har studien förhållit sig till ett abduktivt angreppssätt.
2.2 Forskningsplan
I figur 3 nedan visualiseras studiens forskningsplan i tre steg;
problemformulering och kunskapsinhämtning, forskningsdesign och genomförande och till sist analys och redogörelse. Det första steget,
problemformulering och kunskapsinhämtning, bygger på problematiseringen om hur utvecklingen av skyddet kan frigöra lagerkapacitet. För att få en ökad förståelse och djupare kunskap av problemet är kvalitativa intervjuer en lämplig datainsamlingsmetod [25]. En intervju kan vara strukturerad, semistrukturerad eller ostrukturerad. Det som skiljer dessa är hur pass bestämda frågorna är på förhand, både i ordning och hur mycket utrymme som lämnas till respondenten [26]. För den här fallstudien användes semistrukturerade intervjuer som byggde på ett antal förutbestämda teman eller frågeområden. Det här gav utrymme till att ställa nya frågor som uppstod under intervjuernas gång.
Även observationer utfördes för att få en bredare bild av problemet.
Observationer är en lämplig datainsamlingsmetod när man har frågor ur ett utforskande syfte och man vill ha svar på till exempel hur något görs och vad som görs. En av anledningarna till att genomföra observationer är att man vill få syn på saker, men det förutsätter att man har ett öppet och nyfiket förhållningssätt till det som ska observeras. När data samlas genom
observationer observeras vad som händer samtidigt som det dokumenteras.
Det är viktigt att noggrant dokumentera handlingar och beteenden hos människor men även hur de förhåller sig mot sin omgivning [25].
Därefter undersöktes hur utvecklingen av skyddet skulle kunna påverka fallföretaget genom reducering av varianter, storlekar och lagernivåer. Det här övergick sedan i en litteraturstudie och inledde steg två i
forskningsplanen; forskningsdesign och genomförande. För att förstå vilken tidigare forskning som har gjorts inom området genomfördes en
litteraturstudie. Litteraturstudie är en vanlig metod för att hämta den kunskap och information som behövs inom ett visst område från böcker,
vetenskapliga artiklar och rapporter. Böcker ger överlag en utvecklad bild av teorier och modeller, men är oftast äldre fakta eftersom böcker tar lång tid att förlägga. Artiklar kan ge information om den senaste forskningen som gjorts inom ett visst område, dock inte lika utvecklat som i böcker [24].
Litteraturstudien utfördes för att få en djupare kunskap kring området och för att kunna skapa en metod för att uppnå studiens syfte och mål och kunna besvara frågeställningarna.
Efter att metoden definierades samlades relevant information inför optimeringen. Det här samlades in genom ytterligare observationer och intervjuer med fallföretaget, men även genom dokumentinsamling som också är en vanlig datainsamlingsmetod att använda i en fallstudie. Exempel på
dokument kan vara brev/mail, officiella dokument, foton eller dokument från organisationer [25].
Det sista steget, analys och redogörelse, inleddes med att analysera data som samlats in för att sedan applicera det i designprocessen som var nästa
moment i planen. Slutligen presenterads förbättringsförslag i en slutsats.
Figur 3. Visualisering av forskningsplan.
2.3 Forskningskvalitet och urval
En studies trovärdighet och kvalitet kan mätas på olika sätt. De vanligaste måtten är validitet, reliabilitet och objektivitet. Validitet avser i vilken utsträckning rätt sak studeras, medan reliabilitet avser i vilken utsträckning det studeras på rätt sätt. Hög validitet kräver också hög reliabilitet, men inte tvärtom [25]. Objektivitet avser i vilken utsträckning som studien påverkas av personliga åsikter och värderingar [26].
För att öka studiens kvalitet och trovärdighet har empirisk data samlats från fallföretaget genom intervjuer med ett flertal personer med god, relevant kunskap och kompetens inom området. När intervjuerna sammanställts har de intervjuade personerna fått bekräfta den insamlade informationen. Vidare handleddes studien av två personer med chefspositioner från fallföretaget samt av en universitetslektor på Linnéuniversitetet. För att uppnå hög trovärdighet och kvalitet inom teorin har endast källor som är peer-reviewed valts.
Intervjuer var den datainsamlingsmetod som mestadels användes i studien där de intervjuade personerna är unit managers (UM) för assembly and material och supply chain. Anledningen till att intervjua dessa var att de har mest kunskap och information på företaget att delge inom området. Det vill säga att dessa två personer gav högst validitet för studien. Frågorna som ställdes under intervjuerna baserades på den insamlade teorin.
2.4 Etiskt förhållningssätt
Den här studien förhåller sig till Vetenskapsrådets forskningsetiska principer vilket innebär att:
1. alla personer som studerades informerades om studiens syfte.
2. alla personer som studerades gick med på att studeras.
3. allt material som samlades in behandlades konfidentiellt och
publicerades eller delades därför inte utan Alfa Lavals godkännande.
4. all insamlad data och/eller material användes endast till studien och det den handlar om [25].
