GRUPPARBETE. Tågförseningar i norrland Kartläggning av tågstörande fel vid Banverket region norr.

Transkript

1 GRUPPARBETE Tågförseningar i norrland Kartläggning av tågstörande fel vid Banverket region norr. IEK215 Statistisk processtyrning och Sex Sigma Ht-2005 Kristoffer Averheim Linda Adeteg Robert Sörqvist Anders Martinson Luleå tekniska universitet Institutionen för industriell ekonomi och samhällsvetenskap Avdelningen för kvalitets- och miljöledning

2 Innehållsförteckning 1 Introduktion Banverket Vårt uppdrag Teori Sex Sigma DMAIC-cykeln Define Measure Analyse Improve Control Define Bakgrund Syfte och avgränsningar Beskrivning Besparingspotential Insamling av data Riskanalys Planerade verktygsval Tidsplan Measure Analyse Paretodiagram Ishikawadiagram Styrdiagram Diskussion Referenser...13 Bilagor Bilaga 1 - Gantt-schema Bilaga 2 - Ishikawadiagram Bilaga 3 Paretodiagram Bilaga 4 Tabell över avvikande felrapporter Bilaga 5 - Styrdiagram 2

3 1 Introduktion 1.1 Banverket Banverket är den myndighet i Sverige som äger större delen av järnvägsnätet i Sverige. Verket har även ansvar för drift och underhåll av större delen av nätet man äger. Denna myndighet driver utvecklingen inom järnvägssektorn, bistår politiska ställningstagare i järnvägsrelaterade frågor, ansvarar för drift och förvaltning av de statliga järnvägsanläggningarna. Banverket har även samordningsansvar för de olika geografiska enheterna inom järnvägen samt ger stöd till forskning och utveckling inom järnvägsområdet. Banverket ska verka för att säkerställa en långsiktigt hållbar trafikförsörjning, för såväl industri som privatresenärer, som är samhällsekonomiskt effektiv. Underordnade till detta övergripande mål är att göra järnvägen ett tillgängligt transportsystem med hög transportkvalitet under en säker trafik. Miljön ska vara god och man ska verka för en positiv regional utveckling och ett jämställt transportsystem. 1.2 Vårt uppdrag Under gruppens besök hos Banverket region norr den 15/ stod det klart för oss att de hade en mängd data att basera ett uppdrag på. Efter en mindre diskussion där tidsaspekter och intressen spelade in, beslutade vi oss i enighet med Jörgen Nyberg på Banverket att göra en analys över feldata rörande tågförseningar på Banverkets anläggningar. Analysen kommer helt och hållet att baseras på Banverkets uppgifter om förseningarnas längd och orsaker. Att förbättra punktligheten av tågen genom att undvika eller eliminera fel på Banverkets anläggningar är starkt knutet till verkets delmål om hög transportkvalitet samt klart berörande verkets övriga fem delmål och huvudmål. Beträffande punktligheten för tågen (gods- och persontåg) har Banverket satt upp som mål att varje år minska förseningarna med fem procent. 3

