Produktionsteknik och Tillverkningsmetoder Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: TentamensKod: Tentamen 41M07B KINAF14, KINAR13, KINLO14, KMASK14 7,5 högskolepoäng Tentamensdatum: 160315 Tid: 09.00-13.00 Hjälpmedel: Miniräknare Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: 3 20 poäng 4 30 poäng 5 40 poäng 50 poäng Allmänna anvisningar: Nästkommande tentamenstillfälle: Vecka 34 2016 Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in. Lycka till! Ansvarig lärare: Anders Nylund Telefonnummer: 033-435 4613 alt. 0732-30 59 24
Tentamen i PRODUKTIONSTEKNIK OCH TILLVERKNINGS- METODER för KINAF, KINAR, KINLO och KMASK tisdagen den 15 mars 2016 kl. 09.00-13.00. Tillåtna hjälpmedel: Anvisningar: Räknedosa Svar skall alltid åtföljas av motiveringar. Glöm inte att lämna in de sidor av tesen där du gjort markeringar i figurer eller andra noteringar. Notera att uppgifterna inte är ordnade efter ökande svårighetsgrad. Frågor: Jag kommer att dyka upp i skrivsalen kl. 10.00 och 11.20 (catider). Innehåll: Tesen omfattar 11 sidor inklusive formelblad och ett DuPontschema. Poängöversikt: 1. Allmänt om produktionsteknik 5p 2. Gravyrbolaget AB 8p 3. Sågverk 5p 4. Produktionsekonomi 5p 5. Linjebalansering 6p 6. Tider 4p 7. Förluster 8p 8. Produktivitet 4p 9. FMEA 2p 10. Sex Sigma 3p Summa 50p Betygsgränser: 3: 20 poäng 4: 30 poäng 5: 40 poäng Borås den 7 mars 2016 Anders E Nylund 1
0. Motivera Vid varje rättningstillfälle får jag ibland en känsla av att jag får dra poäng för bristande motiveringar och inte bara för bristande kunskaper. Motivera dina svar! Förklaringar som visar att du förstått hur och varför är mycket mera värt än att. 1. Kort om produktionsteknik 5p Nedanstående tipsfrågor visar om du har förstått några från kursboken grundläggande begrepp. Till varje fråga eller utsaga finns 3 olika svarsalternativ. Endast ett av dessa är korrekt, vilket? (I denna uppgift behöver du inte motivera svaret) a) Vilken av följande metoder kan inte användas för att minska kapacitetsbehovet (beläggningen) på en hårt utnyttjad maskin? 1. Ökad partistorlek x. Reducerad ställtid 2. Förflytta personal b) En produktionsprocess består av 5 st. på varandra följande arbetsstationer som alla är beroende av varandra (2 av 2, 3 av 2, 4 av 3 osv.). Var i produktionsprocessen är det mest fördelaktigt att ha flaskhalsen? 1. Som första arbetsstation x. Det spelar ingen roll 2. Som sista arbetsstation c) Vilken utsaga är sann avseende kundorderpunkten? 1. Ju senare kundorderpunkten ligger i processkedjan, ju längre leveranstid till kund. x. Vid produktion mot kundorder inleds processen med inköp av råmaterial och komponenter. 2. Kapitalbindningen är beroende av kundorderpunkten. d) Ett företag har en X-materialprofil. Vad kan säkert sägas om företagets köpmaterial, halvfabrikat och slutprodukter? 1. Det finns fler slutprodukter än halvfabrikat. x. Det finns fler artiklar köpmaterial än slutprodukter. 2. Det finns fler halvfabrikat än slutprodukter. e) De administrativa flödesprocesser inom ett företag som understödjer leverans av befintligt produktsortiment ut till marknaden kallas för. 1. MPS (Material- och Produktionsstyrning) x. TTC (Time to Customer) 2. TTM (Time to Market) 2
2. Gravyrbolaget AB 8p En gravyrfirma, Gravyrbolaget AB, har en befintlig layout enligt nedanstående figur; 3. Gradning (kanter och hörn) 6. Slipning 7. Tvätt 8. Plastning 10. Försänkning 12. Montering 13. Paketering 14. Inleverans/Utleverans I dagsläget hämtas de flesta orders ut via en dator i arbetsrummet, där en CAD - ritning bifogas. Utskrivna orderpapper hängs därefter upp på en tavla i detta rum där de väntar tills klipparen har tid för just den ordern. Klippningen går relativt fort i förhållande till de övriga arbetsmomenten. Efter det att plåten har blivit klippt ska den gradas (3 i figur) dvs. man slipar till de vassa kanterna och hörnen. Därefter är det dags för gravyren, där det som ska stå på plåten graveras in. I normalfallet tar det ca 1 dag (8 h) för en order att nå fram till graveringen. Detta moment är det som tar längst tid, allt från 5 till 60 minuter. I gravyrrummet sitter två operatörer som skapar ritningen från ordern till gravyrdatorerna, samt monterar och byter plåtarna i maskinen vartefter de är färdiga. Efter graveringen skickas plåtarna till målningen, där texten fylls i med färg. Den målade ytan slipas (6) och man tvättar (7) av plåten samt 3