2.5 Genomförande
Studien genomfördes enligt den generella Systems Engineering-metoden Design For Six Sigma (DFSS)-processen, vilken är tillämpbar i samband med produktutveckling. DFSS-processen, som den är definierad av [27], består av fyra huvudsteg, se figur 4. Däremot var endast steg ett till tre relevanta för den här studien och därför behandlades inte steg fyra. Det första steget, Planning & Requirements, handlar om att identifiera och/eller
definiera projektet som ska genomföras. Det innefattar allt ifrån vilka som ingår i projektgruppen, att estimera resurser i form av tid och pengar samt att utveckla en forskningsdesign. Det första steget i processen innefattar även förståelse om produkten i form av nuvarande problem, dess kunder och deras krav. Steg ett presenteras främst i kapitel 1 - 4. Informationen som samlats i steg ett används i steg två, Conceptual Design. Det här steget handlar om att generera idéer och koncept som sedan utvecklas och utvärderas för att kunna välja det mest lämpliga konceptet för projektet. Steg två av DFSS-processen presenteras i kapitel 5. I steg tre, Detailed Design, utförs experiment med konceptet som valdes i steg fyra. Experimenten är förberedande inför implementering av konceptet i produktion. Steg tre presenteras i kapitel 5 och 6. Författarna valde att följa steg ett till tre i DFSS-processen som de är definierade och förtydligade i fyra steg av [1], se figur 5.
Figur 4. DFSS-processen [27].
Figur 5. DFSS-processen, även kallad The Mechanical Design Process, beskriven av [1].
3 Teori
Kapitlet presenterar relevant teori för att uppnå studiens syfte och kunna besvara frågeställningarna. Här beskrivs System Engineering, Six Sigma och DFSS. Även verktyg för utförande av processen och teori om lager, hållbar utveckling samt arbetsmiljö presenteras. Till sist nämns även teori om material som används i studien.
3.1 Systems Engineering
Systems Engineering är en väl etablerad ingenjörsvetenskaplig metod som utvecklades av Bell Telephone Laboratories under tidigt 1900-tal. Det blev en viktig metod för utveckling av olika system under andra världskriget.
Senare implementerades metoden av flera statliga aktörer och stora industrier i USA som utvecklade metoden ytterligare, däribland USA:s
försvarsdepartement och flygvapen [18]. Även NASA har sedan
Apolloprogrammen använt och utvecklat Systems Engineering-metoden för systematisk utveckling av komplicerade system och rymdfarkoster [21].
Systems Engineering har använts i industrin sedan 1980-talet under olika namn, som till exempel Six Sigma.
3.2 Six Sigma
Begreppet Six Sigma uppkom när ett japanskt bolag tog över en fabrik av Motorola i USA [14]. Japanerna lyckades avsevärt förbättra kvaliteten och minska antalet defekter som uppstod i produktionen, utan att byta eller ändra arbetskraft, maskiner eller design. Det var efter det som VD:n för Motorola, Bob Galvin, beslutade att försätta hela organisationen i ett förbättringsarbete som kom att kallas för Six Sigma. Senare anammades samma metod av andra stora amerikanska företag som gav Six Sigma ett genombrott.
Six Sigma är en högeffektiv och fokuserad implementeringsmetod av beprövade tekniker i processer, med vision att uppnå felfria affär- och produktionsprestationer [14]. Six Sigma fokuserar på att eliminera oönskade variationer, som är en viktig källa till kostnader och missnöjda kunder, vilket kan leda till dramatiska resultatförbättringar. Andra viktiga
processegenskaper som leveransförmåga och processutbyte kan också förbättras genom att eliminera oönskade variationer och leda till kostnadsreduktioner [28].
Sigma (σ) är den grekiska bokstaven som används, inom statistiken, för standardavvikelse. Standardavvikelse kan ses som en uppskattning av variation ur en uppsättning av data. Toleransnivåerna inom Six Sigma kan illustreras med hjälp av en standardavvikelsekurva med tre sigmaenheter åt varje håll, se figur 6 nedan.
Figur 6. Illustration av normalfördelningskurva.
För att beskriva hur väl en process fungerar och uppfyller kundernas krav kan standardavvikelsen nivåsättas. Six Sigma innebär att nivån tre avvikelser åt de båda hållen från medelvärdet, måste uppfyllas för att uppnå en stabil process. För att uppnå Six Sigma tolereras endast 3,4 defekter per 1 000 000 enheter/produkter [29].
Att endast minska variationer i produktionsprocessen räcker inte för att uppnå målet med Six Sigma. Variation bör även beaktas redan i
produktutvecklingsfasen, vilket kan göras med hjälp av Design For Six Sigma (DFSS) [28]. DFSS tillhandahåller de verktyg och tekniker som krävs för att systematiskt genomföra produktutveckling i projektform. Det här arbetet har följt DFSS-processen som den är definierad av [1].
3.3 Design For Six Sigma
Den globala marknaden har skapat ett behov från företag att utveckla produkter i allt snabbare takt för att ha en chans att konkurrera på
marknaden. För att kunna konkurrera på marknaden krävs det därför att man som företag har ett effektivt tillvägagångssätt för design av produkter.
Oavsett om det är komplicerade satelliter eller enklare produkter, som till exempel dörrhandtag, som ska designas eller utvecklas finns det verktyg och processer som är utformade för att åstadkomma ett lyckat resultat [1].