4 2 Teori I detta kapitel presenteras den teoretiska referensramen. Terori om Sex Sigma och DMAICcykeln presenteras. I detta projektarbete skall den så kallade DMAIC-cykeln användas i syfte att lägga grunden till arbetets uppbyggnad och vägen fram till förslag till förbättringar och kontroll. 2.1 Sex Sigma Sex Sigma startade vid Motorola under 1980-talet och valdes som namn på deras förbättringsprogram med fokus på oönskad variation. Därefter har Sex Sigma spridit sig runt om i världen. Ur Svenskt perspektiv kan det konstateras att ABB var först i Sverige med metoden. Även Ericsson har legat långt fram i detta arbete. Dock har inte arbetet i något av dessa företag fått så stor genomslagskraft som hos Volvo. Volvo är genom Ford styrt från USA där Sex Sigma är mycket populärt. Enligt Persson (2005) har Volvo därefter internt satsat mycket hårt på arbetet med Sex Sigma och även fått resultat därefter. Enligt Bergman et al. (2001) är det viktigt för Sex Sigma projekt att den högste ledarens roll betonas. Utan ett engagerat, helhjärtat och uthålligt stöd från högsta ledningen har förbättringsprogram svårt att både överleva och nå betydande genombrott i organisationen. Oönskad variation är en viktig källa till kostnader och missnöjda kunder. Genom att minska eller eliminera variationen i parametrar som påverkar egenskaper som är viktiga för kunden kan man åstadkomma dramatiska resultatförbättringar. Vid Sex Sigma projekt är målet en hög och mätbar reduktion av oönskad variation, som innebär en kostnadsreduktion eller förbättrad kundtillfredsställelse. När målet är fastlagt ger Sex Sigma ett systematiskt arbetssätt att skapa de nödvändiga förbättringarna. (Bergman, et al. 2001) Enligt Bergqvist, B. (2005) kan Sex Sigma sägas vara en faktabaserad och processfokuserad affärsstrategi som syftar till ökad kundtillfredsställelse samt att öka lönsamheten genom reduktion av fel och spill. Vidare anser Bergqvist att genom Sex Sigma ska data redovisas vid regelmässiga stopp-gå kontroller. Företaget ska använda sig av avancerade statistiska metoder såsom SPS, SFP, MVA & duglighet och det är även viktigt att kontrollera variation i process och metodproblem. Six Sigmas framgång beror bland annat på att projektet systematiskt utnyttjar arbetssätt och verktyg för att upptäcka variation och dess orsak samt att det finns stort fokus på både resultat och projekt. Från start i projektet trycker man på resultat, man måste kontinuerligt kunna bevisa att det tjänas pengar på förbättringen, nu eller i framtiden. Projektorienteringen bygger på att varje förbättring sker i projekt med tydligt slut. (Bergman, et al. 2001). Sex Sigma bygger på DMAIC-cykeln som beskrivs i 2.2. DMAIC-cykeln illustreras i figur 1. 4

5 2.2 DMAIC-cykeln DMAIC-cykeln omfattar stegen define, measure, analyse, improve och control och är ett ramverk med kontrollkartor, experiment, processanalyser, analys av systemkapacitet och många andra verktyg. (Montgomery, 2005) DMAIC-cykeln kan användas både för processförbättringar samt för att skapa eller förändra processer. Pande et al. (2000) menar att DMAIC-cykeln per definition inte är en strikt linjär aktivitet. Genom datainsamling kan exempelvis nya problem upptäckas, vilket gör att projektets mål kan behöva skrivas om och tidigare steg eventuellt återupprepas. Figur 1 Övergripande ramverk för Sex Sigma med förbättringsstrategin, Define, Measure, Analyse, Improve och Control Define Definitionsfasen startas genom att en egenskap att förbättra väljs samt att projektets omfattning fastställs. Fasen är viktig eftersom grunden för ett framgångsrikt Sex Sigma projekt läggs här. Vid beslut om vilket projekt som skall genomföras är det viktigt att basera beslutet på fakta. Paretodiagram är ofta användbara för att identifiera vilka projekt som bör prioriteras. I denna fas tas mål fram och projektet dokumenteras i en projektplan. I planen bör det ingå målformulering, kortfattad problemformulering samt en redogörelse för hur resultaten skall mätas. Här bör man även ta hänsyn till kundens önskemål, kunden är ofta ett bra bollplank för att ge information om vilka faktorer som ska förbättras i projektet. I slutet av denna fas bör processen kartläggas. Ett flödesdiagram rekommenderas eftersom det på ett lättöverskådligt sätt ger projektmedlemmarna en gemensam bild av processen. För att kunna fastställa om förbättringar åstadkommits bör det även göras en kartläggning av processens nuvarande prestation. (Pande et al. 2000) Measure Syftet med mätfasen är att validera och mäta problemet samt att börja söka efter problemets grundorsaker. I denna fas skall mätsystem skapas och valideras. Även faktorer som kan påverka processresultatet skall identifieras. Här kan man använda Ishikawa diagram där de faktorer som 5

