TMPT69 Lean Montering. Lean Montering. Kerstin Johansen, Linköpings universitet Kerstin Johansen, LiU

Transkript

1 Lean Montering Kerstin Johansen, Linköpings universitet

2 Innehåll Lean begreppet i korthet Produktionsteknikerns roll Montering i fokus Monteringsupplägg / Materialhantering Fixturering Felfri montering (Poka-Yoke) Ställtidsreduktion

3 Historiken om Lean Lean -begreppet kommer från den akademiska världen och ett forskningsprojekt initierat i USA i mitten på 80-talet I denna forskning jämfördes bilindustrierna i olika länder. Man fann att den Japanska bilindustrin var i en klass för sig när det gällde produktivitet och kvalitet. Man analyserade orsaken till detta och utifrån detta skapades begreppet Lean Production. Man skapade dock givetvis inte företeelsen

4 Lean-tänkandet baseras främst på Toyota och dess produktionssystem, Toyota Production System (TPS). Det publicerades rapporter i Sverige om (Lean) / Toyota Production System redan (Ingen brydde sig!) Alla japanska företag är INTE Lean. De bästa industriföretagen är det dock ser IVF att den tredje vågen av Lean har drabbat Sverige och nu bryr man sig mycket!

5 Filosofi Lean är en helhetstäckande produktionsfilosofi, fokus ska ligga på förhållningssättet men består även av en samling metoder som kan användas. I västvärlden har man tyvärr ofta försökt implementera Lean-metoder utan att ha helhetssynen. Man underskattar ofta även den tid och det engagemang som krävs för att införa Lean. Man blir dessutom aldrig klar. Ju bättre man blir desto större potential till förbättringar ser man.

6 Filosofi Grundtanken är att genom att reducera slöseri (Muda) kan kvaliteten ökas, produktionstiden kortas och produktionen göras effektivare. Slöseri är allt som inte tillför värde till kunden. Lean produktion Resurssnål produktion Resurseffektiv produktion Inte Mager produktion

7 Olika typer av slöseri Överproduktion Väntetider Transporter Överarbetning (onödig komplexitet i processen) Lager och förråd Förflyttningar / rörelser Defekta produkter / kassation

8 Olika typer av slöseri Inte motsvara kundkrav Outnyttjade mänskliga resurser Felkonstruerade system Slöseri med energi och vatten Slöseri med material Slöseri med kundens tid Förlorade kunder

9 Lean som en samling av metoder Kundfokus Hoshin planering, takt, heijunka Involvering, lean design, A3 tänkande Just-in-time Flöde Heijunka Takttid Dragande system Kanban Visuella system Robusta system Involvering Standardiserade arbetssätt Kanban, A3 tänkande Standardiserade arbetssätt Jidoka Involvering Standardiserade arbetssätt 5S TPM Kaizen cirklar Förslagsgenerering Säkerhet Hoshin planering Standardisering Stabilitet Jidoka Poka-yoke Zon kontroll Visuella order (5S) Problemlösning Separera mänsklig och maskinellt arbete Involvering Visuella order (5S) Hoshin planering TPM, heijunka, Kanban

10 Lean som en samling begrepp Kundfokus Hoshin planering, takt, heijunka Involvering, lean design, A3 tänkande Just-in-time Flöde Heijunka Takttid Dragande system Kanban Visuella system Robusta system Involvering Standardiserade arbetssätt Kanban, A3 tänkande Standardiserade arbetssätt Jidoka Involvering Standardiserade arbetssätt 5S TPM Kaizen cirklar Förslagsgenerering Säkerhet Hoshin planering Standardisering Stabilitet Jidoka Poka-yoke Zon kontroll Visuella order (5S) Problemlösning Separera mänsklig och maskinellt arbete Involvering Visuella order (5S) Hoshin planering TPM, heijunka, Kanban

11 Jidoka Jidoka är en metod som betyder att överföra människans intelligens till maskiner så att dessa kan upptäcka fel och omedelbart stoppa tillverkning och signalera till arbetslaget att åtgärder behövs. Jidoka innebär att åstadkomma och att upprätthålla felfria processer genom: Processkapabilitet/-duglighet Inneslutande. Fel upptäcks snabbt och hålls inneslutna i zonen. Feedback. Snabb återkoppling så att åtgärder snabbt kan vidtas. (Se vidare:

12 Produktionsanpassning Produktionsanpassning Utveckling av produkter Produktion

13 Tillverkningsprocess / Operation En allmän regel är att man skall studera och effektivisera processerna innan man tar itu med operationerna Viktig pga följderna Mindre förluster i effektiviseringsarbetet Eliminering av aktiviteter före effektivisering

