EXAMENSARBETE
Materialhantering i en produkt- och volymmässigt varierad verksamhet
En fallstudie vid GE Healthcare Umeå
Henrik Erixon 2013
Civilingenjörsexamen Industriell ekonomi
Luleå tekniska universitet
Institutionen för ekonomi, teknik och samhälle
LULEÅ TEKNISKA UNIVERSITET
Materialhantering i en
produkt-‐ och volymmässigt varierad verksamhet
En fallstudie vid GE Healthcare Umeå
Henrik Erixon 2013-‐06-‐07
Förord
Som avslutande del i utbildningen till civilingenjör i industriell ekonomi vid Luleå tekniska universitet har detta examensarbete utförts i samarbete med GE Healthcare i Umeå.
Examensarbetet omfattar 30 högskolepoäng och har under våren 2013 genomförts på GE Healthcare i Umeå.
Jag vill först och främst tacka min handledare professor Anders Segerstedt vid Luleå tekniska universitet som bidragit med idéer och respons till arbetet. Jag vill också rikta ett särskilt tack till Fredrik Jonsson, Patrik Gustafsson och Simon Nordgren vid GE Healthcare Umeå som under olika perioder stöttat med handledning och diskussioner. Jag vill också rikta ett stort tack till alla medarbetare på GE Healthcare som tagit sig tid att ställa upp på intervjuer, observationer och diskussioner. Slutligen vill jag också tacka alla medarbetare på huvudplaneringen och produktionsplaneringen för ett dagligen trevligt bemötande under examensarbetets period.
Umeå, maj 2013
Henrik Erixon
Abstract
In the competitive manufacturing industry, it is important to have effective processes and keep down costs while maintaining high quality in order to offer attractive products at competitive prices. The philosophy of Lean Production is to eliminate all forms of waste that do not create value for the customer. The origins of Lean Production can be traced to the automotive industry, and the Japanese Toyota Production System. The concept of the system was based on an efficient production in order to meet the competition from major U.S. competitors who could benefit from economies of scale in mass production. One of the features of the Toyota Production System was storing the material close to the production in so-‐called supermarkets. The concept of supermarkets is taken from the U.S. consumer supermarkets, where store shelves are replenished whereafter customers are picking goods from the shelves.
GE Healthcare in Umeå, Sweden, manufactures medical equipment for research and the pharmaceutical industry and use supermarkets in its internal inventory structure. Production can be characterized as varied both in terms of volumes and products. The overall production volume can be regarded as low. Given that supermarkets originate from the automotive industry, which is characterized by high production volumes with low variability, it was of interest to examine the the use of supermarkets at an industry with low volumes and high variability. The aim of the study was therefore to investigate the conditions for the use of supermarkets in a volume and product diversified manufacturing environment.
The study was carried out by conducting semi-‐structured interviews of employees and participant observations of work processes. The number of respondents was 27 and the study focused on the flow of materials linked to supermarkets. Thereafter, data collected from interviews and observations were analyzed based on theories in areas such as Lean Production, inventory control and material management.
The study showed that the use of supermarkets in a diversified production can be problematic.
The business in the study demands inventory accuracy in order to plan the production well. The open supermarkets, however, allows that unauthorized picking and erroneous material transactions can be performed. This can lead to major disruptions in production due to material shortages.
The following recommendations are intended to improve materials management within existing warehouse structure at the studied business:
• Establish material improvement groups
• Classification of inventory turnover for item groups
• Withdrawal of balance on two-‐bins when picking from stock
The recommendations do however not solve the problem of erroneous transactions but can help
to deal with other problems at the site, such as communication between functions and
miscalculations of balance in the storage system.
Sammanfattning
I den konkurrensutsatta tillverkningsindustrin är det viktigt att ha effektiva processer för att kunna hålla nere kostnader och samtidigt hålla en hög kvalitet för att kunna erbjuda attraktiva produkter till konkurrenskraftiga priser. Lean Production är en produktionsfilosofi vars fokus är att eliminera alla former av slöseri som inte skapar värde för kunden. Ursprunget till Lean Production kan härledas till fordonsindustrin och det japanska Toyota Production System.
