Examining Levels of Automation in the Wood Processing Industry - A case study

Companies operating in the wood processing industry need to increase their productivity by implementing automation technologies in their production systems. An increasing global competition and rising raw material prizes challenge their competitiveness. Yet, too extensive automation brings risks such as a deterioration in situation awareness and operator deskilling. The concept of Levels of Automation is generally seen as means to achieve a balanced task allocation between the operators’ skills and competences and the need for automation technology relieving the humans from repetitive or hazardous work activities. The aim of this thesis was to examine to what extent existing methods for assessing Levels of Automation in production processes are applicable in the wood processing industry when focusing on an improved competitiveness of production systems. This was done by answering the following research questions (RQ): RQ1: What method is most appropriate to be applied with measuring Levels of Automation in the wood processing industry? RQ2: How can the measurement of Levels of Automation contribute to an improved competitiveness of the wood processing industry’s production processes? Literature reviews were used to identify the main characteristics of the wood processing industry affecting its automation potential and appropriate assessment methods for Levels of Automation in order to answer RQ1. When selecting the most suitable method, factors like the relevance to the target industry, application complexity or operational level the method is penetrating were important. The DYNAMO++ method, which covers both a rather quantitative technical-physical and a more qualitative social-cognitive dimension, was seen as most appropriate when taking into account these factors. To answer RQ 2, a case study was undertaken at a major Swedish manufacturer of interior wood products to point out paths how the measurement of Levels of Automation contributes to an improved competitiveness of the wood processing industry. The focus was on the task level on shop floor and concrete improvement suggestions were elaborated after applying the measurement method for Levels of Automation. Main aspects considered for generalization were enhancements regarding ergonomics in process design and cognitive support tools for shop-floor personnel through task standardization. Furthermore, difficulties regarding the automation of grading and sorting processes due to the heterogeneous material properties of wood argue for a suitable arrangement of human intervention options in terms of work task allocation.  The application of a modified version of DYNAMO++ reveals its pros and cons during a case study which covers a high operator involvement in the improvement process and the distinct predisposition of DYNAMO++ to be applied in an assembly system.

La construcción de sentido (‘sensemaking’) de un entorno estratégico turbulento por parte de los altos directivos: un estudio en una multinacional automotriz

Este artículo presenta los resultados de una investigación realizada al interior de dos contextos. Por un lado, el teórico, en el marco de uno de los discursos más relevantes en los campos de la estrategia organizacional, de la managerial and organizational cognition (MOC) y, en general, de los estudios organizacionales (organization studies): la construcción de sentido (sensemaking). Por el otro, el empírico, en una de las grandes compañías multinacionales del sector automotriz con presencia global. Esta corporación enfrenta una permanente tensión entre lo que dicta la casa matriz, en relación con el cumplimiento de metas y estándares específicos, considerando el mundo entero, y los retos que, teniendo en cuenta lo regional y lo local, experimentan los altos directivos encargados de hacer prosperar la empresa en estos lugares. La aproximación implementada fue cualitativa. Esto en atención a la naturaleza de la problemática abordada y la tradición del campo. Los resultados permiten ampliar el actual nivel de comprensión acerca de los procesos de sensemaking de los altos directivos al enfrentar un entorno estratégico turbulento.

BASS 4: a software system for ergonomic design and evaluation of working hours

OBJECTIVE: To extend an existing computer programme for the evaluation and design of shift schedules (BASS 3) by integrating workload as well as economic aspects. METHODS: The redesigned prototype BASS 4 includes a new module with a suitable and easily applicable screening method (EBA) for the assessment of the intensity of physical, emotional and cognitive workload components and their temporal patterns. Specified criterion functions based on these ratings allow for an adjustment of shift and rest duration according to the intensity of physical and mental workload. Furthermore, with regard to interactive effects both workload and temporal conditions, e.g. time of day, are taken into account. In a second new module, important economic aspects and criteria have been implemented. Different ergonomic solutions for scheduling problems can now also be evaluated with regard to their economic costs. RESULTS: The new version of the computer programme (BASS 4) can now simultaneously take into account numerous ergonomic, legal, agreed and economic criteria for the design and evaluation of working hours. CONCLUSIONS: BASS 4 can now be used as an instrument for the design and the evaluation of working hours with regard to legal, ergonomic and economic aspects at the shop floor as well as in administrative (e.g. health and safety inspection) and research problems.

