Materialförsörjning i fabrik – val av princip

Robin Hanson

Northern LEAD Outlo

ok

Utgåva nummer 4

Introduktion

När serieproduktionens skalfördelar ställs mot kundernas allt högre krav på individuellt anpassade produkter, hamnar frågorna kring den fabriksinterna materialförsörjningen i fokus. I den tillverkande industrin, där stora produktionsvolymer kombineras med bred variation i de färdiga produkterna, talar man om ett slags varierad massproduktion, där valet av materialförsörjningsprincip är långt ifrån självklart. Följande kan ses som de två huvudsakliga alternativen:

Kitting – enskilda delar packas i förväg samman till en uppsättning, ett kit, som matchar monteringens behov för en viss produkt.

Kontinuerlig försörjning – de delar som behövs vid varje monteringsstation levereras artikelnummer för artikelnummer till monterings-stationen och montören plockar sedan, i samband med varje monteringsmoment, de artiklar som behövs för just den aktuella produkten.

Med båda principerna följer en rad för- och nackdelar och någon entydig rekommendation om vilken lösning som är lämpligast finns inte. Vad som dock står klart är att ett felaktigt beslut riskerar att medföra negativa konsekvenser för verksamheten som helhet.

Begränsade kunskaperTrots att både kitting och kontinuerlig försörjning är etablerade principer som tillämpats länge, kantas valet av materialförsörjningsprincip ofta

av stor osäkerhet. Också från akademiskt håll har tydlig och tillräcklig vägledning hittills saknas. Visserligen finns inom forskningen modeller som jämför materialförsörjningsprinciper med varandra. Dessa modeller kännetecknas dock av förenklingar och ett relativt litet antal så kallade prestationsindikatorer: avgränsade aspekter av produktionen mot vilka effekterna av beslutet mäts och analyseras. Dessutom ställs höga krav på detaljerade indata, något som i praktiken ofta är svårt att få fram.

Medan tidigare studier har tenderat att behandla valet av materialförsörjningsprincip som en isolerad fråga, argumenterar Robin Hanson för ett breddat perspektiv, där valet av försörjningsprincip betraktas utifrån konsekvenserna för prestationen (jämför engelskans ”performance”) i dess helhet.

Kunskap, kontext – och beslutsstöd Rätt beslut i valet av materialförsörjningsprincip och fabriksinternt materialförsörjningssystem förutsätter dels en långtgående förståelse för de för- och nackdelar som respektive lösning kan medföra, dels en förmåga att placera frågan i en övergripande produktionskontext. Med dessa bitar på plats fordras slutligen en välstrukturerad beslutsprocess. Det är dessa tre delar som utgör kärnan i Robin Hansons avhandling – en kombination av praktisk orientering och överbryggning av de teoretiska luckor som tidigare funnits på området.

Avhandlingens empiriska underlag består huvudsakligen av fältstudier från svensk fordonsindustri, där flertalet är av övervägande kvalitativ karaktär. Den kvalitativa ansatsen innebär att ett jämförelsevis stort antal prestationsindikatorer kunnat inkluderas i analysen, vilket i sin tur är en förutsättning för en fördjupad förståelse av skillnaderna mellan de två principerna. Eftersom monteringsprocessen inom fordonsindustrin idag präglas av stora likheter, oavsett fabrikat och land där monteringen sker, är resultaten också att betrakta som giltiga för denna industri i stort. Men inte bara där. Avhandlingens teoretiska bas, tillsammans med den uttalade ambitionen att mycket noggrant beskriva studiernas kontext, gör stora delar av resultaten relevanta också för andra typer av monteringsindustri.

Principen för materialförsörjning är en av flera faktorer som avgör hur väl en monteringsanläggning fungerar. Anläggningens fysiska utformning och förutsättningar, lagernivåer och emballage är några exempel

på alla de aspekter som påverkar – och påverkas av – materialförsörjningsprincipen. Mot den bakgrunden är det därför viktigt att verksamhetens karaktär som helhet är vägledande i valet av materialförsörjningsprincip.

Mer än bara effektivitetInom industrin finns av tradition ett utpräglat effektivitetsfokus inför strategiska och taktiska beslut, vilket ofta leder till ett alltför snävt urval av prestationsindikatorer i analysfasen. Följden blir ett otillräckligt beslutsunderlag, där skenbart positiva effekter av ett beslut kan få negativa konsekvenser i andra delar av verksamheten, som utelämnas i analysen.