6 bedöms ha störst påverkan på processutfallet studeras mer ingående. När man bestämmer vad som skall mätas är det viktigt att tänka på att mätfaserna skall kunna återupprepas när lösningarna är implementerade, detta för att kunna avläsa om förbättringar skett. Bör även ha i tanken att begränsa mätningarna till mått som kan analyseras i nästa fas. (Pande et al. 2000) Analyse Vilket arbetssätt och vilka verktyg som används under analysfasen beror på vilket problem och vilken process som har behandlats. Statistiska metoder kan med fördel användas för att analysera vilka kritiska faktorer som leder till defekta produkter, men även grafiska metoder som paretodiagram kan användas för analys. Pande et al. (2000) menar att den verkliga styrkan inom Sex Sigma är på de sätt som problemorsaker kan identifieras. De viktigaste informationskällorna är datoranalys och processanalys Improve I denna fas förbättras processen genom kreativitet, processen skall försökas göra bättre och resurssnålare. Här fastställs hur indata skall styras för att ge optimal utdata och inför förbättring. Tidigare arbete skall nu löna sig. Här väljer man produktens karaktäriska prestanda som skall förbättra resultatet. När detta är gjort skall egenskaperna diagnostiserade till vilka som är källor för variation. (Bergqvist, 2005) Control Kontroll är den slutliga fasen. När en eventuell lösning på problemet implementerats skall förbättringarna kontrolleras, verifieras och dokumenteras. Det skall inrättas styrsystem som säkerställer att förbättringen blir bestående. Ofta använder man sig av statistisk processtyrning för att verifiera att processen är stabil. Det tar ofta ett tag innan processen blir stabil, styrdiagram bör därför upprättas. (Pande et al. 2000) 6

7 3 Define Grunden till förbättningsprojektet läggs, samt datamängden begränsas till hanterliga nivåer. Risker och planering diskuteras. 3.1 Bakgrund Banverket har satt upp krav på sig själva att för varje år arbeta med att reducera tågförseningarna för de operatörer som med person- eller godståg trafikerar det svenska järnvägsnätet med 5 %. Detta kräver att man ser över och analyserar data man samlat på sig under åren och tar ställning för var resurserna behöver sättas in. Det är inte sagt att en försening beror på svagheter i banverkets system, de kan lika väl vara svagheter i kundernas system. Lösningen till en försening eller grupp av förseningar kan vara både att förbättra egna rutiner som att verka på rådgivande basis för sina kunder. I Banverkets norra region får fel på infrastrukturen mycket stora konsekvenser i form av förseningar då samtliga banor är enkelspåriga och inga rimliga alternativa körvägar finns. Som exempel på fel kan nämnas ledningsras och rälsbrott, vilket anses vara det allvarligaste och kostsammaste felen, eller signalanordningar som ger felaktig signal. 3.2 Syfte och avgränsningar Syftet med denna rapport är att ge Banverket förslag på var deras resurser, i form av kapital och kompetents, bör satsas i syfte att så effektivt som möjligt reducera fel på infrastrukturen som ger upphov till tågförseningar. Vid besök på Banverkets norra region framgick det att de har mycket stora datamängder. Att analysera hela Banverkets bannät sågs som orealistiskt, dessutom var vår uppdragsgivare norra banregionen. Beslutet som togs, baserat på dessa fakta, var att enbart analysera data på den norra banregionen och enbart fel under år Utöver detta ansågs enbart tågstörande fel vara av intresse att analysera då dessa verkar negativt på Banverkets roll som ett serviceorgan gentemot kunderna (tågoperatörerna). Vi avser att finna svaret på frågan: Hur ska Banverkets norra region agera för att reducera förseningar på det norrländska järnvägsnätet? 3.3 Beskrivning Banverkets process för felrapportering och felavhjälpning ses i figur 2 När ett symptom iakttas så rapporteras det till Banverkets ledningscentral. Alla fel eller felsymptom som inträffar rapporteras in till Banverkets felrapporteringssystem Ofelia. Ledningscentralen tar sedan beslut om hur felet skall åtgärdas och beordrar sedan egen personal eller entreprenörer att åtgärda problemet. När reparatören har kommit ut till den plats där felet är så anmäler reparatören att felsökning har påbörjats. När felet är avhjälp och avslutat rapporteras detta också in till Ofelia. Reparatören anmäler också vad han reparerat och i vilken anläggning som felet förekommit i, alltså vad det verkliga felet har varit. 7