Análise e melhoria de processo de pintura e vulcanização na Continental

A indústria automóvel é um dos setores mais exigentes do mercado global, por este motivo empresas como a Continental Mabor S.A, líderes de mercado, necessitam estar na linha da frente no que toca a programas de melhoria contínua e de uma gestão orientada para um crescimento rentável e sustentado. Nesta perspetiva, este estudo de dissertação tem como objetivo encontrar uma solução para a gestão de stock e FiFo (First in First out) de pneus em verde na supracitada empresa, situada em Lousado, Vila Nova de Famalicão. Este projeto de dissertação iniciou-se com uma análise e diagnóstico do processo produtivo do pneu, entre a Construção e a Vulcanização. Nesta análise, foi possível identificar vários problemas, sendo o mais crítico associado à logística interna de transporte do pneu “em curso”, de fabrico entre as fases do mesmo, Construção e Vulcanização. Devido a condicionantes estruturais e de organização, a logística interna de transporte entre estes dois sectores enfrenta estrangulamentos nos fluxos, a falta de espaço para acomodar o material em curso, problemas organizacionais de controlo e monitorização do processo produtivo, dificuldades de regulação do fluxo e localização dos carros de transporte dos pneus em verde. Face aos problemas detetados ao longo do estudo, foram analisadas várias soluções para a resolução ou minimização dos mesmos. Entre as soluções propostas salientam-se: o alargamento do sistema de transporte por tapetes rolantes GTC (Green Tire Conveying) a todos os módulos de construção. Esta solução diminui o fluxo de carros para a área da construção, descongestionando a zona próxima do sistema de carregamento automático GTAL (Green Tire Automatic Loading) na vulcanização. A implementação dum sistema Wi-Fi RFID, que permite identificar e localizar artigos em curso utilizando etiquetas inteligentes numa rede wireless, conseguindo melhorar a programação de produção e o respetivo sequenciamento. Sabendo também que a Continental se encontra numa fase de expansão, designada Projeto Route 17/20, as soluções propostas tomaram em consideração essa nova realidade futura. Assim, foram estudados e propostos novos layouts para esse atual processo. Nestes novos layouts, procurou-se uma reorganização dos processos de fabrico, bem como um redimensionamento dos espaços de parqueamento de carros de pneus verdes adequado aos volumes produtivos. De igual forma, adequou-se os espaços físicos à possível implementação de um sistema de FiFo de pneus em verde na planta fabril, quando concluída a expansão. Este trabalho de dissertação apresenta como vantagens diretas da sua implementação: gerar a menor perturbação no atual método de trabalho seguido na empresa; previsivelmente aumentar a eficiência do processo produtivo; potenciar o crescimento tecnológico programado pela empresa; e oferecer uma boa relação custo/benefício no investimento necessário. Como apreciação final, pode-se concluir que este estudo foi finalizado com sucesso, visto que as soluções propostas foram apreciadas positivamente pela Administração da Continental Mabor S.A. e estão correntemente a ser avaliadas pelo grupo.

Development of a platform for lean manufacturing simulation games

More than ever, the economic globalization is creating the need to increase business competitiveness. Lean manufacturing is a management philosophy oriented to the elimination of activities that do not create any type of value and are thus considered a waste. One of the main differences from other management philosophies is the shop-floor focus and the operators' involvement. Therefore, the training of all organization levels is crucial for the success of lean manufacturing. Universities should also participate actively in this process by developing students' lean management skills and promoting a better and faster integration of students into their future organizations. This paper proposes a single realistic manufacturing platform, involving production and assembly operations, to learn by playing many of the lean tools such as VSM, 5S, SMED, poke-yoke, line balance, TPM, Mizusumashi, plant layout, and JIT/kanban. This simulation game was built in tight cooperation with experienced lean companies under the international program “Lean Learning Academy,”http://www.leanlearningacademy.eu/ and its main aim is to make bachelor and master courses in applied sciences more attractive by integrating classic lectures with a simulated production environment that could result in more motivated students and higher study yields. The simulation game results show that our approach is efficient in providing a realistic platform for the effective learning of lean principles, tools, and mindset, which can be easily included in course classes of less than two hours.

Is ambient intelligence a truly human-centric paradigm in industry? Current research and application scenario

Based on the paper presented at the International Conference “Autonomous Systems: inter-relations of technical and societal issues”, organized by IET with the support of the Portuguese-German collaboration project on “Technology Assessment of Autonomous Robotics” (DAAD/CRUP) at FCT-UNL, Biblioteca da UNL, Campus de Caparica on 5-6 November 2009.