Systemets tanke byggde på en effektiv produktion för att kunna möta konkurrensen från större amerikanska konkurrenter som kunde dra nytta av storskalsfördelar i sin massproduktion. Ett av inslagen i Toyota Production Systems var att lagra material i nära anslutning till produktionen i så kallade supermarkets. Begreppet supermarket är direkt taget från de amerikanska stormarknaderna där butikshyllor fylls på allteftersom kunder plockar varor från hyllan.
GE Healthcare i Umeå tillverkar medicinteknisk utrustning till forskning och läkemedelsindustrin och använder supermarkets i sin interna lagerstruktur. Produktionen kan karaktäriseras som varierad både sett till volymer och produkter och den generella produktionsvolymen kan betecknas som låg. Med tanke på att supermarkets har sitt ursprung i fordonsindustrin, som karaktäriseras av höga produktionsvolymer med låga variationer, var det av intresse att undersöka användningen av supermarkets i en produktionsverksamhet med låga volymer och höga variationer. Syftet med studien formulerades således till att undersöka förutsättningarna för användning av supermarkets i en volym-‐ och produktmässigt varierad tillverkningsindustri.
Studien har genomförts genom semistrukturerade intervjuer av medarbetare och deltagande observationer av arbetsprocesser. Totalt sett uppgick antalet respondenter till 27. Det område som studien fokuserade på var materialflödet kopplat till supermarkets. Insamlad data från intervjuer och observationer analyserades sedan med hjälp av teorier inom områden som Lean Production, lagerstyrning och materialstyrning.
Studien visade att användning av supermarkets i en varierad produktion som den studerade kan vara problematisk. Den studerade verksamheten bygger på att korrekt lagersaldo kan erhållas för att kunna planera produktionen väl. De öppna lager som supermarkets är, möjliggör dock att obehöriga plock och felaktiga materialtransaktioner kan utföras. Detta kan leda till stora produktionsstörningar på grund av att material saknas.
Följande rekommendationer syftar till att förbättra materialhanteringen inom befintlig lagerstruktur:
• Införande av materialförbättringsgrupper
• Lageromsättningshastighetsklassificering för artikelgrupper
• Saldoavbokning av två-‐binge i samband med plock från lager
Rekommendationerna löser således inte problemet med felaktiga transaktioner men de kan vara
en bit på vägen att komma tillrätta med andra problem på enheten så som kommunikation
mellan funktioner och felberäkningar av saldo i lagersystemet.
Terminologi
Artikel – Inköpt material och komponenter för användning till produktion.
ATLS – Det tidigare använda automatiska lagret vid GE Healthcare Umeå.
Comm-‐lager – Lagerområde för artiklar som används till två eller fler produktionsgrupper.
Instrument – Slutprodukterna som tillverkas vid GE Healthcare Umeå.
FIFO – First-‐in-‐first-‐out. Regel om att det som levererats in först också ska användas först.
GEHC – Förkortning för GE Healthcare Umeå.
Kanban – Materialstyrningsmetod med fysiska signaler.
Kitt – Materialbehållare med artiklar till en enda specifik arbetsorder.
Materialspindel/spindel – Lagermedarbetare med ansvar för materialförsörjning från lager till produktion.
MIA – Subsystem för lagerhantering.
MRP – Materials Requirement Planning, materialbehovsplanering/nettobehovsplanering på svenska, och det planeringssystem som används vid GE Healthcare Umeå.
Oracle – Övergripande affärssystem som används vid GE Healthcare Umeå.
PIA – Produkter-‐i-‐arbete.
Produktionsgrupp – Ansvarar för montering av slutprodukter.
Supermarket – Lagerområde för artiklar som används till endast en produktionsgrupp.
Två-‐binge – Behållare med material som fylls på genom fysisk signal.