The Mechanical Design Process, se figur 7, är en väl beprövad
ingenjörsvetenskaplig process för att på ett systematiskt och effektivt sätt uppnå önskat resultat när det gäller design och utveckling av en produkt. Den här processen består huvudsakligen av fyra steg;
1. Projektdefinition 2. Produktdefinition 3. Konceptuell design 4. Produktutveckling Steg 1, Projektdefinition:
Effektiv produktutveckling beror mycket på att välja rätt projekt att arbeta med och planera efter för att på ett så effektivt sätt som möjligt använda tid och andra ändliga resurser. I steg 1 ingår tre huvudaktiviteter; upptäcka designprojekt, välja designprojekt och planera designprojekt. Upptäckandet av projekt kan komma i samband med ny teknik, ökat behov på potentiell marknad eller genom behov av nya produkter. Att välja det projekt som resurserna bör fokuseras till är den andra stora aktiviteten i steg 1. Beslutet kan fattas med hjälp av olika verktyg, som till exempel en SWOT-analys som kan utvecklas ytterligare med en för- och nackdelsanalys. Den tredje aktiviteten handlar om att planera projektet. Här planeras de resurserna som finns att tillgå för projektet innehållande ett arbetslag av personer, tid och kostnader. Här identifieras även uppgifterna som ska utföras och en plan för hur och när dessa ska utföras [1].
Steg 2, Produktdefinition;
Att skapa en tydlig definition av produkten är en nyckelpunkt inom
produktutveckling. I det här steget är målet att på ett så grundläggande sätt som möjligt förstå problemet och lägga grunden för resten av processen. Den första aktiviteten i steg 2 är att identifiera kunderna till produkten. Den andra aktiviteten innefattar att sammanställa kundernas krav på produkten. Dessa krav används sedan för att utvärdera konkurrensen och generera de
ingenjörsmässiga kraven på produkten. Quality Function Deployment (QFD) är en analysmetod för att förstå kraven och hur de påverkar produkten och är en stor aktivitet som utförs i det här steget. Till sist sätts mål för kvaliteten som produkten ska nå för att kunna gå vidare i arbetet till nästa steg [1].
Steg 3, Konceptuell design;
En viktig del i att kunna utveckla en lyckad produkt är att skapa och
utvärdera nya produktkoncept. Besluten som fattas i det här steget påverkar senare delar av processen. Resultaten från de tidigare stegen, där kundernas krav utgör en grund, används i det här steget för att skapa nya koncept. Det finns en mängd olika verktyg och metoder för att generera idéer till nya produktkoncept, exempel på sådana kan vara brainstorming, söka på internet, ta hjälp av experter eller se över tidigare patent. Andra verktyg kan vara tankeknep att ta hjälp av, till exempel motsägelse eller morfologi. Efter att nya koncept är genererade utvärderas de. Koncepten jämförs med kraven som är sammanställda i tidigare steg för att kunna ta beslut om vilket koncept som är bäst lämpat, det vill säga det koncept som kräver minst resurser i form av tid och pengar, men som ändå uppnår kraven [1].
Steg 4, Produktutveckling;
Efter att koncept har genererats och utvärderats är det dags att förverkliga koncepten till verkliga produkter. I steg fyra utreds produktens prestanda, kostnad, materialval, pålitlighet, förmåga att monteras och tillverkas.
Verktygen och metoderna för att göra produkterna till verklighet är många och det här steget kan anses vara komplicerat. Därför är det viktigt att på ett noggrant sätt ha utfört och dokumenterat de tidigare stegen för att förenkla det sista steget i processen [1].
Figur 7. The Mechanical Design process i sin helhet [1].
3.4 Kvalitetshuset – QFD
Det finns många olika tekniker för att ta fram produktspecifikationer. En av de bästa och mest användbara är QFD. Fördelarna med QFD är att den är organiserad och utvecklad för att ta fram den viktigaste informationen som behövs för att förstå ett problem. Metoden utvecklades i Japan under 1970- talet. Med hjälp av QFD kunde Toyota reducera kostnaderna för en ny bilmodell med över 60 % samt att de reducerade tiden för att utveckla bilen med ca 30 %. Ett annat nyckeltal visar att 83 % av de företag som börjat jobba med modellen upplever högre kundnöjdhet. QFD är en process som sker i åtta steg och genom att följa dessa steg utvecklas kvalitetshuset [1].
Innan man börjar arbeta med QFD finns det fem viktiga punkter enligt [1] att ta hänsyn till, vilket är följande fem:
1. Oavsett hur mycket utvecklingsteamet tror sig veta om problemet ska man jobba igenom QFD-metoden ordentligt. Under processens gång kommer utvecklingsteamet förstå vad som ska göras istället för att få mer information om problemet.
2. Kundernas krav måste översättas till mätbara parametrar för att man ska kunna identifiera kritiska parametrar. T.ex. kan man inte utveckla en bildörr som är enkel att öppna. Vad menar man med enkel? Ska man mäta det här i kraft eller tid?
3. QFD kan användas på ett helt problem eller endast på ett delproblem.
Exemplet ovanför med bildörren är ett delproblem för hela bilen.
4. Det viktiga i ett första stadie är att bry sig om och förstå vad som behövs designas om. I nästa skede går man vidare med att förstå hur designen ska se ut och fungera.
5. Det är en metod som tar tid att slutföra. Tidigare forskning och
experiment visar att desto mer tid du lägger på QFD desto mer tid sparar du framöver samt att slutresultatet av produkterna blir bättre.