14 Produktstruktur m.a.p. montering Minimera antalet detaljer Minskar antalet monteringsoperationer Minskar antalet artiklar och artikelnummer att hantera Förenklar monteringssystemet Använd om möjligt variantoberoende komponenter Minska antalet inverkande mått Minskar toleransackumulering, vilket kan försvåra inmatning och fogning Bygg på basobjekt Tänk plattformstänkande, som gärna är enkelt att fästa i en fixtur Monteringsriktning Montering bör ske från ett håll, helst uppifrån => ingen vändning Använd enkla fästelement och fogningsmetoder Antalet fästelement bör minimeras Fördel om fästelementen kan integreras i andra detaljer Enkla och snabba fogningsmetoder, t ex snäppförband, clips, nitar och limning Tänk på eventuella framtida krav på demontering

15 Produktionsteknikerns process Analysera produkten: Vilka volymer? Vilken teknik? Vilket montagebehov? JA NEJ Besluta om: Ny lina? In i befintlig cell? Ombalansering med andra produkter? Omkonstruktion? Felfri montering Fixturering Materialhantering till linan Transporter Serviceinstruktioner Verifiering av produktionsprocess Tillverkningsinstruktioner Start av produktion Upprampning? Utbildning av operatör

16 Produktionsteknikern! Ska agera bollplank till konstruktören Vilka lösningar ger den effektivaste produktionsprocessen? Ska fungera som operatörens underlättare Skapa en process som minimerar problem Utforma produktionsupplägg, t ex lina eller cell Säkerställa materialhantering fram till operatören Tekniskt balansera produkterna mellan monteringsplatserna, t ex genom flexibla fixturer Utbilda operatörerna vid produktionsstart Produktionsteknikern följer och anpassar produkten och dess produktionsprocess, till varandra, från idé till (volym)produktion!

17 Lean Montering Produktionsteknikerna påverkar möjligheterna till Lean Montering genom: Tidig samverkan med konstruktören Monteringsupplägg m planering av buffrar Fixturering för felfri montering Materialhanteringsupplägg Balansering fördelning av olika produkter mellan celler ELLER fördelning av operationer mellan stationer i en lina Ställtidsreduktion och planering av ställ/stopp

18 Lean Montering Hur analyserar man då sin verksamhet för att möjliggöra en flödesorienterad montering? Börja med att analysera behovet av tillverkningskapacitet

19 Vilka är våra produktionsvolymer? Analysera produktvolymerna, se exemplet Volym Produkter A-Produkter som kan produceras vid enskilda monteringslinor, Enstaka produkter står för större delen av den totala produktionsvolymen B-Produkter som delas upp i produktgrupper. Dessa delar på en/flera produktionslinor C-produkter som tillverkas sporadiskt i generella arbetsstationer

20 Hur kan monteringen gå till? Gruppera efter likheter i produkterna Lina B1 Lina B2 A-Produkter Dessa får egna linor B-Produkter Dessa får gemensamma produktionslinor C-produkter som tillverkas sporadiskt i generella arbetsstationer

21 Monteringsupplägget Fallet med en produkt i en lina (A-Produkter) Börja med att analysera produkten och dess monteringsbehov Hur monterar vi denna produkt, vilka operationer behövs, finns automationsmöjligheter, hur transporteras materialet och produkten i linan, vilka fixturer används, etc Upprätta en monteringslista där de olika operationerna finns listade och hur lång tid dessa operationer tar att genomföra.

22 Monteringsupplägget Vilken produktionskapacitet behövs? Takttid är en central del i uppförandet av en montering som klarar produktionen. Takttid Tillgänglig produktionstid Antal Produkter

23 Taktid Exempel: Enheter ska produceras under en 8 månaders period. Takttid s 8 månader = sekunder tillgänglig produktionstid (8 månader x 22 dagar x 8 timmar x 60 minuter) Enligt monteringslistan tar montering av produkten 600 sekunder att genomföras. Antalet montörer Monteringstiden Takttiden Antalet montörer ,1

24 Monteringsupplägget Takttiden och monteringstiden ger att det behövs 7.1 montörer. Detta ger alltså att 7 montörer inte räcker för att klara uppgiften. OBS! Den garanterar inte att monteringen klaras på 8 montörer, då detta är ett framräknat värde. Hur kan då arbetet fördelas? 8 personer kan arbeta i ett enkelt flöde (operationstid 85 sek) 8 personer i två parallella flöden (2x4) (operationstid 170 sek) 8 person som monterar en och en (1x8) (operationstid 600 sek)