8 Figur 2 Processkarta för felrapportering och felavhjälpning hos Banverket 3.4 Besparingspotential Reparationer inom järnvägsindustrin kan vara oerhört kostsamma såväl ekonomiskt som tidsmässigt. Nedrivna kontaktledningar skapar mycket stora förseningar och kan även bli mycket kostsamma då en sådan skada kräver såväl stor bemanning och akut inryckning som ibland även nytt materiel. 3.5 Insamling av data Vi kommer att använda oss av det data som insamlats under 2004 av Banverkets norra region för bansträckningarna; Stambanan genom övre Norrland från Österås till Boden (med tvärbanor) respektive Malmbanan (Luleå-Riksgränsen) och Haparandabanan (med Morjärv-Karlstorpsbruk). Ur detta material kommer vi att göra urval enligt vad som definierats under 3.2 Avgränsningar och syfte. 3.6 Riskanalys Riskanalysens syfte är att identifiera de risker som kan påverka projektet samt hur dessa kan minskas eller elimineras. Vi har en stor datamängd att arbeta med och en mängd parametrar att ta hänsyn till. Risken att inte kunna genomföra analysen under tiden vi har till förfogande på denna del av projektet reduceras genom möjligheten att göra ett aktivt urval i det omfattande datamaterial som finns tillgängligt. Gruppen anser att ingen risk rörande brist på datamaterial föreligger. Inte heller föreligger någon allvarlig risk att data inte kommer att kunna användas för att besvara frågan vi har ställt upp, då ändamålet med undersökningen vid besöket på Banverket noggrant förklarades av Jörgen Nyberg på Banverket, region Norr. En risk är att data vi hämtat från Banverket kan vara svårtytt för en som ej är insatt i Banverkets språk eller järnvägsspecifika termer. Vår kontakt på Banverket Luleå har emellertid erbjudit sig att ställa upp om vi skulle råka på problem vid vår undersökning. 8

9 Nedanstående riskanalys visar hur vi har bedömt riskerna för vad som kan inträffa med projektet. Ju högre värde respektive risktyp har på en femgradig skala på risk och verkan, desto större är risken att de anses kunna inträffa och desto allvarligare är verkan. Höga värden i följdanalysen, som är ett resultat av multiplicering av risk och verkan, är varningssignaler och ger indikation på vilka risker gruppen i första hand bör inrikta sig på att reducera. Samtliga värden bör följaktligen hållas så låga som möjligt. Risktyp Risk Verkan Följdanalys Tidsbrist för gruppen Brist på datamaterial Felaktigt datamaterial Svårtytt datamaterial Tabell 1 Riskanalys och följd av inträffade risker Exempelvis: Gruppen anser att den allvarligaste risken är tidsbrist. Trots att arbetet kan delas upp i delar och var och en arbeta individuellt måste vi komma samman och diskutera upplägget. Då gruppens medlemmar läser olika kurser är den stora svårigheten att hitta lediga tider för samtliga i gruppen. Den verkan tidsbristen får är att projektet inte kan slutföras, vilket får anses vara mycket allvarligt. 3.7 Planerade verktygsval Gruppens plan är att använda ett urval av de sju kvalitetsverktygen för att söka svaret på den fråga projektet baseras på. Paretodiagram kommer att användas för att identifiera både vilka fel som ger störst förseningar samt vilka fel som är vanligast förkommande. Ishikawadiagram avser att fastställa orsaken till uppkommet problem, det vill säga vilka fel som orsakar vilka problem. Data för detta finns i de filer vi har fått från Banverket. Styrdiagram är tänkt att användas för att hitta orsaker till variationer i processer. 3.8 Tidsplan Gruppen har hittills planerat två till tre mötestillfällen varje vecka för att diskutera projektet och finna ett bra upplägg och lägga upp en planering. För att kunna arbeta effektivt är det nödvändigt att dela upp arbetsuppgifterna i mindre delar. Detta kommer att ge möjlighet för varje gruppmedlem att själv under ansvar ta ställning till när respektive del kommer att utföras. Se bilaga 1 för Gantt-schema. 9