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Problembakgrund ... 2
1.3 Syfte och forskningsfrågor ... 3
1.4 Avgränsningar ... 3
2. Metod ... 4
2.1 Forskningssyfte ... 4
2.1.1 Studiens forskningssyfte ... 4
2.2 Metodansats ... 4
2.2.1 Studiens metodansats ... 4
2.3 Forskningsansats ... 5
2.3.1 Studiens forskningsansats ... 5
2.4 Forskningsstrategi ... 5
2.4.1 Studiens forskningsstrategi ... 6
2.5 Datainsamlingsmetod ... 6
2.5.1 Intervjuer ... 6
2.5.2 Observationer ... 6
2.5.3 Enkäter ... 7
2.5.4 Studiens datainsamlingsmetod ... 7
2.6 Trovärdighet ... 7
2.6.1 Reliabilitet ... 8
2.6.2 Validitet ... 8
2.6.3 Studiens trovärdighet ... 8
3. Teori ... 9
3.1 Lean Production ... 9
3.1.1 Enstycksflöde ... 10
3.1.2 Supermarkets ... 10
3.2 Lager och lagerstyrning ... 11
3.2.1 Centralisering eller decentralisering av lager ... 11
3.2.2 Fast eller flytande lager ... 12
3.2.3 Kapitalbindning och lageromsättningshastighet ... 12
3.2.4 Säkerhetslager ... 13
3.2.5 Lagerkontroll och saldosäkerhet ... 14
3.3 Materialstyrning ... 15
3.3.1 Dragande respektive tryckande system ... 15
3.3.2 Kanban ... 15
3.3.3 Materialbehovsplanering/nettobehovsplanering ... 15
3.3.4 Beställningspunktsystem ... 17
3.3.5 Orderkvantiteter ... 17
3.3.6 ABC-‐klassificering ... 19
3.3.7 Intern materialförsörjning ... 19
4. Företagsbeskrivning ... 21
4.1 General Electric och GE Healthcare ... 21
4.2.1 Organisation ... 21
4.2.2 Produkter ... 23
5. Nulägesbeskrivning ... 24
5.1 Branschen ... 24
5.2 Produktions-‐ och lagerstrategi ... 24
5.2.1 Produktions-‐ och lagerstruktur ... 25
5.2.2 Produktklassificering ... 26
5.3 Verksamhetsstyrning ... 26
5.3.1 Huvudplanering ... 26
5.3.2 Produktionsplanering ... 27
5.3.3 Inköp och materialplanering ... 27
5.3.4 Godsmottagning ... 27
5.4 Inköpsprocessen och artikelhantering ... 28
5.4.1 Avrop ... 28
5.4.2 Orderkvantiteter ... 28
5.4.3 Tilldelning av lagerplats och lageryta ... 29
5.4.4 Säkerhetslager ... 29
5.4.5 Lageromsättningshastighet ... 29
5.5 Systemstöd ... 30
5.6 Materialflöde och arbetsprocesser ... 30
5.6.1 Godsmottagning ... 30
5.6.2 Inlagring ... 31
5.6.3 Materialplock till produktion ... 32
5.6.4 Produktionsgrupper ... 33
5.7 Materialstörningar ... 34
5.7.1 Orsaker till materialstörningar ... 34
5.7.2 Övriga problem inom materialhanteringen ... 35
6. Nulägesanalys ... 38
6.1 Lean Production ... 38
6.1.1 Enstycksflöde ... 39
6.1.2 Supermarkets ... 39
6.2 Lager och lagerstyrning ... 40
6.2.1 Centralisering eller decentralisering av lager ... 40
6.2.2 Fast eller flytande lager ... 40
6.2.3 Kapitalbindning och lageromsättningshastighet ... 41
6.2.4 Säkerhetslager ... 41
6.2.5 Lagerkontroll och saldosäkerhet ... 42
6.3 Materialstyrning ... 43
6.3.1 Dragande respektive tryckande system ... 43
6.3.2 Kanban ... 43
6.3.3 Materialbehovsplanering/nettobehovsplanering ... 43
6.3.4 Beställningspunktsystem ... 45
6.3.5 Orderkvantiteter ... 45
6.3.6 ABC-‐klassificering ... 45
6.3.7 Intern materialförsörjning ... 45
7. Rekommendationer ... 50
7.1 Materialförbättringsgrupper ... 50
7.2 Lageromsättningshastighet för artikelgrupper ... 51
7.3 Avbokning av två-‐binge i samband med plock ... 52
8. Slutsatser och diskussion ... 53
8.1 Fortsatt forskning ... 54
Referenser ... 55
Bilageförteckning Bilaga 1 – Intervjulista
Bilaga 2 – Generell intervjumall
1. Inledning
I detta avsnitt beskrivs den generella bakgrunden och problembakgrunden till examensarbetet.