Enligt [1] ingår följande åtta steg i QFD-processen. Dessa steg visualiseras i figur 8.
1. Identifiera kunden. Vem
För de flesta produkter finns det fler än en kund och för de flesta produkter är slutkunden den viktigaste. Det vill säga den som använder slutprodukten för att sedan berätta för övriga i sin omgivning om
produkten. Det här resulterar i att veta vem slutanvändaren är, i vissa fall är det inte inköparen som är slutanvändare. Exempel på det här är
gymutrustning och skolbänkar.
En metod för att ta reda på vem kunden verkligen är kan vara att försöka sätta sig in i hela produktlivscykeln, exempelvis vilka som använder produkter eller vem som utför underhåll.
En annan metod kan vara att övervaka sociala medier genom att spåra vem eller vilka det är som använder produkten samt hur de använder dessa.
2. Identifiera kundens krav på produkten. Vad
När man har identifierat vem kunden är gäller det att ta reda på vilka krav kunden ställer, det vill säga vad ska göras. Typiska exempel kan vara att kunden vill ha en produkt som håller över tid, funkar som den ska, enkel att underhålla och snygg design.
Nyckeln för det här steget är att samla information från kunden.
Observationer, undersökningar, fokusgrupper och sociala medier är bra exempel på sätt att samla information. Vid produktutveckling av befintliga produkter är observationer en bra metod att använda tidigt i processen. Här kan man enkelt observera hur kunden jobbar med dagens produkt och på så vis förstå hur produkten kan förbättras. Om
observationer väljs som steg ett kan det vara bra att senare i processen göra en undersökning med gruppen som observerats, eller med
fokusgrupper, för att få in den allmänna åsikten.
3. Förstå vad som är viktigt för kunden. Vem vs Vad
Nästa steg i QFD är att ta de krav kunderna ställer och förstå vad som är viktigt i kraven. Det här kan göras genom att vikta de olika faktorerna för varje krav. Viktningen kommer ge en ungefärlig idé om hur mycket ansträngning, tid och pengar som måste läggas på produkten för att uppnå kundernas krav. Under viktningen är det främst två frågor att ta hänsyn till:
För vem är kravet viktigt? och hur mäts dessa krav?
4. Identifiera och förstå konkurrensen. Nu vs Vad
Syftet med att identifiera och förstå konkurrenter till den nya produkten är viktigt ur två perspektiv. Först är det viktigt att förstå vad som redan finns på marknaden och hur dessa produkter används. När det här är identifierat kan möjligheter till förbättring upptäckas.
5. Utveckla produktspecifikation. Hur
Målet med steg fem är att välja ut produktegenskaper utifrån kundernas krav. Dessa egenskaper är formade från designproblemet i termer av parametrar som kan mätas och har ett målvärde. Utan den här informationen är det svårt att veta om den nya produkten kommer tillfredsställa kunden.
6. Relatera produktspecifikation till kundernas krav. Vad vs Hur
Det här steget sker i nära anslutning till steg 5 och handlar om att se hur produktegenskaperna förhåller sig till kundernas krav. Den här delen utgör den centrala delen av kvalitetshuset.
Varje kundkrav bör ha minst en egenskap med stark relation samt att varje egenskap borde uppfylla minst två kundkrav. Om det visar sig att en kunds krav endast har en låg- eller medelrelation med en egenskap är inte egenskapen tillräckligt genomtänkt och den behövs arbeta mer med.
7. Utveckla mål för produktspecifikationerna. Hur mycket
Det här steget utgör källaren för kvalitetshuset och innebär att mål sätts för varje produktegenskap samt beskriver hur viktigt det är att uppnå dessa mål. Det här görs i tre steg:
- Räkna på hur viktigt egenskapen är. Vilket betyder om målet är viktigt för produkten behövs mer resurser för att uppnå målet. Vilket gör att om målet inte är lika viktigt behövs inte heller lika mycket resurser.
- Mäta hur väl den konkurrerande produkten möter kraven. Här mäts de konkurrerandes produkter utifrån de produktegenskaperna som tagits fram. Det här kan göras genom att jämföra de konkurrerande
produkterna med produkten som ska designas.
- Att sätta mål tidigt i designprocessen är viktigt, att sätta målen för sent i processen har ingen mening då de är väldigt nära vad du redan gjort.
Det är viktigt att ta hänsyn till hur pass flexibelt ditt mål är.
8. Bestämma samband mellan produktegenskaper sett ur kundens perspektiv. Hur vs Hur
Sista steget utgör taket på kvalitetshuset och idén med steget är att förstå sambandet och effekten mellan de olika egenskaperna. Den ena
egenskapen kan ha en positiv eller negativ effekt på en annan egenskap och det är viktigt att göra dessa visuella i ett tidigt stadie av
produktutvecklingen.
Figur 8. Illustration av en komponenterna i en QFD-matris, även känd som kvalitetshuset [1].
3.5 Hållbar utveckling
Under det senaste årtiondet har fokus på miljöfrågor ökat markant på både lokal och global nivå [28]. Då medvetenheten om miljöfrågorna har ökat skapar det här ett allt viktigare argument och fokus hos kunderna när de ska välja produkt. Det här har resulterat i att det ställs allt högre krav på hållbar utveckling [28].
