Palveluliiketoiminnan avulla kilpailukykyä konepajateollisuuteen

Suomalainen konepajateollisuus on haasteiden edessä ja selviytymisen vuoksi on tehtävä muutoksia. Tässä tutkimuksessa ratkaisuksi kilpailukyvyn parantamiseen esitetään palveluliiketoiminnan omaksumista osaksi konepajojen strategioita. Palveluliiketoiminnan omaksuminen ei kuitenkaan ole aivan yksinkertaista ja erityisesti konepajateollisuudessa, missä asenteet ovat hyvinkin perinteiset ja syvällä, muutoksen läpivieminen voi olla vaikeaa. Tutkimuksen tavoitteena on rakentaa konepajateollisuuden käyttöön palvelukonsepti, jonka avulla lisätään kilpailukykyä ja tarjotaan asiakkaalle enemmän lisäarvoa. Tutkimuksen keskeisenä aiheena on palveluliiketoiminta ja kuinka se soveltuu teollisuuteen ja erityisesti konepajateollisuuteen. Lisäksi tutkimuksessa hyödynnetään lean toimintamallin keinoja sekä DFMA:ta osana palvelukonseptia. Tutkimus perustuu pääasiallisesti kirjallisuuteen. Tutkimuksen tuloksena rakennettiin case-yritykselle palvelukonsepti, joka soveltuu prototuotteiden valmistukseen. Konsepti on sovellettavissa muihinkin vastaaviin yrityksiin, mutta perustuu vahvasti case-yrityksen ydinosaamiseen. Tulevaisuudessa on hyvin selvää, että pelkällä ydintuotteella ei pysty ylläpitämään kilpailukykyä. Asiakkaalle on pystyttävä tarjoamaan lisäarvoa, joka määritellään aina asiakkaan näkökulmasta ja se on pystyttävä osoittamaan. Konepajojen onkin kehitettävä asiakasymmärrystään ja muututtava tuotekeskeisistä asiakaskeskeisiksi.

Tuotantofilosofiat

Työssä esitellään käytetyimpiä tuotantofilosofioita. Tuotantofilosofia on hyvin laaja käsite ja sen vuoksi myös jotkin esiteltävistä menetelmistä ovat hyvin kaukana toisistaan. Työ koostuu teoriaosiosta, jossa on esitelty kukin tuotantofilosofia ja lopuksi johtopäätöksiä-osiossa käsitellään sitä, kuinka menetelmät liittyvät toisiinsa. Työssä esitellään JIT/JOT-tuotanto, Lean-tuotanto, Monozukuri, Modulointi, Standardointi, Strategiatyö, Six Sigma, TQM, TPM, QFD, MFD, Simulointi, Digitaalinen valmistus, DFX ja ns. uudet tuotantofilosofiat. Eri menetelmistä löytyvää lähdemateriaalia on tarjolla monipuolisesti, josta johtuen menetelmistä on voitu esitellä vain pääpiirteet. Tuotantofilosofioiden avulla voidaan saavuttaa monia eri asioita. Osa menetelmistä on luotu tuotannon tehostamiseksi ja yksinkertaistamiseksi, osa puolestaan lisää tuotannon tai koko yrityksen laatutasoa ja osa puolestaan helpottaa tuotteiden suunnittelu-työtä. Moni esiteltävistä filosofioista ei istu yksinomaan yhteen edellä mainituista kategorioista vaan kattaa laajempia alueita pitäen sisällään jopa kaikkia kolmea mainittua tulosta. Näiden lisäksi työssä on esitelty lyhyesti uusia tuotantofilosofioita, jotka ovat hieman irrallisia kokonaisuuksia verrattuna muihin työssä esiteltäviin filosofioihin. Työn tarkoituksena on auttaa hahmottamaan suurta kokonaisuutta jonka tuotantofilosofiat tuottavat. On tärkeää osata hahmottaa filosofioiden riippuvuus toisistaan ja se, että otettaessa käyttöön jotain tuotantofilosofiaa, tarkoittaa se myös mahdollisesti monen muunkin asian huomioonottamista. Tätä näkökantaa selvennetään johtopäätöksissä.