25 Montering vid fast position eller i ett flöde Jämförelse från exemplet 8 personer som monterar en och en Kräver 8 uppsättningar av samma verktyg, fixturer, etc Arbetssättet kan komma att variera mellan de olika operatörerna vilket kan resultera i ojämn kvalitet Samma material måste transporteras till 8 stationer Kräver omställningar och omförflyttningar inför olika monteringsoperationer Produkterna blir färdigmonterade efter ett slumpartat mönster beroende på montörernas hastighet Alla montörer måste utbildas på hela monteringsprocessen på en gång

26 Montering vid fast position eller i ett flöde Montering utfört av 8 personer i ett flöde Varje montör ansvarar för en del av flödet vilket ger kortare inlärningstid. Material levereras till en plats i flödet Varje station behöver en uppsättning av verktyg och annan utrustning Varje station är inställd för den aktuella operationen OBS! Kan leda till tristess och arbetsskador om operationstiden blir för kort/repetitiv. För att få personalen med sig i denna typ av verksamhet krävs att motiverings insatser

27 Monteringsupplägget Generellt så kan detta sammanfattas som att ett flödesorienterat monteringssätt är bättre jämfört montering vid fast position. Förutsatt att det inte leder till tristess. Montering vid fast position är dock bättre då: Fallet då monteringen är så pass enkel att det bara skulle krävas en typ av operation i ett flöde, alternativt att enbart ett fåtal komponenter ska monteras ihop Vid prototypproduktion eller vid produktion av någon enstaka produkt som inte liknar någon annan producerad produkt Produkten är för stor att flytta mellan operationerna i ett flöde

28 Upplägget på flödet Balansering av ett rakt flöde Takttiden är 85 s Totala monteringstiden är 600 s, vilket består av ett antal olika operationer. Dessa operationer bör då delas upp på 8 montörer. Operationer En operation som inte hinns med under takttiden 600 s Tid En montör

29 Upplägget på flödet Ett annat alternativ är att ändra operationsordningar (om möjligt) så kan flödet balanseras. Detta kan skapa ett naturligt drag i processen En montör

30 Upprepade balanseringar Ofta ändras efterfrågan av en produkt. Detta kräver att takttiden revideras vilket även påverkar upplägget av flödet Skulle de t. ex. de efterfrågade volymerna sjunka måste linan balanseras om Före 8 op. Efter 6 op.

31 Upprepade balanseringar Att tänka på vid ombalanseringar: För att kunna gör dessa analyser måste operationstider finnas tillgängliga, svårigheter finns att mäta detta på rätt sätt och att vara socialt taktisk när mätningen utförs Att flytta operationer mellan montörer i ett flöde innebär att verktyg, instruktioner och material också flyttas Arbetsplatsen kommer att analyseras under denna process varvid andra problem kommer upp till ytan

32 Montering av flera olika produkter Fallet med flera olika produkter i en lina Kan flödet tömmas på produkter i mellan byten av produkttyper? Olika takttider möjliga Exempel montering av 100 stycken likadana produkter med en monteringstid på 400 sekunder och en takttid på 100. Ger 4 produkter i flödet på samma gång Kan inte flödet tömmas mellan produkttyperna? Detta kräver samma takttid för att t ex minimera buffrar Exempel montering av 20 bilar med en monteringstid på s och en takttid på 400 s. Ger 150 bilar i flödet på samma gång

33 Montering av flera olika produkter I dessa fall är det viktigt att det är liknande produkter med gemensamma komponenter som produceras i samma flöde. Det bör inte heller krävas några tidskrävande omställningar mellan produkterna. Ett alternativ är också att lyfta ut komplicerade monteringsoperationer till submontage För att klara flera olika produkter i ett och samma flöde krävs att de maskiner och operationer som ska utföras är flexibla och kan ställas om snabbt mellan olika produkter

34 Fixturering, transporter och materialhantering Efter att beslutet tagits om uppförandet av ett monteringsflöde uppkommer ytterligare frågeställningar: Hur transporterar vi produkten och materialet mellan stationerna? Hur fixturerar vi produkten i monteringen? Hur organiserar vi transporter med komponenter till produkten? Hur ser vi till att inte göra fel i monteringen?