Syfte, forskningsfrågor och avgränsningar för arbetet tas också upp i avsnittet.
1.1 Bakgrund
Logistik, eller material-‐ och produktionsstyrning, handlar om att koordinera materialflöden inom en verksamhet (Arnold, Chapman och Clive, 2011). Det huvudsakliga målet för en effektiv logistik är att maximera organisationens användning av tillgängliga resurser och att uppnå den, av kunderna, efterfrågade servicenivån (ibid.).
Storhagen (2011) menar att logistik allt mer utgör en hög andel av förädlingsvärdet för en produkt. Ökade förväntningar från kunder genom exempelvis krav på specialanpassade produkter och/eller snabba leveranser gör att tid och flexibilitet blir allt mer kritiska faktorer i ett företags logistik (ibid.). Skapande av en fungerande logistik genom samordning av intäkter, kostnader och kapital kan bidra till ökad flexibilitet (ibid.).
Mattsson och Jonsson (2003) delar upp ett företags logistiksystem i tre delar:
• Materialförsörjningssystem som omfattar materialflödet in till företag från leverantör.
• Produktionssystem som omfattar materialflödet i företaget under förädlingsprocessen.
• Distributionssystem som omfattar materialflödet ut från företaget till kund.
I ett logistiskt sammanhang kan begreppet flöde betecknas som förflyttning av råvaror, material och produkter (Mattsson och Jonsson, 2003). Ett idealt flöde, ur ett företags perspektiv, är ett kontinuerligt flöde av materialförflyttningar från leverantör till förädling och slutligen till kund (ibid.). Av olika anledningar är kontinuerliga flöden sällan möjliga att genomföra i verkligheten.
Detta skapar ett behov av att dela upp och frigöra olika flöden från varandra för att undvika att störningar sprider sig till andra flöden (ibid.). Ett sätt att dela upp och frigöra flöden är att använda sig av lager mellan de olika flödena (ibid.). Mattsson och Jonsson (2003) nämner tre olika lagertyper, vilkas typ beror på var i materialflödet de befinner sig i:
• Förråd – Lager av råmaterial, detaljer, komponenter och halvfabrikat, avsedda för användning i produktionen.
• Produkter-‐i-‐arbete (PIA) – Materiallager som är under förädling eller befinner sig mellan olika förädlingssteg.
• Färdigvarulager – Lager av färdiga produkter som är tillgängliga för försäljning.
Förrådslager, eller även kallat råmaterial-‐ och komponentlager, används som buffert för att säkerställa materialförsörjningen av råmaterial, färdigkomponenter och förbrukningsmaterial till en produktionsenhet (Storhagen, 2011). Huvuduppgiften för ett råmaterial-‐ och komponentlager är, enligt Storhagen (2011), att täcka upp för variationer i in-‐ och utflödet i en verksamhet. Vidare menar Storhagen (2011) att så länge optimala inköpskvantiteter kan bestämmas så ska råmateriallager inte ge upphov till några logistiska komplikationer. Detta förutsätter dock att efterfrågan är stabil och att ett fungerande uppföljningssystem finns tillgängligt (ibid.). Innebörden av ett fungerande uppföljningssystem är att råmaterial kommer hem i rätt kvantitet och i rätt tid och att det finns en styrning över företagets lagernivåer (ibid.).
1.2 Problembakgrund
Lean Production är ett begrepp som blivit allt vanligare i tillverkningsindustrin, och på senare tid även inom annan verksamhet (Bergman och Klefsjö, 2007). Den övergripande innebörden av Lean Production är att allt slöseri ska försöka elimineras (ibid.). Slöseri är aktiviteter som inte skapar något värde i produktionskedjan och därmed inget värde för kunden (ibid.). Ursprunget till Lean kan härledas till Toyota och dess Toyota Production System vars tyngdpunkt ligger i att upptäcka och eliminera slöseri, och generellt har Lean ansetts passa väl inom verksamheter med relativt stabil efterfråga och låg variationsgrad av produkter (Christopher och Towill, 2001). Ett av huvudelementen i Toyota Production System är lagring av material i så kallade supermarkets (Emde och Boysen, 2012). Innebörden av supermarkets är att lagerstrukturen decentraliseras så att komponenter ligger nära i anslutning till respektive produktionsavdelning för försörjning av material till produktionen när behov uppstår där (ibid.).