Alumiiniveneen rungon modulointi robottihitsauksen tehostamiseksi

Alumiiniveneiden valmistuksessa hitsauksen automatisointiaste on hyvin matala. Kilpailukyvyn säilyttämiseksi on tärkeää saada automatisointiastetta nostettua ja tätä kautta hitsauskustannuksia alennettua. Automatisoinnin esteenä ei ole teknologian puute, vaan ongelmana on alumiiniveneiden rakenteen huono soveltuvuus automatisoituun tuotantoon. Rakenteen kehittäminen modulaariseksi on yksi mahdollisuus tehostaa robottihitsausta venerunkojen valmistuksessa. Tässä diplomityössä tutkittiin modulaarisuutta, modulointiin johtavia tekijöitä sekä modulaarisuudella mahdollisesti saavutettavia etuja valmistavassa teollisuudessa ja erityisesti robottihitsauksessa. Lisäksi käsiteltiin modulointiin läheisesti liittyvää valmistus- ja kokoonpanoystävällistä suunnittelua. Työssä tehtiin modulointiesimerkki huviveneen rungon robottihitsauksen tehostamiseksi. Veneen runko ja siihen suunniteltu jäykisterakennemoduuli mallinnettiin käyttäen SolidWorks-ohjelmistoa sekä Delmia V5-ohjelmistoon sisällytettyä Catia V5-suunnitteluympäristöä. Suunnitellun modulaarisen rakenteen hitsattavuutta ja hitsaukseen kuluvaa aikaa simuloitiin Delmia V5-ohjelmistolla. Modulaarisen rakenteen avulla robottihitsattavuutta on mahdollista tehostaa erityisesti rungon sisäisen jäykisterakenteen osalta. Kun tuotteesta on suurempi osa hitsattavissa robotin avulla, on myös robotisointi-investoinnit kannattavampia. Modulaarisuuden avulla voidaan päästä myös pienillä tuotantomäärillä sarjatuotannon etuihin, kun samaa moduulia voidaan käyttää vähäisillä muutoksilla useammassa eri venemallissa.

Sähkögeneraattorin runkokappaleen valmistustekninen tarkastelu

Työssä tarkastellaan sähkögeneraattorin runkokappaleen valmistettavuutta. Työ on tehty eräälle yritykselle, joka jätetään mainitsematta. Työhön liittyvät valmistuskuvat ovat salaisia ja niiden yleinen esittely ei ole mahdollista. Yritys kehittää uutta sähkögeneraattorituoteperhettä ja generaattorin runkokappale halutaan mahdollisimman helpoksi ja kustannustehokkaaksi valmistaa. Sähkögeneraattoreita on tarkoitus valmistaa vuositasolla kymmeniä tai jopa pari sataa kappaletta. Mahdolliset valmistusmenetelmät on rajattu ennen työn aloittamista MAG-hitsaukseen ja valamiseen, niiden ollessa todennäköisimmät valmistusmenetelmät. MAG-hitsauksessa huomioidaan prosessin tehostamiskeinot ja robotisoidun hitsauksen mahdollisuus. Valaminen rajattiin hiekkavaluun, joka on kertamuottimenetelmä ja soveltuu yksittäiskappaletuotannosta aina sarjatuotantoon. Materiaaliksi hitsaukseen valittiin rakenneteräs S355 ja valettaviksi materiaalivaihtoehdoiksi pallografiittivaluraudat EN-GJS-400-15U ja EN-GJS-500. Teoriaosuudessa on esitelty teettäjän pyytämä valmistusmenetelmien perusteoria ja sen jälkeen on tarkemmin tarkasteltu hitsattavan ja valettavan runkokappaleen muotoiluun liittyvää teoriaa. Hitsattavan kappaleen robotisoituun hitsaukseen liittyy myös vahvasti kappaleenkäsittely ja hitsauskiinnittimet, jotka välillisesti vaikuttavat myös kappaleen muotoiluun. Tätä työtä kirjoitettaessa generaattori on suunnitteluvaiheessa. Runkokappale on suunniteltu valmistettavaksi levyosista hitsaamalla. Tämä kehitysversio analysoidaan Design for manufacturing and assembly -menetelmän keinoin, ja runkokappaleelle esitetään rakennemuutosehdotuksia, jotka parantavat kappaleen valmistettavuutta. Runkokappaleen valmistaminen valamalla vaatii tuotteen muodon valuteknisen tarkastelun. Lopuksi hitsausta ja valamista verrataan toisiinsa ja arvioidaan niiden ominaisuuksia keskenään. Työssä ei päädytä lopulliseen valmistusmenetelmän valintaan, koska ei ole tiedossa käytössä olevia laitteistoja. Laitteistot määräävät käytetyt rakenneratkaisut ja valmistusmenetelmät.