10 4 Measure I denna del presenteras och motiveras mätningarna. I detta projekt har samtliga mätdata hämtats från Banverket. På grund av det mycket stora datamaterial som Banverket uppvisade, har avgränsning till att endast analysera vissa mätningar gjorts. Resultatet av dessa utvalda mätningar samt en analys av desamma presenteras i den tredje fasen, Analyse. Mätfasen är den andra fasen i Sex Sigma projektet. Mätningarna syftar till att söka efter grundorsaker till de problem som projektet avser att belysa. Vi har riktat in oss på följande parametrar: Tågförsening i minut, vilket är antalet minuter tågen eller tåget är försenad Symptom, de symptom som felet orsakar Verkligt fel, felet Orsak, orsaken till varför felet uppkom Tid mellan anmält fel till felet har vidareanmälts Tid mellan anmält fel till service påbörjats Inställelsetid för servicepersonal Ovanstående parametrar valdes eftersom gruppen anser att de inverkar på tågförseningen. För att vikta problemen mot varandra tog vi med parametern tågförsening i minut och räknade ut antal stopp och längd per fel. Resultatet bearbetas i paretodiagram, se bilaga 3 och 4. Det datamaterial vi erhållit från Banverket är mycket omfattande. Att ta hänsyn till hela datamaterialet bestående av alla rapporterade fel från 2004 är inte möjligt, och inte heller relevant för den grundläggande frågeställning vi har lagt fram. Vi har tagit beslut om att endast analysera tågstörande händelser och vad som orsakat förseningarna samt hur inrapportering av dessa händelser har fungerat. 10

11 5 Analyse I analysefasen utvärderas mätningarna som framkom under measurefasen. 5.1 Paretodiagram Diagrammet för verkligt_fel, bilaga 3, anger hur många gånger en viss typ av fel inträffar. Avbrott, ej möjligt att definiera och inget fel är de tre verkliga fel som inträffar flest gånger och förklarar ca 70 %. För att se hur tågförseningen i minuter är fördelad över fel har ett paretodiagram för minuter gjorts, se bilaga 3. Här ses att rälsbrott tar 32 % av alla förseningar. I diagram för verkligt_fel, bilaga 3, så inträffar detta väldigt få gånger men varje rälsbrott tar lång tid att åtgärda. Avbrott och ej möjligt (att identifiera), bilaga 3, förklarar tillsammans ca 38 % av tågförseningarna. I Symptom diagrammet i bilaga 3 ser vi hur många minuter tågförseningar som varje typ av fel ger upphov till. 5.2 Ishikawadiagram Ishikawadiagrammet, eller fiskbensdiagrammet som det också kallas, i bilaga 2 är ett sätt att klassificera stora mängder data. I bilaga 2 är diagrammet uppdelat efter symptom på första nivån, verkligt fel på andra nivån och orsak på tredje. I Ishikawadiagrammet kan vi följa de olika symptomen och vilka verkliga fel och orsaker som ligger bakom. 5.3 Styrdiagram En intressant sak att titta närmare på är den tid det tar från att ett fel har rapporterats tills det att reparatören är på plats och börjar åtgärda felet. Här har ett styrdiagram upprättats för att hitta orsaker till variation. Av de felrapporter som valdes ut tittade vi närmare på hur snabbt felanmälningar rapporterades vidare till servicepersonal och hur snabbt de sedan var på plats för att påbörja service. Banverkets mål för tid mellan anmält fel till dess att service påbörjas skall vara mellan 30 minuter och 180 minuter beroende på plats och tid på dygnet. Vi har nu satt en övre styrgräns till tre timmar. Av 897 felrapporter så överskred 169 stycken från målvärdet på tre timmar. Detta motsvarar 19 % av felrapporterna. Se bilaga 4 för tabell över de avvikande felen och bilaga 5 för styrdiagram. Vi upprättade inte styrdiagram för tid mellan anmält fel till dess att det blev vidareanmält eftersom Banverket inte hade något målvärde för detta. Det beror på att olika typer av fel har olika hög prioritet och att det är svårt att ha ett generellt målvärde. 11