plastar (8) in den för att skydda ytan. Därefter är det dags för stansningen dvs. man gör hålen för knapparna. När de är färdiga gradar man alla hålen (7) samt svetsar (11) och monterar (12) de knappar som behövs. Slutligen paketeras (13) ordern och skickas till kund med transportföretaget DHL som kör ut en gång om dagen vid bestämd tid (14). Vid ett företagsbesök inspekterades arbetsplatsen och personal intervjuades. De problemområden som då identifierades var; Det bildas alltid ett stort lager innan graveringen. Orders kan bli liggande i flera dagar innan de åtgärdas. Vidare bildas det ofta mellanlager vid de andra arbetsstationerna. Företagsekonomen menar på att kapitalbindningen i dessa lager är besvärande. Stationerna är placerade på ett sådant sätt att det blir väldigt mycket spring fram och tillbaka. På grund av ökad produktion är platsbristen ett stort problem för företaget då de i nuläget inte kan få plats med nyinköp av t.ex. nya maskiner och plåtställ. a) Vilken typ av fabrikslayout har Gravyrbolaget AB i nuläget? (1p) b) Skulle man kunna ordna verkstadslayouten på ett annat sätt? Vilken layout är då att föredra och varför (två skäl)? (2p) c) Gör en enkel skiss över hur du tänker dig den nya layouten. Det finns budget och utrymme att expandera nuvarande produktionsutrymme med 50 % (=tillbyggnad). Personalrum, omklädningsrum, WC och kontor måste dock ligga kvar där de ligger. (1p) d) Antag att du är TOC-konsult och vill implementera Trumma-Buffert-Rep-systemet i fabriken. Förklara hur du lägger upp detta (efter den nya layouten) med eventuell buffert och dess storlek! (4p) 3. Sågverk 5p Ett typexempel på högautomatiserad produktion och en flödesorienterad tillverkningsprocess utgör ett modernt sågverk. Tillverkningsprocessen utgörs av hantering och bearbetningsoperationer i ett sammanhängande flöde. Endast mycket små buffertar finns, vilket gör att störningar i något steg i processen snabbt ger störningar i hela flödet. Maskinutrustningen utgörs huvudsakligen av mekanisk utrustning bl.a. för olika hanteringsoch transportanordningar. Ett kännetecken är också att tillverkningsprocessens olika delar i hög grad styrs av programmerade processystem. I processystemet finns ett system för driftsuppföljning och driftsstatistik. Du använder nu detta och tar fram följande data för den sista veckan: Total arbetstid: 80 h (tvåskift) Oplanerade småstopp: 12 h Haveri: 10 h Personalutbildning: 1 h Total produktion: 2000 m 3 bräda Kasserad mängd: 30 m 3 bräda 4
Topphastigheten för anläggningen är 51 m 3 bräda/h. Utnyttja dessa data för att beräkna anläggningens TAK-värde. 4. Produktionsekonomi 5p Ekonomichefen, Dupond, på företaget Dupondtarna AB har fått i uppdrag av Vd:n, Dupont, att beräkna det kommande verksamhetsårets räntabilitet på totalt kapital baserat på budgeterade värden. Dupond har sedan han studerade på HB varit lite smått förtjust i DuPontschemat. Dock var det länge sedan han studerade och han har därför glömt exakt hur DuPontmetoden går till. För att få hjälp vänder han sig till räntabilitetsexperten Karin Åkesson. Inför mötet med experten har Dupond tagit fram följande budgeterade siffror: Rörelsens omsättning: 6 600 000 kr Rörelsens rörliga kostnader: 4 250 000 kr Rörelsens fasta kostnader: 2 000 000 kr Ränteintäkter: 79 060 kr Anläggningstillgångar: 1 485 000 kr Omsättningstillgångar: 2 790 000 kr a) Din uppgift är att beräkna Dupondtarnas lönsamhet med DuPont-metoden. DuPont-schema finns längst bak i tesen. Bolagsskatten sätts till 28 %. (2p) b) Då schemat är i fyllt vill Karin gå vidare och se om det finns något utrymme till att öka lönsamheten. Hon begär därför fram en mer detaljerad balansräkning i stället för de siffror hon fick enligt ovan. Vad kan det vara som Karin är ute efter och hur kan lönsamheten eventuellt förbättras om man tittar på den mer detaljerade informationen i balansräkningen? (Ge 3 st. förslag på vad man kan göra. Alternativt vilka frågor kan man börja ställa till företaget?) (3p) 5. Linjebalansering 6p En produkt monteras enligt nedanstående schema. Tidsåtgången för varje monteringsoperation framgår ur schemat. Montering Omedelbara föregångare Tidsåtgång (min) M1-30 M2-14 M3 M1, M2 15 M4-16 M5-5 M6 M3, M4, M5 25 a) Åskådliggör de olika stegen i monteringen enligt strukturen i ett aktivitetsnätverk. (2p) b) Minimera antalet monteringsstationer om cykeltiden tillåts vara högst 30 min per station. Använd valfri metod Längsta operationstid först eller Positionsviktsmetoden (3p) c) Bestäm balanseringsförlusten. (1p) 5