35 Transporter Eliminera eller minska transporter i st f att rationalisera själva transporten

36 Transportering inom montering

37 Paletter

38 Handkraft

39 Hantering av komponenter Hur organiserar vi transporter med komponenter till produkten? Två huvudalternativ Lagring vid monteringsstationen Kittning i förväg

40 Lagring vid monteringsstationen

41 Kittning

42 Kittning Kittning går till så att materialet som ska monteras plockas från ett lager och läggs samman till ett kitt för montering av en enskild produkt Kittning är fördelaktigt om situationen i ett flöde är så att många olika komponenter behöver monteras på många olika produkter. Några viktiga fördelarna med kittning är: Frigöring av plats i arbetsstationen Mindre material bundet vid monteringsstationerna Ökad flexibilitet i hanteringen av materialet Fördelaktigt för stora komponenter som ska monteras Några nackdelar Är en icke värdeskapande aktivitet Skapar ett större behov av utrymme i lagret för placering av färdiga kitt Trasiga detaljer eller dukningsmissar skapar extra hantering

43 Lagring vid monteringslinor Materialet lagras vid flödet Fördelaktigt då det finns då likadana produkter med gemensamma komponenter monteras variantoberoende artiklar Fördelar Möjliggör enkel och behovsstyrd materialtillförsel Nackdelar Om ett stort antal komponenter behöver lagras vid linan kan platsbrist uppstå Vid parallella flöden skapas dubbla lagringspositioner vilket binder kapital

44 Lager Ska alla maskiner gå för fullt? Fokusera på flaskhalsen för att undvika onödiga lager!

45 Presentation av komponenter Tvåbingessystemet När den första bingen tar slut så skickas den för påfyllning för att sedan bli reservbinge. Enkelt system för att fylla på material Visuellt

46 Presentation av komponenter Läskautomatprincipen Komponenterna kommer en och en istället för i en låda Förenklar vid montering Använder gravitation som hjälpmedel för förflyttning

47 Placering av materialet Om plats finns bör materialet komma in framför montören och nås med en utsträckt hand

48 Fixturer En fixtur hjälper operatören att fixera produkten vid tillverkningen säkrar att man gör lika varje gång kvalitetssäkring kan följa produkten genom hela tillverkningen kan vara unik för varje monteringsstation

49 Typer av fixturer Pallett som man lägger produkten på som följer med i ett antal monteringssteg Rigg som man spänner upp produkten eller materialet i under montering eller bearbetningen Hållare som man spänner fast produkten med mot en platta vid montering Testfixtur Produktens konstruktion Alla fixturer ska kunna hanteras utan risk för operatören!

50 Exempel på hållare Mekaniska hållare Elektriska kontakter Pneumatik Kanter som styr Piggar som passar i styrhål Tänk: ENKELT ATT ANVÄNDA OFTA!

51 Fixturer bör vara: Flexibla och om möjligt Passa olika produkter Möjliga att anpassa till nästa generation Billiga Servicefria om så är möjligt Enkla att kalibrera Självinstruerande Användaren ska inte kunna göra fel

52 Ett exempel Flera olika skruvtyper vid en station medför: Flera olika skruvdragare kostsamt och risk att ta fel Byte av bits tidskrävande och stor felkälla Större mängd material att hantera tar plats Fler artikelnummer att hantera kostsamt En skruvtyp medför: En skruvdragare Mindre mängd material och artikelnummer att hantera Variantoberoende! ALLTSÅ: Billigare och minskad risk för fel!

53 Fixturexempel: Diodbockning Hur kan denna felsäkras? Men helst, hur undviker man bockningen? Genom ett fönster på kåpan Ytmonterad diod? Förhindrar fuktinträngning

54 Att förbättra tillverkningsprocessen Löpande Kaizen Förebyggande DFx-verktyg I båda fallen gäller två huvudfrågor: Hur skall produkten utformas? (DFA) Hur skall produkten tillverkas? (DFM)

55 Spagettikarta För att åstadkomma LEAN kan man minimera slöseri med tid, rörelser och transporter. En spagettikarta är ett enkelt verktyg för produktionsteknikerna att visa fysiska rörelser för: Dokument Produkter Komponenter Människor

56 Före och efter spagettiverktyget Före Efter

57 Inspektion Kassation eller Information? Huvudprincipen är: Kontrollera inte för att upptäcka fel utan för att rätta till fel! Stickprovsteknik innebär en rationalisering av själva kontrollarbetet, men den rationaliserar inte säkerställandet av kvalitet. => Felsäker tillverkningsprocess

58 Poka-Yoke Översatt: Felsäkring Innebär: Man vidtar åtgärder som säkerställer att fel eller avvikelser inte kan inträffa. Verktyg: Checklistor, Kvalitetskontroll, Detaljkonstruktion, Verktygskonstruktion, Modifiering av maskiner, Inställning av toleransgränser, osv.

59 Poka-Yoke Olika typer Kontakttypen Konstant antal Processteg Poka-Yoke och arbetsmiljön Produktionsteknikern bör arbeta för att hitta metoder som avlastar operatörerna onödig stress!