Anodivalimon kokoonpanon läpimenoajan lyhentäminen

Tutkimuksen tarkoituksena oli löytää menetelmiä tuotteen kokoonpantavuuden kehittämiseen ja parantaa sitä DFMA-ajattelun sekä Lean–filosofian avulla. Työn teoreettisessa osuudessa tarkasteltiin läpimenoajan käsitettä ja käytettävissä olevien resurssien merkitystä. Lisäksi tarkastelun kohteena oli DFMA:n hyödyntäminen kokoonpanon nopeuttamisessa sekä Lean–filosofian hyödyntäminen tuotantoprosessin kehittämiseksi. Empiirinen osuus kohdentui Outotec Turula Oy:n anodivalimon kokoonpanossa ilmenneisiin ongelmiin ja niiden poistamiseen. Tutkimuksella saatiin selvitettyä resurssien ja osaamisen merkitys valmistusprosessin kehittämisen turvaamisessa. DFMA:n ja Lean:in avulla on mahdollista löytää toimintatapoja, joiden avulla anodivalimon kokoonpanon läpimenoaikaa on mahdollista lyhentää.

Kasanpurkaimen portaalin teknistaloudellinen tarkastelu

Tämä diplomityö on tehty kansainväliseen materiaalinkäsittelyjärjestelmiä toimittavaan yritykseen. Menestyvän yrityksen on pyrittävä kustannustehokkuuden jatkuvaan parantamiseen. Tässä diplomityössä on tutkittu kannattaako kasanpurkaimen portaali valmistaa ristikkorakenteena levyrakenteeseen verrattuna. Tutkimukseen on sisällytetty koko toimitusketju suunnittelusta asennukseen, mutta lujuuslaskennan on suorittanut ulkopuolinen alihankkija. Yrityksen projektissa toimitettiin samaan aikaan purkainta, jonka portaali valmistettiin levyrakenteena. Tätä portaalia on käytetty uuden ristikkorakenteisen portaalin vertailukohtana. Ristikkorakenteinen portaali on suunniteltu putkipalkkirakenteena, jolloin siitä saatiin kevyempi. Suunnittelussa on pyritty huomioimaan valmistusystävällisen suunnittelun näkökohtia, joita esitellään työn teoriaosassa. Ristikkorakenteesta on tehty myös tarjouskuvat, joiden pohjalta valmistustarjoukset on pyydetty. Valmistuskustannusten lisäksi tarkemmassa tarkastelussa ovat suunnittelu- ja laskentakustannukset.

Energianmuuntimen valmistettavuuden kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli selvittää energianmuuntimen kaupallistamiseksi kannattavin valmistuskonsepti. Työssä esitettiin energianmuuntimelle kaksi mahdollista valmistuskonseptia; hitsattu rakenne ja tuotteen rungon valaminen. Tuotteen uuden rakenteen suunnittelu suoritettiin DFMA -projektin etenemisjärjestyksen mukaisesti. Uuden rakenteen suunnittelun tuloksena DFMA -projektille asetetut tavoitteet saavutettiin. Työssä valittiin rungon valamiseen soveltuvat valumenetelmät, joita ovat hiekkavalu, Lost Foam ja Replicast CS. Kappaleen valettavuudelle suoritettiin analyysi, jonka perusteella ennen diplomityön aloittamista suunniteltu valurunko ei ole valmistettavissa työssä esitettynä konstruktiona. Johtopäätöksenä rungon valamisesta todettiin, että valurunko on suunniteltava uudestaan huomioimalla diplomityössä esitetyt toimenpiteet valmistettavuuden parantamiseksi. Mikäli tuotekehitysprosessia ei jatketa valurungon sunnittelun osalta, valitaan hitsattu rakenne energianmuuntimen valmistuskonseptiksi.

Laserhitsattavan tuotteen suunnittelu

Tässä työssä tarkastellaan laserhitsattavan tuotteen suunnittelua ja sen tuotekehitykseen liittyviä tekijöitä. Tuotteen suunnittelua käsitellään valmistuksellisesta näkökulmasta, eli siitä, kuinka tuotteen suunnittelussa voidaan ottaa huomioon tuotteen valmistus- ja kokoonpanoystävällisyys. Laserhitsattavan tuotteen suunnittelua käsitellään myös tuotteen ominaisuuksien kannalta, eli kuinka lopullisesta tuotteesta saadaan mahdollisimman laadukas ja kilpailukykyinen. Suomen kaarihitsausosaaminen on kansainvälisesti korkealuokkaista, mutta laserhitsaus eroaa perinteisistä kaarihitsausprosesseista paljon. Kun laserilla hitsattavaa tuotetta suunnitellaan, ovat menetelmäkohtaiset suunnittelusäännöt erilaiset kuin kaarihitsauksessa. Laserhitsaus vaatii teknisesti pajalta enemmän, mutta se myös avaa uusia ovia tuotesuunnittelulle ja mahdollistaa tuotteita, jotka olisivat perinteisillä menetelmillä hankalia tai mahdottomia valmistaa. Oikein käyttöönotettuna laserhitsauksella voidaan päästä matalampiin valmistuskustannuksiin. Kustannustehokkaaseen tuotantoon päästäkseen täytyy kuitenkin ymmärtää tuotteen kustannusrakenne. Työn lopussa tarkastellaan ja vertaillaan perinteisen ja laserhitsatun tuotteen kustannuksia ja kustannusrakennetta.