Product extension services deployment platform

Due to the progresses made in the branch of embedded technologies, manufacturers are becoming able to pack their shop floor level manufacturing resources with even more complex functionalities. This technological progression is radically changing the way production systems are designed and deployed, as well as, monitored and controlled. The dissemination of smart devices inside production processes confers new visibility on the production system while enabling for a more efficient and effective management of the operations. By turning the current manufacturing resources functionalities into services based on a Service Oriented Architecture (SOA), in order to expose them as a service to the user, the binomial manufacturing resource/service will push the entire manufacturing enterprise visibility to another level while enabling the global optimization of the operations and processes of a production system while, at the same time, supporting its accommodation to the operational spike easily and with reduced impact on production. The present work implements a Cloud Manufacturing infrastructure for achieving the resource/service value-added i.e. to facilitate the creation of services that are the composition of currently available atomic services. In this context, manufacturing resource virtualization (i.e. formalization of resources capabilities into services accessible inside and outside the enterprise) and semantic representation/description are the pillars for achieving resource service composition. In conclusion, the present work aims to act on the manufacturing resource layer where physical resources and shop floor capabilities are going to be provided to the user as a SaaS (Software as a Service) and/or IaaS (Infrastructure as a Service).

Risk of employing an evolvable production system

Nowadays manufacturing companies are facing a more challenging environment due to the unpredictability of the markets in order to survive. Enterprises need to keep innovating and deliver products with new internal or external characteristics. There are strategies and solutions, to different organisational level from strategic to operational, when technology is growing faster in operational level, more specifically in manufacturing system. This means that companies have to deal with the changes of the emergent manufacturing systems while it can be expensive and not easy to be implement. An agile manufacturing system can help to cope with the markets changeability. Evolvable Production Systems (EPS) is an emergent paradigm which aims to bring new solutions to deal with changeability. The proposed paradigm is characterised by modularity and intends to introduce high flexibility and dynamism at shop floor level through the use of the evolution of new computational devices and technology. This new approach brings to enterprises the ability to plug and unplug new devices and allowing fast reformulation of the production line without reprogramming. There is no doubt about the advantages and benefits of this emerging technology but the feasibility and applicability is still under questioned. Most researches in this area are focused on technical side, explaining the advantages of those systems while there are no sufficient works discussing the implementation risks from different perspective, including business owner. The main objective of this work is to propose a methodology and model to identify, classify and measure potential risk associated with an implementation of this emergent paradigm. To quantify the proposed comprehensive risk model, an Intelligent Decision system is developed employing Fuzzy Inference System to deal with the knowledge of experts, as there are no historical data and sufficient research on this area. The result can be the vulnerability assessment of implementing EPS technology in manufacturing companies when the focus is more on SMEs. The present dissertation used the experts’ knowledge and experiences, who were involved in FP7 project IDEAS, which is one of the leading projects in this area.

Vaneritehtaan hyötysuhteen parantaminen ja viilutuotannonohjauksen kehittäminen

Työn tavoitteena oli selvittää syitä vaneritehtaan raaka-aineen käytön hyötysuhteen heikkenemiseen sekä esittää ratkaisukeinoja hyötysuhteen parantamiseksi. Lisäksi tavoitteena oli tuotannonohjauksen kehittäminen viiluosastolla. Teoriaosassa tarkasteltiin kohdeyritystä ja tuotantoyksikköä, vanerin valmistusprosessia, vaneritehtaan hyötysuhteeseen vaikuttavia tekijöitä sekä hyötysuhteen laskemisen teoriaa. Lisäksi käsiteltiin asiakaslähtöisen toiminnan teoriaa, sekä tuotannonohjauksen teoriaa ja tuotannonohjaustapoja. Käytännönosa perustui haastattelututkimuksiin ja tuotannonraportointijärjestelmän tarkasteluun. Haastatteluiden avulla selvitettiin viiluosaston tuotannossa ja tuotannonohjauksessa ilmeneviä ongelmia. Tuotannonraportointijärjestelmän kautta tarkasteltiin tehtaan hyötysuhteen kehittymistä tuotantovaiheittain, sekä tutkittiin määrämittasahattavia mittoja ja määrämittasahauksen onnistumista. Tehtyjen tutkimusten perusteella etsittiin keinoja määrämittasahauksessa syntyvän hukan pienentämiseen, jolloin koko tehtaan hyötysuhde saataisiin paranemaan. Lisäksi esiteltiin keinoja tuotannonohjauksen selkeyttämiseen viiluosastolla. Työn lopuksi annettiin kehitysehdotuksia, joilla tehtaan hyötysuhdetta saataisiin edelleen paremmaksi ja tuotannonohjausta vastaamaan asiakaslähtöisen toiminnan periaatteita.