I kontrast till den traditionella synen på effektivitet identifierar Robin Hanson relevanta prestationsindikatorer, som tillsammans skapar förutsättningar för en balanserad och mer komplett bild av graden av utväxling i produktionen. Prestationsindikatorerna och deras placering i den vidare produktionskontexten illustreras i figuren här ovan.

Context of the in-plant materials supply system

Product- and part-related factors Production-related factors Layout-related factors

Configuration of the in-plant materials supply system

Materials feeding principlesMaterials handling and transportation Packaging and unit loads Manufacturing planning and control Storage and inventory

Performance

Man-hour consumptionProduct quality and assembly support Inventory levels and space requirements FlexibilityControl and visibilityProduct throughput timeErgonomics

Prestationsindikatorerna och deras placering i den övergripande produktionskontexten.

Listan kan göras lång över liknande ”motsatspar” mellan – eller inom – de prestationsindikatorer som beskrivs i figuren på föregående sida. Ifråga om effekterna av vald materialförsörjningsprincip är de empiriska resultaten inte entydiga, ett faktum som i sig understryker vikten av att alltid låta beslutsprocessen ta sin utgångspunkt i anläggningens större produktionskontext.

2. Kitting: prepareringsmomentets påverkan på prestationenEftersom många av de potentiella problemen vid tillämpning av kitting kan kopplas till själva preparationsmomentet, är det motiverat att närmare studera detta. Det finns åtskilliga lösningar för när, var och hur kit-prepareringen utförs, lösningar som i sin tur visat sig spela stor roll för det samlade utfallet av att tillämpa kitting som materialförsörjningsprincip.

En djupare förståelse

En av grundförutsättningarna för att kunna fatta rätt beslut i valet mellan kitting och kontinuerlig försörjning är långtgående kunskap om de båda alternativen. Detta faktum till trots har alltså forskningen kring effekterna av beslutet om materialförsörjningsprincip hittills varit begränsad. Avhandlingens tre forskningsfrågor ringar in de mest väsentliga kunskapsluckorna.

1. Kitting eller kontinuerlig försörjning – påverkan på montering och materialförsörjningAnalysen som bör föregå valet av materialförsörjningsprincip är komplicerad. Fördelar, som till en början förefaller otvetydiga, finner ofta sina motpoler i form av negativa bi- eller följdeffekter. Så kan kitting, i jämförelse med kontinuerlig försörjning, exempelvis reducera mantimmarna vid monteringsstationerna; montören slipper leta efter enskilda delar, och behöver heller inte gå lika långt för att hämta varje del.

Mot dessa tidsvinster står negativa konsekvenser såsom tidsåtgång, utrymme och kostnader för prepareringen av kitten och de interna transporterna av kit mellan prepareringsplatsen och monteringsstationen. Och skulle kittet på grund av bristfällig preparering vara felaktigt, kan den önskade tidsvinsten istället snabbt vändas i förlust – också det hör till den typ av risker som måste tas med i kalkylen.

Delarnas storlek, emballage och lagerutrymme är exempel på faktorer som avgör utfallet av den valda materialförsörjningsprincipen.

Kit-prepareringen kan, beroende på omständigheterna i det specifika fallet, ske inne på lagret, på en specialanpassad yta centralt i fabriken eller decentraliserat, så nära respektive monteringsstation som möjligt. Ett annat alternativ är att prepareringen sker externt, utanför anläggningen. För att nämna några exempel.

För att säkerställa en tillfredställande kartläggning av den samlade påverkan som platsen för kit-preparationen innebär, identifieras i avhandlingen sju prestationsindikatorer:

1. Transportbehov

2. Lagernivå och behov av utrymme

3. Möjligheter till visuell direktkontroll

4. Flexibilitet

5. Effektivitet i preparationsmomentet

6. Kvalitet

7. Möjligheter till kontinuerliga förbättringar

Resultaten från avhandlingens delstudier visar på positiva effekter för flera prestationsindikatorer när monteringsstationen och platsen där kitten prepareras ligger nära varandra. En avgörande förutsättning är dock att lokalernas planlösning och yta medger en sådan plats, något som är praktiskt omöjligt i många fabriker. En av riskerna med en prepareringsplats, som i sin utformning eller placering inte är ändamålsenlig,

är att de arbetstimmar som kittingen sparar i monteringsfasen äts upp av ökad tidsåtgång i prepareringsfasen.