Lester Brown, som är grundare av Earth Policy Institute, definierade hållbar utveckling redan 1987 på följande sätt:
”utveckling som tillgodoser dagens behov utan att äventyra kommande generationers möjligheter att tillgodose sina behov”
Hållbar utveckling brukar delas upp i tre dimensioner: ekonomiska, social och miljömässig hållbarhet. Ekonomisk hållbarhet, som är ett komplext område, innebär att ta tillvara på de resurser som finns att tillgå på bästa sätt samt använda dessa över tid [28]. Vidare beskriver [28] att den sociala hållbarheten bygger på alla människors lika värde, vilket innebär att samtliga individer ska känna trygghet och delaktighet.
Miljömässig hållbarhet innebär att ta hänsyn till hela produktens livscykel.
Allt från tillverkningsprocessen, användandet och till efter användandet. Det gäller att skapa produktionsprocesser och produkter som inte skadar miljön.
Det här resulterar på samhällsnivå i en strävan efter att arbeta med slutna kretsar men även att arbeta med en balans mellan processerna som bygger upp och bryter ner energi utan att slösa på naturresurser [28].
3.6 Arbetsmiljö
Arbetsmiljö är ett stort begrepp som innefattar många olika delar. Bl.a.
handlar det om de fysiska förhållandena på arbetsplatsen, t.ex. användning av maskiner, ljud, ljus, ventilation osv. För att företag ska se till att uppnå och upprätthålla goda fysiska förhållanden på arbetsplatsen finns det lagar som kräver förebyggande åtgärder mot ohälsa och olycksfall i arbetet. Genom att bl.a. utforma och anpassa teknik och arbetsinnehåll på rätt sätt kan en god fysisk arbetsmiljö, utan ohälsa och olycksfall, uppnås [30].
3.7 Lager
Eftersom delar av materialflödet och tillverkningshastigheterna är olika på olika delar av processen måste dessa frikopplas från varandra. Det här görs genom lager och kan liknas med dammar och sjöar vid en flod vars
vattenmassor varierar över årstiderna. Det finns olika typer av lager och dessa beror på vart i materialflödet lagret finns, de olika lagertyperna är insatsmaterial, produkter i arbete och färdigvarulager. Insatsmaterial är den lagertyp som skiljer inleverans och produktionsprocesserna [31].
Dessa lagertyper kan delas upp ytterligare. En uppdelning kan vara
omsättningslager som uppstår när inleveranserna sker i större kvantitet och i en annan takt i förhållande till förbrukningen av produkten. Som tidigare nämnt är lagrets primära syfte att frikoppla processer men det är även viktigt att hitta en balans mellan tillgångar och behov. Ett för stort behov resulterar bl.a. t i dålig leveransförmåga [31]. Om tillgångarna är större än behovet resulterar det här i onödiga lager, det vill säga material bara ligger på lager och inte skapar värde [28].
3.8 Brainstorming
Brainstorming är en väl beprövad teknik vilken används till att komma på nya idéer. Det är en teknik som utvecklades för grupparbeten och fördelarna med brainstorming är att varje person som deltar har möjlighet att dela med sig av sina idéer utifrån sina egna tankar och tidigare erfarenheter. För att genomföra en bra brainstorming finns det fyra regler att ta hänsyn till [1].
1. Bestäm i förväg vem som skall agera sekreterare som antecknar allt som kommer fram.
2. Ta med samtliga förslag som kommer fram.
3. Tänk stort. Idéer som känns omöjliga kan leda till användbara idéer.
4. Enbart generera idéer. Det är väldigt viktigt att inte spinna vidare på en idé direkt.
3.9 Cykeltid
Cykeltid är den tid det tar för en produkt eller artikel att färdigbehandlas i en process. Det innefattar även den tid det tar att genomföra arbetsuppgifter runt omkring själva produkten innan processen kan upprepas och nästa artikel påbörjas [32].
3.10 Material
3.10.1 Low density polyethylene
Low density polyethylene (LDPE) är polyeten med låg densitet. Polyeten är en vanligt förekommande delkristallin volymplast som används i allt från plastpåsar till bränsletankar. Materialet är billigt och har goda mekaniska egenskaper då det har hög elasticitet ned till -50°C, hög nötningsbeständighet och bra kemikalietålighet. Användningstemperaturen för polyeten bör
däremot inte överskrida +80°C. Polyeten är lätt att återvinna till nya produkter [33].
3.10.2 Silikongummi
Silikongummi är ett syntetiskt framställt gummi med god elasticitetsförmåga.
Materialet klarar höga och låga temperaturer samtidigt som det är
biokompatibelt och har hög vattenbeständighet. Silikongummi används bland annat i samband med elektriska apparater, tätningar, slangar och livsmedel. I jämförelse med andra gummityper är silikongummi relativt dyrt [33].
4 Produktdefinition
Det här kapitlet utgör steg två i DFSS-processen där nuvarande lösning presenteras följt av de krav som ställs på den nya produkten. Den här informationen används sedan för att utföra en QFD-analys.