Pakkaustoimintojen kehittäminen painesuodattimien toimitusprosessissa

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää kustannustehokkaat paketointiratkaisut painesuodattimien vientitoimituksiin ja laatia näiden edellyttämä ohjeistus suunnittelijoiden käyttöön. Laaja markkina-alue ja kuljetuksen kannalta haastavat toimituskohteet tekevät painesuodattimien toimituslogistiikan ja pakkauskäytännön yhtenäistämisestä vaikean tehtävän. Lisäksi pakkauksia ja rahdin kuljetusta säätelevät monet lait, joiden välillä on suuria eroja maittain. Pakkaamiskustannuksista suurin osa sidotaan suunnitteluvaiheessa. Tästä syystä ohjeistus pakkaamisen tuotteille asettamista vaatimuksista on saatava kaikkien suunnittelutyötä tekevien käyttöön ja pakattavuus on otettava yhdeksi suunnittelukriteeriksi jo "tuotteen ideointivaiheessa. Kuljetuskokoonpanojen mittojen suunnittelussa on huomioitava kaikki kuljetusketjun vaiheet tehtaan lattialta asennuspaikalle. Tuotesuunnittelussa on syytä varautua useampiin erilaisiin purkuasteisiin. Toimituksissa pyritään kuitenkin yleensä kuljettamaan suodattimet mahdollisimman kokonaisina. Kuljetuspakkausten tulee täyttää niille asetetut vaatimukset, jotta vältytään vahingonkorvausseuraamuksilta ja saavutetaan haluttu toimitusvarmuus. Tämä tarkoittaa riittävää rakenteellista kestävyyttä ja tarvittavaa suojausta esimerkiksi korroosiota vastaan. Oikeaoppinen pakkausten merkintä ja dokumentointi pienentävät kuljetushävikkiä ja mahdollistavat oikea-aikaiset kuljetukset.

Tarkkoihin matkustajatietoihin perustuva hissiohjausjarjestelma

Työssä esitetään geneettisten algoritmien käyttöön perustuva hissiohjausjärjestelmä, jossa ohjauspaatosten tekemisessä hyödynnetään tarkkoja matkustajatietoja. Tämä hissiohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi muun muassa kohde-allokointiin perus-tuvassa hissijärjestelmässä, jossa matkustajat antavat hissikutsun yhteydessä kohde-kerrostietonsa. Esitetty ohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi ulkokutsun välittömään tai jatkuvaan allokointiin perustuvassa hissijärjestelmässä. Työn kirjallisessa osuudessa esitetään parannuksia aiemmin esitettyihin hissiohjausjärjestelmiin ja käydään läpi erilaisia kohde-allokointiin perustuvia hissijärjestelmiä. Työssä kuvataan uusi matkustaja-ohjaustapa, joka vähentää matkustajan tekemän hissikutsun välittömään palveluun liittyviä hissiohjausongelmia. Tarkkoja matkustajatietoja hyödyntämällä hissijärjestelmä kykenee sekä tarjoamaan matkustajille yksilöllistä palvelua että kuljettamaan matkustajia tehokkaasti.

Organisatorinen oppiminen - tapaustutkimus oppimisprosessien jännitteistä teollisuusyrityksessä