6. Tider 4p I en standardiserad produktionsprocess arbetar man med partistorlekar av 1000 st. detaljer. I dagsläget tar det 9 h att bearbeta partiet i en maskin med 1 h:s ställtid. Ställtiden är inkluderad i totala produktionstiden av 9 h. Besvara utgående från denna information följande frågor; a) Vad blir produktionstakten när maskinen är igång (maskinen klarar en produkt i taget)? (1p) b) Antag att ställtiden reduceras till 30 minuter, hur litet kan man då göra partiet utan att kapaciteten hos maskinen försämras jämfört med kapaciteten innan ställtiden reducerats? (1p) c) Vad blir tillverkningstiden per detalj (stycktiden) om partistorleken halveras och ställtiden fortfarande är 1 h? (2p) 7. Förluster 8p Du är produktionsansvarig på företaget Rullburen AB. Företaget tillverkar kundvagnar för den inhemska marknaden. Tabellen visar balanseringstiderna för de tio stationer som finns vid den drivna svetslinan. Svetslinan är den kapacitetsbegränsande delen av företagets produktion. Hanteringstiden ingår i balanseringstiden men särredovisas så att man får en uppfattning om hur stor den är. Station Balanseringstid (TMU) Hanteringstid (TMU) 1 4700 900 2 3600 900 3 4300 800 4 5000 800 5 3900 800 6 3000 900 7 4500 800 8 4400 900 9 3900 800 10 2700 900 a) Hur många kundvagnar per dag kommer maximalt att kunna produceras i detta system, i vilket man arbetar 8 h/dag? (1 TMU = 0.036 s) (1p) b) Beskriv med ett förslag vardera hur de förlustslag man kan uttala sig om ur ovanstående information kan minimeras, om den drivna svetslinan måste vara kvar. Varför påverkar de föreslagna åtgärderna förlustslagen? (3p) c) I företaget har man beslutat sig för att gå över till sekvensering då material läggs fram vid stationerna. Vad innebär detta? Nämn en fördel och en nackdel med sekvensering relativt kontinuerlig materialförsörjning. (4p) 6
8. Produktivitet 4p Begreppet produktivitet missuppfattas ofta (speciellt i nyhetsflödet ). Som ingenjör i allmänhet och produktionstekniker i synnerhet är det därför mycket viktigt att du har förstått vad produktivitet är. a) Vilken av de tre dimensionerna (M, P och U) är det som man i allmänhet har arbetat med då produktiviteten drastiskt förbättras och ge minst 2 exempel på vad det kan vara för typer av åtgärder man gjort? (3p) b) Hur bedöms dimensionen prestation? (Vad utgår man från?) (1p) 9. FMEA 2p Då man arbetar med FMEA gör man bedömningar av felsannolikheten, allvarlighetsgraden och upptäckssannolikheten. Bedömningarna används senare för att ta fram det s.k. RPN-talet. Då anses det vara viktigt om RPN-talet är större eller mindre än 100. Betrakta följande två fall; a) Inget RPN-tal i produktionsprocessen överstiger 100. Hur agerar du? (1p) b) Flera RPN-tal överstiger 100, kan man då helt strunta i de låga RPN-talen? Motivera! (1p) 10. Sex Sigma 3p Konceptet Sex Sigma kan vara mycket användbart inom produktion. Förklara i ord vad det hela går ut på dvs. hur arbetar man och vad vill man uppnå. I förklaringen skall begreppet sigmanivå ingå. 7
Formler Balanseringsförluster n = antal stationer c = cykeltid TAK Lönsamhet Produktivitet Frekvensstudier N = nödvändigt antal stickprov z = risknivå (i procent) p = sannolikhet för aktiviteten (i procent) k erhålls ur nedanstående tabell 8
Signifikansnivå Konfidensgrad (k) 50 % 0 68 % 1 95% 1.96 99 % 3 De nya felgränserna fås enligt; Driftsäkerhet och underhåll Seriefallet: Parallellfallet: Driftsäkerhet: Sex sigma Sigmanivån tiondelar 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 - - - - - 500000 460200 420700 382100 344600 2 308500 274300 242000 211900 184100 158700 135700 115100 96800 80760 3 66810 54800 44570 35930 28720 22750 17860 13900 10720 8198 4 6210 4661 3467 2555 1866 1350 968 687 484 337 5 233 159 108 72 48 32 21 13.4 8.6 5.4 6 3.4 - - - - - - - - - Sigmanivå heltal 9
Omställningar Q = Orderkvantitet, parti, sats (st.) OT = Operationstid, bearbetningstid, processtid ST = Ställtid för orderkvantiteten, partiet, satsen PT = Produktionstakt, bearbetningstakt (st./tidsenhet) K = Kapacitet (st./tidsenhet) UG = Utnyttjandegrad Samtidig bearbetning: Stabilt system då: Bearbetning i sekvens efter varandra: Stabilt system då: 10