12 6 Diskussion Efter avslutat arbete har vi kommit fram till att Banverkets problem med tågstörande fel som leder till tågförseningar i huvudsakligen beror på att felanmälningsprocessen inte fungerar tillfredsställande. Gruppen anser att när Banverket avhjälpt detta problem kommer deras tågförsenade stopp att minska. Arbetets största problem var att det var allt för omfattande och bestod i alldeles för mycket data. Trots att stor avgränsning gjordes, visade det sig i slutet av arbetet att ännu större avgränsning borde ha gjorts. Gruppen har lärt sig att det är svårt att fokusera och hitta lösningar när ett flertal parametrar granskas, en fördel är att endast granska en parameter åt gången, när det som i detta fall finns en mängd underparametrar. Ett annat problem vi stötte på var att vi gjorde Ishikawadiagrammet för sent. Detta diagram borde ha gjorts tidigare i arbetet eftersom det visade att vi hade för många parametrar för att under detta projekts tid hinna studera samtliga. Ishikawadiagrammet är på fyra A4-sidor, när projektets omfattning upptäcktes borde inriktningen på problemet ha reviderats. I efterhand kan vi även konstatera att gruppens medlemmar har bristfällig kompetens inom Banverkets specifika områden, vilket har gjort det svårt för oss identifiera hur allvarliga felen är samt hur de kan avhjälpas och förebyggas. Vi borde ha valt ett problem hos Banverket som vi kunnat hantera. Något som vi i ett senare skede av arbetet kom i kontakt med, nämligen deras hantering av felanmälningar hade varit ett lagom stort projekt. En annan sak som hindrade vårt arbete var att allt arbete utfördes på universitetet. Vi borde ha haft tätare kontakt med Banverket och allra helst utfört allt arbete i nära kontakt med anställda på Banverket för att på så sätt få en större förståelse för deras organisation och problem. Som slutsats är vi nöjda med arbetet, vi har lärt oss vilka fallgropar som finns när man arbetar enligt Sex Sigma och vad man bör tänka på när vi kommer att arbeta på liknande sätt igen. 12

13 7 Referenser Bergman, B. & Klefsjö, B (2001) Kvalitet från behov till användning 3:e uppl. Lund, Stundentlitteratur. ISBN: Montgomery, Douglas C (2005) Introduction to statistical data control 5 th edition John Wiley & Sons, Inc ISBN: Pande, P.S., Neuman, & Cavanaugh, R.R. (2000). The Six Sigma Way: How GE, Motorola, and other top companies are honing their performance. New York, McGrawHill. Föreläsningsmaterial från Bjarne Bergqvist IEK215, HT 2 Föreläsningsmaterial från Laszlo Persson, Volvo, 30/