Organisatorinen oppiminen nähdään avainasemassa yrityksen kilpailukyvyn kehittämisessä. Aihepiiristä onkin tehty runsaasti tutkimusta, mutta edelleen näkemykset organisaation oppimisesta, oppimisprosessin luonteesta, tuloksista ja näihin vaikuttavista tekijöistä ovat moninaiset. Dialektisuus kuvaa sekä organisatorisesta oppimisesta käytyä keskustelua että oppimisprosessien luonnetta dynaamisina vastavoimien sävyttäminä organisaation kehitysprosesseina. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on lisätä ymmärrystä organisatorisesta oppimisesta tutkimalla oppimisprosesseihin sisältyviä jännitteitä. Mielenkiinnon kohteena on jännitteiden osallistuminen niin innovatiivista uudistumista ja sopeutuvaa kehittymistä kuin toiminnan vakiinnuttamista tavoittelevaan oppimiseen. Tutkimuksen kohteena on kaksi teollisuusyritystä, joista tiedonkeruu tehtiin teemahaastatteluin. Tutkimuksessa painottui suorittavan tason työntekijän näkökulma. Empiirisestä aineistosta konstruoitiin organisatorisia oppimisprosesseja tulkitsemalla yksilöiden ja organisaation oppimisen välistä vuorovaikutusta. Yrityksittäin konstruoidut oppimisprosessit rinnastettiin yritysten tavoiterakenteen kautta ja analysoitiin jännitteiden osallistumista oppimisprosessien etenemiseen organisaatioissa. Organisatoriset oppimisprosessit - sekä organisaatiota uudistava innovatiivinen ja kehittävä sopeutuva oppiminen että vakiinnuttava mukautuva oppiminen - näyttäytyvät tutkimuksen tulosten valossa erilaisten jännitteiden sävyttäminä. Tulokset osoittavat, että perinteisessä mekaanisessa organisaatiossa aikaisempien tutkimusten luontaisena pitämä vakiinnuttava ja mukautuva oppiminen ei ole ongelmatonta ja itsestään sujuvaa. Myös se on jännitteiden sävyttämä. Organisaation viralliset ja sosiaaliset rakenteet voivat mukauttaa yksilöiden toiminnan. Vakiinnuttavan oppimisprosessin etenemiseen osallistuu kuitenkin jännitteitä, joita syntyy ennen kaikkea työntekijöiden toiminnan ja asenteiden sekä yrityksen tuotanto- ja oppimistavoitteiden välisistä ristiriidoista. Tulokset antavat aihetta pohtia vakiinnuttavan oppimisen asemaa suhteessa uudistavaan ja kehittävään oppimiseen. Vakiinnuttavan oppimisen toteutuminen organisaatiossa pelkästään rakenteiden mukauttavalla voimalla voi heikentää organisaation mahdollisuuksia kehittyä ja uudistua. Työntekijöiden toimimista organisaation oppimisen agentteina ja uudistavan oppimisen käynnistäjinä voisi edesauttaa oppimista tukevin organisatorisin mekanismein, jotka edistävät työntekijöiden käsitteellistä oppimista ja jännitteiden hyödyntämistä vakiinnuttavassa oppimisprosessissa.

Tuotannonohjausjärjestelmän kehittäminen PK-yrityksessä

Työn tarkoitus on kehittää pk-konepajayrityksen tuotannonohjausta ja toteuttaa tuotannonohjausjärjestelmän hallittu käyttöönotto. Tavoitteena on parantaa yrityksen kapasiteetin hallintaa ja toimitusaikapitävyyttä sekä kehittää tuotannon päivittäisohjausta ja koordinointia. Työssä on sovellettu prosessijohtamisen kuvausmenetelmiä ja prosessin kehittämistyökaluja tuotannonohjausprosessin kehittämiseen ja tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönottoon. Lisäksi työssä on lähdekirjallisuuden avulla tutkittu eri tuotannonohjausperiaatteiden soveltuvuutta asiakasohjautuvaan joustavaan konepajatuotantoon. Työ on toteutettu kvalitatiivisena toimintatutkimuksena. Tuotannonohjausjärjestelmän käyttöönoton avulla on mahdollista kehittää tuotannon kapasiteetin ohjausta ja tuotannonkoordinaatiota. Tämä kuitenkin edellyttää tuotannonohjausprosessin kuvaamista sekä ohjaukseen osallistuvien henkilöiden roolien ja vastuiden selkeää määrittelyä. Erityisen kriittistä on saada koko organisaatio suhtautumaan muutokseen positiivisesti.

On the Efficiency of Alternatives in Process Plans

Process planning is a very important industrial activity, since it determines how a part or a product is manufactured. Process planning decisions include machine selection, tool selection, and cutting conditions determination, and thus it is a complex activity. In the presence of unstable demand, flexibility has become a very important characteristic of today's successful industries, for which Flexible Manufacturing Systems (FMSs) have been proposed as a solution. However, we believe that FMS control software is not flexible enough to adapt to different manufacturing system conditions aiming at increasing the system's efficiency. One means to overcome this limitation is to include pre-planned alternatives in the process plan; then planning decisions are made by the control system in real time to select the most appropriate alternative according to the conditions of the shop floor. Some of the advantages of this approach reported in the literature are the reduction of the number of tool setups, and the selection of a replacement machine for executing an operation. To verify whether the presence of alternatives in process plans actually increases the efficiency of the manufacturing system, an investigation was carried out using simulation and design of experiments techniques for alternative plans on a single machine. The proposed methodology and the results are discussed within this paper.

Grupos autodirigidos, la organización del siglo XXI y su aplicación en Colombia

Es evidente que en los últimos años, la estructura social, económica, política y tecnológica del mundo en general y de Colombia en particular ha cambiado en forma significativa. La crisis generalizadas de los modelos capitalista y socialista