4.1 Nuvarande lösning
Idag använder sig Alfa Laval utav hårda skyddslock och skyddspluggar som monteras på värmeväxlarnas anslutningsstudsar för att skydda från vätska och smuts vid lagerhållning, transport och leverans. Skyddslocken och skyddspluggarna är tillverkad av LDPE-plast och finns i färgerna röd, blå och gul. Dessa olika färger kan skapa misstolkningar hos slutkund då till exempel röd färg kan tolkas som att det inte ska tas bort eller röras. Det finns två olika sätt att montera det nuvarande skyddet genom. Dessa är antingen invändigt eller utvändigt på anslutningsstudsarna, se figur 2b och 2c.
I nuläget köper Alfa Laval in ca 40 olika skyddslock och skyddspluggar för ca 0,5 miljoner SEK per år. Dessa skyddslock och skyddspluggar finns i diverse diametrar och storlekar, se figur 2a för exempel på hur de olika skydden kan vara utformade.
Enligt de dokument som samlats in från fallföretaget använder sig Alfa Laval av strax över 500 olika anslutningsstudsar, se figur 9 för några exempel. Den största anslutningens innersta diameter är 107,1 mm och de minsta har en innerdiameter på 3 mm.
Figur 9. Illustration av exempel på några olika anslutningsstudsar.
4.1.1 Montering av skyddet
När värmeväxlaren är färdigmonterad kvarstår ett par delprocesser. Det innefattar först att provtrycka och läckagesöka för att identifiera om det finns några fel på värmeväxlaren, vanligtvis görs det här i två steg. När
värmeväxlaren klarat dessa steg ska eventuella kundönskemål appliceras, vilket kan innefatta pinnbultar, produktinformation eller en special märkning
om provtryckning skett på ett speciellt sätt eller dylikt. Innan packningen görs ska även skyddslock och/eller skyddsplugg appliceras. För att montera skydden på ett korrekt sätt använder sig operatörerna sig av en
plasthammare. Följderna av den här monteringsmetoden är att den utgör en arbetsmiljörisk där operatörerna riskerar att slå sig själva på fingrarna. Det kan även resultera i axelskador då jobbet kan bli enformigt.
Cykeltiden för montering av skyddslock och/eller skyddsplugg på en värmeväxlare med fyra anslutningsstudsar är ca 15 - 20 sekunder [34].
4.2 Lager
Skyddslocken och skyddspluggarma samlas idag på ett större lager centralt i fabriken, se figur 10a. Lagret rymmer ca 40 pallplatser, varav 30 platser används i dagsläget, plus två hyllor. Utöver dessa 30 pallplatser finns det stationer på varje tillverkningsavdelning med skyddslock och skyddsplugg.
På Alfa Laval finns i dagsläget nio produktionsavdelningar och lösningen för lagerhantering i produktionen är olika från avdelning till avdelning. Två avdelningar har lösningen enligt figur 10b, som kan jämföras med ett träd med hinkar innehållande tillhörande skydd. Övriga sju
produktionsavdelningar använder sig av hyllsystem med lådor att lagra sina skydd i. Varje avdelning avsätter ca 1,5 – 2 m2 golvyta för lagring av skyddet, vilket resulterar i att skyddet tar upp ca 15 - 18 m2 ute i fabriken utöver dess större lager på ca 10 m2 golvyta.
Figur 10a och 10b. 10a (vänster) bild av det centrala lagret med skyddslock och skyddspluggar. 10b (höger) bild på lagerhållning av skydden i produktionen. Bild från Alfa Laval.
4.3 Kravspecifikation
Följande tekniska krav på ersättaren till det nuvarande skyddet har specificerats av Alfa Laval:
Skydda anslutningen/värmeväxlaren mot smuts och fukt.
Huvudanledningen till att skyddet i dagsläget appliceras på
värmeväxlaren och dess anslutningsstudsar är för att skydda den mot smuts och vätska. Det innebär att det är ytterst viktigt att den nya lösningen försluter anslutningen för att motverka just smuts och vätska ner i värmeväxlarna.
Benämns i QFD som: Täta anslutning
Skydda gängorna på anslutningsstudsarna.
För att anslutningarna och framförallt gängorna ska vara
funktionsdugliga måste dessa skyddas vid transport och lagerhållning.
Vilket medför att den nya lösningen måste, i vissa fall, även sitta utvändigt.
Benämns i QFD som: Skydda gängor
Ska vara enkel för montörer att montera.
Den nya lösningen får inte ta längre tid att montera än dagens
lösning. Eftersom att tiden är viktig gäller det också att lösningen inte är för avancerad att applicera.
Benämns i QFD som: Monterbarhet
Ska vara enkel för kunder/montörer att ta bort.
Eftersom nuvarande skyddet ibland fastnar medför det här
komplikationer för Alfa Lavals kunder när de ska avlägsna skyddet.
Det här resulterar i att den nya lösningen måste vara enkel att avlägsna.
Benämns i QFD som: Demonterbarhet Vidare ställs även mer generella krav på ersättaren:
Den får inte vara dyrare än den nuvarande lösningen.
Benämns i QFD som: Kostnadseffektiv
Den får inte ta upp mer lagerutrymme.
Benämns i QFD som: Utrymmeseffektiv
Antalet varianter och storlekar ska reduceras mot dagens antal.
Benämns i QFD som: Storleksreducering
Konceptet och dess material får inte vara mindre hållbart ur ett miljöperspektiv.