Valmistusystävälliseen suunnitteluun liittyvän tuotetiedon hallinta voimaratkaisujen tuotesuunnitteluprosessissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli Wärtsilä Finland Oy:n tuottamien voimaratkaisujen valmistettavuuteen liittyvän tuotetiedon hallinnan kehittäminen. Kahden PLM -järjestelmä Teamcenteriin liitettävän sovelluksen, Multi-Structure Manager:n ja Manufacturing Process Planner:n, soveltuvuutta tavoitteen saavuttamiseksi arvioitiin. Työn toisena tavoitteena oli tuoda nykyisessä PLM-prosessissa erillisissä järjestelmissä hallittavaa tuotetietoa saman järjestelmän alle ja arvioida, millaista informaatiota sovellukset voivat tuottaa kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmälle. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta tuotteen elinkaaren hallinnan ja valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun yhtymäkohtien ja yhteisten tavoitteiden kartoittamiseksi sekä kohdeyrityksessä toteutettuja tuotetiedonhallinnan tehokkuus- ja virtaustehokkuusmittauksia tutkittavien sovellusten hyötyjen arvioimiseksi. Diplomityön tuloksena havaittiin, että tutkittujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistettavuuteen liittyvää tuotetietoa tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä toimintatavalla. Tutkituilla sovelluksilla havaittin olevan mahdollista tuottaa sellaista dataa, jota voidaan hyödyntää kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmässä. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että yhteen tietojärjestelmään integroitujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistusprosessikuvausten luontiin, ja sitä kautta valmistettavuuteen, liittyvää tuotetietoa keskimäärin 17 prosenttiyksikköä tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä järjestelmällä. Erityisesti virtaustehokkuusmittausten perusteella voidaan lisäksi todeta, että tutkittavilla sovelluksilla on nykyjärjestelmää parempi kyky mukautua tuoterakenteen muutoksiin. Manufacturing Process Planner ja Multi-Structure Manager-sovelluksilla voidaan todeta olevan ominaisuuksia, joiden avulla voidaan liittää kohdeyrityksen Product Specialists -tiimin DFMA:n liittyvää tietotaitoa osaksi kohdeyrityksen PLM-järjestelmää.

Tuotesuunnittelu direktiiviperustaisesti

Onnistuneen tuotekehitysprojektin läpivieminen vaatii huolellisen alkusuunnittelun ennen varsinaista tuotteen kehityksen aloitusta. Projektin läpiviemiseksi esitetään usein malleja joissa tuotekehitysprojektissa edetään yksi vaihe kerrallaan ja siirrytään seuraavaan vasta, kun edellinen on valmis. Tämän perinteisen mallin rinnalle on tullut DFMA-suunnittelu, jossa murretaan kommunikaatiomuuri suunnittelun ja valmistuksen väliltä ja useita vaiheita tehdään samanaikaisesta. Näin saadaan valmistus- ja kokoonpanoystävällisiä tuotteita, joilla tuotteesta saatava kate voidaan maksimoida samalla kun tuotteen laatua saadaan parannettua. Teknisen kehityksen lisäksi on tuotekehitysprosessissa erottamattomana osana direktiivien asettamien vaatimusten huomioon ottaminen. Jo lähes kaikissa tuotteissa on oltava CE-merkintä. CE-merkinnällä tuotteen valmistaja ottaa täyden vastuun siitä, että tuote täyttää sitä koskevien direktiivien asettamat vaatimukset vaatimustenmukaisuudesta. Direktiivien asettamat vaatimukset on hyvä tiedostaa jo tuotteen suunnittelun alkuvaiheista lähtien, jotta nämä osataan ottaa heti huomioon ja jälkikäteen tehtäviltä muutoksilta vältytään. Teknisten ratkaisujen lisäksi tuotteen dokumentoinnilla on suuri rooli vaatimustenmukaisuuden täyttämisessä. Tuotteesta tulee koota tekninen tiedosto, joka sisältää kaikki tarpeelliset dokumentit, joilla tuotteen vaatimustenmukaisuus voidaan todeta. Teknisen tiedoston vaatimukset on hyvä tiedostaa jo suunnittelun alusta lähtien, jotta tarvittavat dokumentit osataan kerätä projektin aikana tekniseen tiedostoon. Tässä työssä kehitettiin peltier-jäähdytin, jollaiselle asiakkailta saadun palautteen perusteella oli markkinoilla tarve. Jäähdyttimen suunnittelussa käytettiin DFMA:n keinoja yksinkertaistamaan kokoonpanoa. Jäähdyttimelle tehtiin vaatimustenmukaisuustarkastelu, missä tarkasteltiin peltier-jäähdytintä koskevien direktiivien asettamia vaatimuksia ja mitä asioita näiden vaatimusten täyttämiseksi tuli huomioida.