60 3 typer av Poka-Yoke Kontakt Använder sig av form, dimensioner eller andra fysiska egenskaper för att upptäck kontakt eller icke-kontakt för en speciell egenskap t ex föremål som bara passar på ett sätt Konstant antal eller mängd Om inte ett fastställt antal aktiviteter eller rörelser utförs så ges en varningssignal t ex datafält vid ordermottagning Utförandesekvens Säkerställer att processteg utförs i rätt ordningsföljd t ex checklistor innan start eller ifyllnadsinstruktion för ett formulär

61 Informativ inspektion Successiv inspektion Demand Flow Technology Självinspektion Processen har inbyggd inspektion Operatören behöver inte inspektera Inspektion vid källan

62 Varför Poka-Yoke? Förhindra Genom att förebygga att fel görs Uppmärksamma Genom att belysa ett fel som har gjorts Att FÖRHINDRA är att föredra då den förebygger SLÖSERI.

63 De bästa exemplen är Billiga Enkla och lätta att bygga in och använda Specifika för behovet Utvecklade av operatörerna själva

64 Hur arbetar man med Poka-Yoke? Identifiera operationen eller processen som behöver felsäkras Områden med högt felutfall eller där fel kan leda till höga kostnader Ställ er 5 varför-frågor eller gör en orsak-verkan-analys för att hitta grundorsaken Bestäm er för FÖRHINDRA eller UPPMÄRKSAMMA Bestäm er för KONTAKT, KONSTANT ANTAL/MÄNGD eller UTFÖRANDESEKVENS Konstruera en ändamålsenlig Poka-Yoke (Felsäkring) Testa konstruktionen, försök att hålla nere kostnaderna När ni har en fungerande metod, säkerställer ni arbetssättet och verktygen Utbilda och träna alla berörda Utvärdera lösningen efter en tids användning och förbättra vid behov

65 Exempel: Felladdning av komponenter i SMD-lina Vid byte av komponentmagasin i SMD-lina togs fel rulle med motstånd. Vid korttestet senare hittades ca felaktiga kort, 4 olika felmontagemönster pga 4 kort / pallett Mycket tid för omarbetning Åtgärd: Matarpositionerna på SMD-linan streckkodsmärktes Komponentrullens streckkod lästes först och sedan matarpositionens streckkod vid fel uppstod en signal till operatören

66 Vänta inte! Gör något nu och förbättra metoden senare Varje förbättring som förebygger slöseri och bidrar till att flödet i processen löper jämnare är bättre än att vänta på den perfekta felsäkringen

67 Poka-Yoke-exempel 1(6) Batterier Rotationssymmetri förenklar montering Asymmetrisk Måste noggrant passa mot 2 kontaktbläck Symmetrisk i 2 led Kan placeras i en konad hållare Är det alltid bra att tänka rotationssymmetri?

68 Poka-Yoke-exempel 2(6) Märkning som kräver text Här föredras inte rotationssymmetri ID nr: ABC 1234 GH Batch nr: XXX YYY ID nr: ABC 1234 GH Batch nr: XXX YYY Symmetrisk Kan hamna upp & ner Asymmetrisk Blir alltid läsbar

69 Poka-Yoke-exempel 3(6) Produkten som fixtur - Komponentens form - Konisk, styr själv - Exakt placering, tar tid - Flexibel placering

70 Poka-Yoke-exempel 4(6) En plåt som ska täcka ett kretskort Skruvförband med spårskruv Lösningsförslag Skapa en fixtur som spänner fast plåten med hållare som är rundade runt hålen, hållarna ska förhindra att skruvdragaren sliter och repar plåten Konstruktionen bör vara flexibel och klara flera olika typer av produkter om volymerna är låga Byt ut skruvarna Spårskruv med stoppkant på varje sida Skruv av typen Torx eller PZD Vilken är enklast och billigast?

71 Poka-Yoke-exempel 5(6) Bläckpenna med färgade ringar som dekor En komponent i st f många ringar Lösa ringar Ordningsföljden svår Stor risk för fel mönster Svetsade ringar Symmetrisk Felmontage borta

72 Poka-Yoke-exempel 6(6) Konfigurering av kretskort m.h.a. strappning - Fråga konstruktören - Ritning m strappar - Han vill vara oumbärlig - Signerad av ansv. - Risk för egna lösningar - Standardiserat!

73 Statistisk kvalitetskontroll Rationalisering av kontrollarbetet Definiera Standardgränser Kontrollgränser Bygger på att kvaliteten byggs in i produkten och processen