Benämns i QFD som: Hållbar miljö
4.4 QFD
QFD-matrisen som författarna har valt att använda sig av är en förenklad version, med syfte att visualisera vilka olika koncept som har identifierats och hur dessa ställer sig mot de krav som fallföretaget kräver, se figur 11.
Notera också att de produktegenskaper som tagits fram enbart är för att se sambandet mellan kravspecifikationen och dess produktegenskaper, vilket innebär att författarna inte valt att ta fram något målvärde. Det målvärde som tidigare nämnt för montering på 15 - 20 sekunder kvarstår men tas alltså inte med i QFD.
Längst till höger i figur 11 finner man dagens lösning tillsammans med de koncept som framtagits. Samtliga fyra har värderats på en skala 0 - 5
beroende på hur väl koncepten uppfyller de krav som fallföretaget ställt. 0 på skalan innebär att lösningen inte uppfyller kravet alls och 5 innebär att de uppfyller kravet helt.
Observera här att det som benämns som tidigare problem i figuren är dagens lösning, alltså skyddslocken och skyddspluggarna. Vidare är
Konkurrensjämförelse 1, 2, 3 använt som Förslag 1, 2 och 3.
I nästa steg valde författarna att nämna produktegenskaperna som måste uppfyllas för att kunna tillfredsställa kundens behov och kravspecifikation, vilket är noterat precis under taket i matrisen. Följande produktegenskaper har identifierats:
Monteringstid – Den nya lösningen får inte ta längre tid att montera eller demontera än dagens lösning.
Täthet – Kravet om att skydda värmeväxlaren från smuts, damm och vätska innebär att materialet måste kunna täta öppningarna på anslutningsstudsarna.
Storlek – Kraven om att skydda anslutningsstudsarna och dess gängor innebär att den nya lösningen måste täcka stora delar av anslutningen.
Vikt – För att kunna hantera den nya lösningen på ett smidigt sätt får skyddet inte vara tungt.
Hårdhet – För att kunna uppnå kraven om lätthanterlig och utrymmeseffektiv tas produktegenskapernas hårdhet fram.
Kostnad – Att utifrån de krav och egenskaper som ovan nämnt hitta en lösning till lägsta kostnad.
När både kravspecifikationen samt produktegenskaperna var framtagna och nedskrivna var nästa moment att se sambandet mellan dessa två. Sambandet mellan kraven och produktegenskaperna målas upp i mitten av huset. Hur skalfördelningen är gjord kan ses upp till vänster om huset, se figur 11.
Avslutningsvis genomfördes taket vilket består av korrelationen mellan de olika produktegenskaperna. Korrelationen redovisar enbart de egenskaper som har ett tydligt positivt eller negativt samband.
Figur 11. Bild på genomförd QFD-analys.
5 Konceptuell design
Följande kapitel utgör steg tre i DFSS-processen. Här används information från föregående kapitel till att generera alternativa lösningar och koncept som presenteras och testas. Vidare presenteras fallföretagets val av
alternativ som ska experimenteras vidare med och hur det ska genomföras.
5.1 Generering av koncept
Verktyg som har använts för att generera följande konceptförslag är följande:
- Brainstorming - Sökning på internet
- Hjälp från experter, i det här fallet handledare från Linnéuniversitetet.
Konceptförslagen är framtagna baserade på tidigare steg i DFSS-processen.
5.1.1 Förslag 1
Förslag 1 på alternativ lösning är en krympfilm av plast, se figur 12a.
Krympfilmen appliceras över anslutningen och med hjälp av exempelvis en värmepistol krymps filmen snabbt ihop och försluter, se figur 12b. Den avlägsnas med hjälp av en perforerad remsa. Metoden är väl beprövad och används inom flertalet områden. Bl.a. används det vid tätförslutning av ändar på hydraulslangar för att skydda mot smuts och vätska att ta sig in i slangen innan användning.
Enligt [35] kan krympfilmen krympa upp till 50 % från originalstorlek.
Vilket innebär att en storlek av krympfilmen kan användas till ett visst intervall av diametrar på anslutningarna. Den här egenskapen resulterar i en reducering av antalet storlekar i jämförelse med dagens lösning. Det här resulterar i att antalet olika storlekar på lager samtidigt reduceras, vilket effektiviserar lagret genom förenkling av inköp och hantering.
Vidare diskuterades tillsammans med [35] olika tillvägagångssätt att tillföra värme till krymphylsan på effektivast sätt. Ett sätt är med hjälp av, redan tidigare nämnt, värmepistol. Däremot kan olika munstycken som fyller olika funktioner användas. Det här konceptet är också en process som går att automatisera. Avslutningsvis framkom det också att materialet i krymphylsan kan vara i olika plaster där den vanligaste är PE-plast.
Eftersom krympfilmen ser ut som en hylsa kommer den skydda
anslutningsstudsarnas utvändiga gängor, se figur 12b. Vidare reducerar krympfilmen lagerutrymme då krymphylsorna levereras staplade i varandra, se figur 12a.
Då krympfilmen appliceras på anslutningsstudsarna med hjälp av en
värmepistol istället för en plasthammare kommer det resultera i en förbättrad arbetsmiljö i jämförelse med dagens skydd.
Till skillnad från dagens lösning som finns i tre olika färger levereras krympfilmen endast i en färg, se figur 12a. Vilket minskar förvirring hos slutkund som också är ett önskemål från fallföretaget.
