Analysis and development of packing and outfitting process for frequency converters

Abstract

Factory layout changes are common in manufacturing industry and must be implemented in order to react to changed requirements set for it, or in an effort to gain competitive advantages by adopting new production technologies or philosophies. In short, the layout is the arrangement of resources, equipment and machinery on the factory floor facilitating the production processes. For this reason, the layout and process changes influence each other and must be considered simultaneously.

This thesis has been commissioned by the Drives Manufacturing Unit of ABB Ltd to develop a new optimal layout for frequency converter outfitting and packing operations. Complete re-design is needed to adapt to the planned factory layout modifications and to take advantage of the opportunity for improvement. The work presented in this thesis familiarises to the current packing department and identifies the improvement potential of it by conducting extensive analyses on material, process, and capacity requirements. The requirements for the new process and layout are defined by using systematic layout planning methods and proven production development principles reviewed through literature.

The proposed layout is iteratively developed based on the overall objective, which is formed by priority of sub-objectives using analytical hierarchy process. Furthermore, the functionality and efficiency of the process is validated and evaluated by simulating it with maximum production volumes. The layout also includes technical solutions to achieve good ergonomics by increasing the degree of automation in material handling. However, Proof of Concept tests are needed to validate the feasibility of the proposed technical solutions and action list is proposed to suggest future work required for further planning. In conclusion, at its best, the proposed layout is implemented as being the optimal solution in achieving good ergonomics and efficient flow in the process, which are the most important requirements set for it.

Tehtaiden layout-muutokset ovat yleisiä valmistavan teollisuuden toimialalla. Muutoksia tehdään, jotta vastattaisiin layoutiin kohdistuneisiin muuttuneisiin vaatimuksiin, tai vaatimuksiin, jotka perustuvat kilpailukyvyn parantamiseen uusien tuotantoteknologioiden ja tuotantofilosofioiden kautta. Layout on graafinen esitys tuotantolaitteistojen, tuotantovälineistöjen sekä materiaalien asettelusta, ja tehtaan lattiatasolle tarkoin sijoitettuna ne fasilitoivat tuotantoprosesseja. Tästä syystä layout- ja tuotantoprosessien muutokset vaikuttavat toisiinsa, ja niitä on tarkasteltava samanaikaisesti.

Tämän diplomityön toimeksiantajana oli taajuusmuuttajien valmistukseen keskittynyt ABB Oy:n Drives liiketoimintayksikkö. Työn tavoitteena oli suunnitella optimaalinen layout taajuusmuuttajien varustelu- ja pakkausprosessiin. Nykyisen pakkaamon uudelleensuunnittelun lähtökohta oli täysin uusi, johtuen tehtaassa tehtävistä kokonaisvaltaisista layout-muutoksista. Suunnittelu tehtiin näihin muutoksiin sopeutumiseksi ja tämän mahdollisuuden hyödyntämiseksi tuotantoprosessin parannukseen. Työssä tutustutaan nykyiseen pakkaamoon ja tunnistetaan sen parannusmahdollisuudet tekemällä kattavia analyysejä materiaali-, prosessi- ja kapasiteettivaatimuksista. Uuden layoutin vaatimukset määritellään systemaattisella layout-suunnittelulla, sekä käyttäen kirjallisuuskatsauksen perusteella hyväksi todettuja tuotannonkehitysperiaatteita.

Suunnittelutyön perusteella syntyi työn tulos, eli yksityiskohtainen layout ja tuotantoprosessi pakkaamoon. Tulos kehitettiin iteratiivisesti perustuen kokonaistavoitteeseen, joka oli muodostettu asettamalla alatavoitteille prioriteettijärjestys analyyttisen hierarkiaprosessin avulla. Suunnitellun prosessin toimivuus validoitiin ja tehokkuutta arvioitiin simuloimalla sitä mahdollisimman suurilla tuotantomäärillä. Ehdotettu layout sisältää myös teknisiä ratkaisuja, joiden avulla voidaan parantaa ergonomiaa nostamalla automaatioastetta materiaalinkäsittelyssä. Tekniset ratkaisut ovat konseptitasolla, joten työ suosittelee Proof of Concept -testejä ehdotettujen ratkaisujen toteutettavuuden validoimiseksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että parhaimmillaan ehdotettu layout ja tuotantoprosessi osoittautuu implementoinnin arvoiseksi, koska se saavuttaa sille asetetut hyvän ergonomian ja tehokkaan virtauksen päätavoitteet ja on sen takia optimaalinen ratkaisu taajuusmuuttajatehtaan tarpeisiin.