3. Kontinuerlig försörjning: tidsåtgång i relation till emballagens storlek och typEn av de största – och mest uppenbara – fördelarna med kontinuerlig försörjning jämfört kitting är det faktum att ingen arbetstid måste tas i anspråk för preparering av kit. Samtidigt ställer den kontinuerliga försörjningsprincipen höga krav på de fabriksinterna materialleveranserna, inte minst avseende antal enheter och emballagens fysiska volym eftersom det fysiska utrymmet vid monteringsstationerna är begränsat. Målsättningen är att försörja varje monteringsstation med ett optimalt flöde av varje del, avseende leverans och antal, förpackade och presenterade på ett sätt som underlättar montörens arbete.

Under förutsättning att de externa leverantörernas materialleveranser in till anläggningen matchar den fabriksinterna materialförsörjningen i fråga om emballagens storlek, kan kontinuerlig försörjning på ett fördelaktigt sätt bidra till att reducera antalet steg i den interna försörjningsprocessen. Om de inkommande emballagens storlek, på grund av exempelvis avtalsskrivningar eller logistiska begränsningar inte kan anpassas, kan ompackning bli nödvändig innan vidare leverans till respektive

monteringsstation. Därmed stiger kostnaden, till följd av ökade arbetsinsatser.

Studierna i avhandlingen visar att en omställning av de fabriksinterna materialleveranserna, från större emballage såsom Europapallar till mindre emballage och tätare leveranser för att matcha behoven vid monteringsstationerna, inte nödvändigtvis innebär en ökning av antalet arbetstimmar i den interna materialförsörjningen. Mindre emballage går nämligen att samlasta på ett helt annat sätt än Europapallar, som normalt körs ut en och en i fabriken.

Kombinerade principerRobin Hanson understryker att valet mellan kitting och kontinuerlig försörjning inte är begränsat till ”antingen-eller”.

En kombinerad tillämpning av de båda materialförsörjningsprinciperna innebär möjligheter att, åtminstone till viss del, dra fördel av båda principernas respektive styrkor. En lösning kan till exempel vara att tillämpa kitting främst för delar som har många varianter, vilket kan ge betydande ytbesparingar vid monteringsstationerna och dessutom fungera som ett relativt gott stöd till montörerna. Genom att försörja övriga artiklar – där varianterna är få – med kontinuerlig försörjning, kan arbetet med preparering av kit begränsas i omfattning.

Oavsett beslut är det precis som i valet av en mer renodlad försörjningsprincip nödvändigt att analysen utgår ifrån anläggningens specifika förutsättningar.

Bygg din Volvo. I internationell fordonsindustri kombineras serieproduktionens skalfördelar med individuellt anpassade produkter. Källa: volvocars.se.

Utformningsprocessens 6 steg

I utformningen av den fabriksinterna materialförsörjningen finns inga på förhand givna svar. Eftersom anläggningens specifika förutsättningar är avgörande kan den lösning som i det ena fallet förefaller mest lämplig, i det andra framstå som det sämre alternativet. För att fatta rätt beslut krävs, utöver djupgående kunskaper om den större produktionskontexten och om de båda materialförsörjningsprinciperna, en strukturerad och genomtänkt utformningsprocess.

Preliminary IPMSS configuration

Final IPMSS configuration

Analyse existing IPMSS* and its context

Set objectives

Generate preliminary configuration of the IPMSS:

Propose materials feeding principle

Propose design of unit loads, materials handling, manufacturing planning and control, and storage and inventory

Evaluate preliminary IPMSS configuration

* IPMSS = In-Plant Materials Supply System

Analysera förutsättningarna. Avgörande för utgångsläget är frågan om den fabriksinterna materialförsörjningens status. I en existerande fabrik, till exempel, måste valet av försörjningsprincip utgå från de rådande förutsättningarna. I en ny fabrik, där ramar ännu inte har lagts fast, kan analysen istället ta en friare utgångspunkt, med fokus på de prestationsindikatorer som företaget väljer att prioritera högst.

1

Formulera målsättningar för hur det fabriksinterna materialförsörjningssystemet ska fungera och leverera, utifrån strategiska prioriteringar mellan de åtta olika prestationsindikatorerna.2

Utveckla ett preliminärt förslag på fabriksinternt materialförsörjningssystem, inklusive val av intern försörjningsprincip, storlek och typ av emballage, strategi för lagerhållning, med mera.3

4 Gör det preliminära förslaget komplett och ta det vidare in i nästa fas.

5 Konfigurera, utvärdera och justera det preliminära försörjningssystemet, med vägledning av de prioriterade prestationsområdena. Komplettera vid behov med eventuella kombinationer av kitting och kontinuerlig försörjning.