Svensson (2003) menar att många tillverkningsföretag har försökt, som en del i Lean-‐filosofin, att minska slöseriet genom att minska lagernivåerna i både materialförsörjningsledet och distributionsledet. Detta har, tillsammans med en del andra faktorer bland annat genom ett minskande av antalet underleverantörer, skapat en ökad utsatthet för störningar i företagets logistikflöden (ibid.). Svensson (2003) menar dessutom att ett införande av försörjningskedjor uppbyggda kring Lean-‐filosofin i företag har bidragit till ett betydligt större beroende mellan ett företags lager och uppkomna störningar i materialförsörjningen och distributionen. Därutöver förväntas dessa försörjningskedjor vara flexibla och lyhörda vilket leder till ännu större beroende mellan lager och logistikstörningar (ibid.).
GE Healthcares produktionsenhet i Umeå tillverkar medicintekniska instrument till forskning och läkemedelsindustrin och har sedan några år tillbaka haft målsättningen att implementera Lean Production som produktionsstrategi. I och med att en ny produktionsstrategi togs fram fattades det även beslut om införande av en ny lagerstrategi med användning av supermarkets som en central del. Verksamheten vid GE Healthcare Umeå kan karaktäriseras som produkt-‐ och volymmässigt varierad, i den meningen att enheten tillverkar många olika produkter med en stor variation i volym mellan olika produkter. Den generella produktionsvolymen kan, i jämförelse med fordonsindustrin, betecknas som låg. Det varierade produktsortimentet innefattar både standardiserade och kundspecificerade produkter, vilket leder till lagring och användning av en mängd olika material och komponenter. Med tanke på att användning av supermarkets har sitt ursprung i fordonsindustrin, som karaktäriseras av en låg variation av produkter till höga volymer, har denna metod även börjat tillämpas i produkt-‐ och volymmässigt varierade verksamheter. Eftersom förutsättningarna skiljer sig kraftigt mellan dessa olika verksamheter är det angeläget att undersöka vilka förutsättningar som krävs för att ha en fungerande lagerstruktur med supermarkets i en volym-‐ och produktmässigt varierad verksamhet.
1.3 Syfte och forskningsfrågor
Kopplat till problembakgrunden och dess beskrivning om användandet av supermarkets i en volym-‐ och produktmässigt varierad verksamhet formuleras syftet för examensarbetet som ett forskningsproblem enligt nedan:
Vilka är förutsättningarna för användning av supermarkets i materialförsörjningen i en volym-‐ och produktmässigt varierad tillverkningsindustri?
Forskningsproblemet bryts ner i följande forskningsfrågor för att lättare besvara forskningsproblemet:
Hur ser materialförsörjningen ut idag hos fallföretaget, och vilka styrkor respektive svagheter finns, vid användandet av supermarkets som lagerstruktur i en volym-‐ och produktmässigt varierad tillverkningsindustri?
Vilka teorier och modeller inom områden för materialförsörjning kan bidra till att förbättra materialflödet inom en volym-‐ och produktmässigt varierad tillverkningsindustri?
1.4 Avgränsningar
På grund av examensarbetets tidsbegränsning på 20 veckor så är avgränsningar av arbetet nödvändiga. Examensarbetet ämnar endast fokusera på processer gällande materialflödet kopplat till supermarkets, det vill säga leverans till och från supermarkets och materialhanteringen i dessa. Övriga materialflöden såsom leverans in till enheten, förflyttning från produktion till packning eller från packning till skeppning kommer inte att analyseras i denna rapport. Någon undersökning av kvalitetskontrollen har inte heller genomförts. Dessa avgränsningar görs dels på grund av den begränsning av tid som finns och dels på grund av att studien ämnar fokusera på den valda lagerstrategin med användning av supermarkets.
Vidare kommer inte heller den mekaniska verkstadens verksamhet att analyseras i denna rapport eftersom den mekaniska verkstaden kan betraktas som en leverantör bland alla andra.