Modulaarisen sylinterin kokoonpanon automatisointi

Yrityksen harkitessa tuotteidensa kokoonpanon automatisoinnin implementointia, tulee automatisoitavan tuotteen kokoonpanon soveltuvuutta automaattiseen kokoonpanoon tutkia yksityiskohtaisesti. Tällöin mahdollisten investointien päätöksenteon tueksi suoritetaan usein automatisoinnin toteutettavuustutkimus. Tutkimuksen tavoitteena on arvioida tutkittavan tuotteen soveltuvuutta uuteen prosessiin, sekä arvioida ehdotetun järjestelmän suorituskykyä ja kannattavuutta. Ideaali tilanteessa yritys aloittaa tuotteen automatisoinnin toteutettavuustutkimuksen jo tuotteen tuotesuunnitteluvaiheessa, jolloin suuri osa tuotteet automatisointiin liittyvistä ongelmista voidaan havaita ja eliminoida mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. Työn tavoitteena oli tutkia Abloy Oy:n uuden avainpesätuotteen lukkosylinterin kokoonpanon automatisoinnin toteutettavuutta ja kannattavuutta. Työ toteutettiin tuotteen tuotesuunnittelunprosessin loppuvaiheessa, jolloin tuotteen kokoonpanon automatisointia vaikeuttaviin ominaisuuksiin voitiin vielä puuttua. Tutkimus perustui tuotteen soveltuvuuden tutkimisen osalta pääosin Geoffrey Boothroydin DFA -metodin periaatteisiin. Automaattisen kokoonpanon kannattavuutta tutkittiin yhteistyössä eurooppalaisten automaatiovalmistajien kanssa. Tutkimuksen avulla tuotteen kokoonpantavuutta pystyttiin parantamaan. Koonpantavuutta parannettiin yhdistämällä osa pienistä osista yhdeksi isommaksi kokonaisuudeksi. Lisäksi tuotteen kokoonpantavuutta edistettiin suunnittelemalla kokoonpanojigi kokoonpanon helpottamiseksi. Tuotteen automaattiselle kokoonpanolle löydettiin kaksi potentiaalista konseptia joiden pohjalta projektia aiotaan jatkaa tuotteen kokoonpanon automatisoimiseksi.

El Outsourcing en la dinámica de sistemas hacia mercados extranjeros

Este trabajo recopila literatura académica relevante sobre estrategias de entrada y metodologías para la toma de decisión sobre la contratación de servicios de Outsourcing para el caso de empresas que planean expandirse hacia mercados extranjeros. La manera en que una empresa planifica su entrada a un mercado extranjero, y realiza la consideración y evaluación de información relevante y el diseño de la estrategia, determina el éxito o no de la misma. De otro lado, las metodologías consideradas se concentran en el nivel estratégico de la pirámide organizacional. Se parte de métodos simples para llegar a aquellos basados en la Teoría de Decisión Multicriterio, tanto individuales como híbridos. Finalmente, se presenta la Dinámica de Sistemas como herramienta valiosa en el proceso, por cuanto puede combinarse con métodos multicriterio.

Estudo de casos de seleção dos materiais e processos para a fabricação de fuselagens

This work proposes a study on the materials selections and processes for the manufacture of aircraft and showing a methodology to reduce the manufacturing cost. The DFMA can be understood as a methodology that aims at reducing manufacturing and assembly costs and coupled with the increase of product quality through design simplifications. The most commonly material used in the manufacture of aircraft is aluminum alloys due to these possess great structural strength, good elasticity, and being stainless having a low specific weight (about 1/3 that of steel), reducing the weight of the aircraft. A case study in which an operation in the process of verifying the quality was generating unnecessary costs time / man for the company was also developed. The problem solution was simple, just removing the attachment process. It was found that the DFMA methodology is extremely important for the simplification of processes and projects, contributing to the reduction of manufacturing costs of aircraft