Figur 12a och 12b. 12a (vänster) bild på krympfilmshylsor. 12b (höger) bild på test med krympfilm.
5.1.2 Förslag 2
Det andra förslaget på alternativ lösning är silkespapper som komprimeras och förs ner inuti anslutningsstudsarna för att skydda mot damm, smuts och vätska. Den här metoden kan liknas med inköp av nya skor som alltid
innehåller komprimerat papper för att behålla form men även för att suga upp eventuell vätska. Se figur 13a för exempel på silkespapper och hur det kan lagerföras.
Lagernivåerna med silkepapperna kommer reduceras genom att de tunna arken levereras i hög ovanpå varandra, se figur 13a. Men även genom att man inte kommer behöva ha olika storlekar liggandes på lager.
Den här metoden är kostnadseffektiv, inköpspriset är lågt och eftersom det är ett pappersark som skall komprimeras för att sedan tryckas ner i
anslutningsstudsarna underlättar det också för operatörerna att montera.
Nackdelen med silkespapper är att det bara skyddar värmeväxlarna invändigt mot smuts och vätska. Den här lösningen skyddar alltså inte gängorna på utsidan av anslutningsstudsarna, se figur 13b.
Figur 13a och 13b. 13a (vänster) bild på cirka 100 ark silkespapper. 13b (höger) bild på test med silkespapper.
5.1.3 Förslag 3
Ett tredje förslag på alternativ lösning är ett lock av silikon. Eftersom silikon är elastiskt innebär det att locken är töjbara. Det här resulterar i praktiken att samma storlek på lock kan användas till flera olika storlekar på
anslutningsstudsar. Metod används ofta till att försluta matlådor och dricksflaskor för att hålla mat och dryck fräscht under en längre tid.
Trots att silikonlocken är elastiska går det inte att töja de allt för mycket, det här resulterar i att det ändå kommer behövas en del olika storlekar på lager samtidigt.
Appliceringen görs på liknande sätt som dagens lösning men fördelen är att silikonlocket töjs över anslutningsstudsarna vilket resulterar i att
plasthammaren undviks. Vidare betyder det här att arbetsmiljön ökar till det bättre med den här lösningen. Eftersom att silikonlocket töjs över
anslutningarna kommer de även skydda gängorna på utsidan till viss del.
Nackdelen med silikonlocket är att det är en dyr lösning eftersom materialet i sig är dyrt.
5.2 Fallföretagets konceptval
Vid ett möte med representanter från Alfa Laval den 28/4 2020 presenterades de tre förslagen och dess för och nackdelar. Efter presentationen ansåg Alfa Laval konceptförslag 1, krympfilmen, som mest lämplig ersättare till nuvarande skyddet. Valet baserades på att konceptförslag 1 ansågs vara en generellt bättre lösning då det uppfyller samtliga tekniska krav som ställs.
Vidare under mötet framkom det också att Alfa Laval ville ha ytterligare information om konceptet. Den information de ville samla in var cykeltid och hur konceptet kan implementeras i fabriken och produktionen.
5.3 Genomförande av experiment med valt koncept
Efter mötet med Alfa Laval där det bestämdes att förslag 1 (krympfilmen) var det mest lämpliga alternativet som ersättare till det nuvarande skyddet utfördes vidare experiment med konceptet. Experimenten utfördes för att undersöka den ungefärliga cykeltiden för montering av krympfilmerna på en värmeväxlare. Under experimentet undersöktes hur enkelt det nya skyddet ansågs vara att montera och avlägsna. Det utfördes även för att förstå hur väl konceptet fungerar i praktiken, det vill säga hur det ser ut när krympfilmerna har applicerats och hur mycket de krymper.
Med tanke på de restriktioner som angetts, där författarna inte hade någon möjlighet att vara på plats hos fallföretaget, har endast experiment utförs på en typ av värmeväxlare med tillhörande anslutningsstudsar. Den
värmeväxlaren som användes under experimentet hade fyra utvändigt gängade anslutningsstudsar. Anslutningarna hade en diameter på 30 mm och en höjd på 25 mm. Även fyra krympfilmer formade som hylsor användes och hade en diameter på 47 mm och en höjd på 25 mm. Vilket medförde att dessa experiment inte syftade till att ta reda på hur många olika storlekar på
krympfilmen som behövs.
För att mäta cykeltiden utfördes ett experiment med följande steg:
Gå och hämta krympfilmerna.
Gå till bordet där värmeväxlaren och värmepistolen ligger.
Trä ur krympfilmerna ur varandra och placera de över anslutningsstudsarna.
Fatta tag i värmepistolen [36] och värma krympfilmerna från ett avstånd på ca 100 mm tills det att krympfilmen försluter
anslutningarna. De inställningar som användes på värmepistolen var följande:
- Värmeläge 9/9 - Luftmängd 2/3
Avslutningsvis lägga ned värmepistolen igen.
Inför experimentet låg värmeväxlaren och värmepistolen bredvid varandra på ett bord, se figur 14. Ca 1,5 m från det bordet låg de fyra krympfilmerna staplade i varandra, för att försöka efterlikna hur det ser ut i produktionen hos fallföretaget.
Figur 14. Station för utförandet av krympningen av plastfilmen.