6 Lägg fast fabrikens färdiga system för fabriksintern materialförsörjning.

Framtida forskningDet faktum att principerna för kitting och kontinuerlig försörjning låter sig kombineras behandlas bara till viss del i Robin Hansons avhandling. Eftersom kombinerade lösningar redan är en realitet i många fabriker, framstår vidare forskning kring tillämpningen av dubbla – eller ännu flera – materialförsörjningsprinciper som relevant.

Medan kitting i många avseenden innebär fördelar, bland annat i form av minskat platsbehov vid monteringsstationerna och en förenklad arbetsprocess för montören, är tidsåtgången i samband med kit-prepareringen en betydande negativ faktor. Mot denna bakgrund vore det motiverat med forskning kring automatisering av kit-prepareringen, med potentialen att i förlängningen eliminera kostnader i form av arbetstimmar. Utgångspunkten för en sådan forskningssatsning skulle vara ett kombinerat fokus på dels rent tekniska aspekter, dels förutsättningar och behov vid monteringsstationerna och inom den fabriksinterna materialförsörjningen som helhet.

Referenser och lästipsHanson, R. (2012). In-plant materials supply: Supporting the choice between kitting and continuous supply. Teknikens Ekonomi och Organisation, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg. Doktorsavhandling.

Hanson, R. och Brolin, A. (2012). A comparison of kitting and continuous supply in in-plant materials supply. International Journal of Production Research, DOI: 10.1080/00207543.2012.657806.

Hanson, R. (2012). Valet mellan kitting och kontinuerlig försörjning. Verkstäderna, 108(7): 34-36.

Hanson, R. och Medbo, L. (2012). Kitting and time efficiency in manual assembly. International Journal of Production Research, 50(4): 1115-1125.

Hanson, R., Medbo, L. och Medbo, P. (2012). Assembly station design – a quantitative comparison of the effects of kitting and continuous supply. Journal of Manufacturing Technology Management, 23(3): 315-327.

Hanson, R. (2011). Effects of using minomi in in-plant materials supply. Journal of Manufacturing Technology Management, 22(1): 90-106.

Northern LEAD | Chalmers tekniska högskola | 412 96 Göteborg | www.northernlead.seFör mer information: Robin Hanson | +46 76 001 58 16 | robin.hanson@chalmers.se

Northern LEAD OutlookNorthern LEAD Outlook är en serie sammanfattningar av vetenskapliga publikationer som

har producerats i Northern LEAD:s nätverk. Serien innehåller hittills följande utgåvor:

Utgåva nummer 1:

Materialförsörjning och outsourcing av produktion Anna Fredriksson

Logistik & Transport, Chalmers

Utgåva nummer 2:

Kombitransporter ur ett urbant perspektiv

Sönke BehrendsLogistik & Transport, Chalmers

Utgåva nummer 3:

Plattform för integrerad logistik

Badi AlmotairiLogistik & Transport, Chalmers

Utgåva nummer 4:

Materialförsörjning i fabrik – val av princip

Robin HansonLogistik & Transport, Chalmers

Northern LEAD är ett kompetenscentrum för logistik, etablerat av Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet, i samarbete med Logistik- och transportstiftelsen, LTS. Verksamhetens kärna utgörs av ett 80-tal forskare, forskarstudenter och lärare som arbetar i fem olika forskargrupper. Som en länk mellan akademi, industri och myndigheter verkar Northern LEAD för att stödja och sprida ledande forskning inom logistik och transport. Mer information: www.northernlead.se.

Robin Hanson har nyligen doktorerat inom området fabriksintern materialförsörjning vid Chalmers avdelning för Logistik och Transport. Den forskning som Robin byggde sin doktorsavhandling på bedrev han huvudsakligen som industridoktorand på Saab Automobile, där han var anställd 2007-2011.

Sedan januari 2012 arbetar han huvudsakligen som managementkonsult på Capacent, men har även en deltidstjänst som forskare på Chalmers.

Materialförsörjning i fabrik – val av princip Principen för materialförsörjning är en av flera faktorer som avgör hur väl en monteringsanläggning fungerar. I den tillverkande industrin, där stora produktionsvolymer kombineras med bred variation i de färdiga produkterna, talar man om ett slags varierad massproduktion, där valet av materialförsörjningsprincip är långt ifrån självklart.

Robin Hanson argumenterar i sin avhandling för ett breddat perspektiv, där valet av försörjningsprincip betraktas utifrån effekterna på monteringsprocessen i sin helhet.