Vidare kommer inte en djupare ekonomisk analys göras av nuläge och inte heller av lagda
förbättringsförslag.
2. Metod
Detta avsnitt beskriver vilka metoder som använts i examensarbetet.
2.1 Forskningssyfte
Forskningssyfte brukar delas in tre olika kategorier; explorativt, deskriptivt och explanativt (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009). På samma sätt som att ett arbetes forskningsfrågor både kan vara explorativa och deskriptiva så kan dess forskningssyfte vara likaså (ibid.).
Ett explorativt forskningssyfte är användbart för att skapa nya insikter eller att klargöra förståelse för ett problem (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009). Det finns huvudsakligen tre olika metoder för att genomföra en explorativ studie, enligt Saunders, Lewis och Thornhill (2009), vilka är följande:
• Litteraturstudie.
• Intervju av experter inom området.
• Fokusgruppsintervjuer.
För att beskriva hur någonting är eller ser ut används ett deskriptivt forskningssyfte (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009). En explorativ forskningsstudie kan oftast föregås av en deskriptiv studie, detta för att inledningsvis få en klar övergripande bild över området som ska förklaras (ibid.).
En explanativ studie används för att förklara förhållandet mellan olika variabler (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009). Genom att studera en situation eller ett problem är tanken att kausala samband ska kunna identifieras (ibid.).
2.1.1 Studiens forskningssyfte
Syftet med denna studie var att undersöka materialförsörjningen genom användning av supermarkets inom en volym-‐ och produktmässigt varierad tillverkningsindustri. Inledningsvis studerades den nuvarande situation inom verksamheten för att sedan användas för att analysera vilka teorier och modeller som gick att applicera på verksamheten. Analys av fördelar och nackdelar med materialförsörjningen och användning av supermarkets i den studerade verksamhet utfördes också. Studien kan således anses vara explorativ då den syftade till att skapa insikt i hur materialförsörjning med supermarkets kan användas i en produkt-‐ och volymmässigt varierad verksamhet.
2.2 Metodansats
Huvudsakligen delar man upp metodansats i deduktiv respektive induktiv ansats (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009). En deduktiv ansats använder sig av befintlig teori som testas i verkligheten (ibid.). Användning av induktiv ansats innebär det motsatta, det vill säga att en ny teori byggs upp kring insamlad empiri (ibid.).
2.2.1 Studiens metodansats
Denna studie antog en deduktiv metodansats då den byggde på att undersöka hur befintliga
teorier och idéer gällande materialförsörjning och supermarkets kan användas i verkligheten,
det vill säga i det fallstudieföretag som rapporten behandlade. Eftersom studien inte syftade till
att bygga upp ny teori kring insamlad empiri kan metodansatsen inte sägas ha varit induktiv.
2.3 Forskningsansats
Enligt Saunders, Lewis och Thornhill (2009) finns det huvudsakligen två forskningsansatser att välja mellan, kvantitativ eller kvalitativ. En kvantitativ forskningsansats kan sägas skapa eller använda sig av numeriska värden för att identifiera förhållanden medan en kvalitativ ansats använder sig av icke-‐numeriska värden, till exempel ord eller bilder, för att identifiera förhållanden (ibid.).
2.3.1 Studiens forskningsansats
Då denna studie utgick från att beskriva nuläget ur ett faktiskt situationsförhållande utan djupare numeriska inslag var forskningsansatsen av kvalitativ karaktär. Vissa numeriska förhållanden behandlades på ett grundläggande plan, men tyngdpunkten låg på att beskriva gällande förhållanden ur ett kvalitativt perspektiv.
2.4 Forskningsstrategi
Enligt (Saunders, Lewis och Thornhill, 2009) är det de valda forskningsfrågorna, existerande kunskap i ämnet, tidsramar och andra resursbegränsningar och egna preferenser som styr valet av forskningsstrategi. Yin (2003) ställer upp tre villkor som styr valet av forskningsstrategi;
forskningsfrågornas formulering, undersökarens möjlighet att kontrollera och styra händelser, samt om studiens fokus ligger på aktuella eller historiska händelser. De forskningsstrategier som finns att välja mellan är: experiment, enkätstudie, arkivstudie, historisk studie samt fallstudie (ibid.).
Tabell 1: Forskningsstrategier
