3D-instrumentointisuunnittelun implementointi venttiiliyhdistelmätuotantoprosessiin

Abstract

Työssä tutkitaan ja suunnitellaan Metso Automation Helsingin toimituskeskuksen venttiiliyhdistelmäkokoonpanon tuotantoprosessiin kustannustehokas 3D-intrumentointisuunnittelun toimintamalli sekä selvitetään nykyisessä toimintamallissa instrumentointikokoonpanon läpäisyaika ja kustannukset. Toimintamalli testataan koesarjalla ja selvitetään vaikutus yhdistelmäkokoonpanon läpäisyaikaan.

Kirjallisuustutkimuksen ja vertailuoppimisen perusteella määritetään 3D-instrumentointisuunnittelun ominaispiirteet sekä vaatimukset piensarjakokoonpanon ja digitaalisen koneenrakennuksen näkökulmasta. Nykytilaa analysoidaan kvalitatiivisten sekä kvantitatiivisten tutkimuksen menetelmillä.

Kirjallisuuteen perustuen luotiin 3D-instrumentointisuunnittelun tuotantomenetelmä asiakasohjautuvan yhdistelmäkokoonpanon tuotantoprosessiin. Instrumentoinnin tuotantomenetelmä toteutettiin varaudu–toteuta-verkostotoimintamallina. Instrumentointituotanto jaettiin volyymiperusteisesti kolmeen eri tuotekategoriaan: vakioinstrumentointipaneeleihin, moduulipohjaisiin instrumentointipaneeleihin ja projekti-instrumentointipaneeleihin. Koesarjan perusteella toimituskeskuksen instrumentointikokoonpanon läpäisyajan havaittiin olevan 14–43 prosenttia alkuperäisestä. Toimituskeskuksen loppukokoonpanon ennustettavuuden ja joustavuuden parantuminen sekä täydellisen tuoterakenteen luominen ovat merkittävimmät parannukset suunnitellussa toimintamallissa. Tuotantomenetelmän etuja havaittiin kokoonpanoprosessin parantumisen lisäksi instrumentointisuunnittelun, oston, myynnin ja varaston toiminnoissa.

3D-suunnittelun käyttöönotto instrumentointituotannossa mahdollistaa toimituskeskuksen tuotannon tehostamisen sekä ulottaa hyötyjä muille Metson Automationin sisäisille toiminnoille. Digitaalisen koneenrakennuksen laajentaminen lopputuotteiden 3D-mallintamiseen on edellytys tulevaisuuden suurille kehitysaskelille tuotantoteknologian parissa. Työssä esitetyt ja suunnitellut tuotannon parannusehdotukset auttavat Helsingin toimituskeskusta siirtymään haluttuun toimintatapaan. 3D-intrumentointisuunnittelun toimintamalli tukee tuotannon virtautuksen konseptia siirtämällä tuotantovolyymiä standardoimattomista tuotteista vakiotuotteisiin.

The purpose of this thesis was to examine and plan a cost effective operation model of 3D instrumentation design for the valve assembly production process at Metso Automation’s Helsinki Supply Center. The planned operating model was reviewed with test batch. Lead-time of existing operating model was analyzed and compared to lead-time of the planned operating model.

Literature review and benchlearning were used to identify and define the requirements for 3D instrumentation design, from the point of view of small batch assemblies and digital manufacturing. The current state was analyzed with quantitative and qualitative research methods.

On the basis of the literature review, it was possible to create a production method with 3D instrumentation design, for the customer-driven final valve assembly process. The production method was executed as the plan-for-capacity, execute-to-order network operating model. Instrumentation production is divided into three product categories: standard instrumentation panels, module based instrumentation panels, and project instrumentation panels. When instrumentation was handled as a component product the lead times of the Helsinki Supply Center’s instrumentation assembly were found to be 14–43 percentage of the current lead times. Improved predictability and production flexibility as well as the creation of a complete bill of material were the most significant improvements in the supply center’s final assembly process. Benefits of the new operating model could also be seen at instrumentation planning, purchasing, sales and warehouse operations.

Implementing 3D instrumentation design to the final assembly process of the Helsinki Supply Center makes it possible to improve the production process and also benefits other Metso Automation’s internal operations. Expanding digital manufacturing to the 3D modelling of end products is essential to further big development steps in the field of production technology. The improvement proposals listed in this thesis will help the Helsinki Supply Center’s final assembly process to move towards the desired state of production. The operating model of 3D instrumentation design will support the concept of production flow by moving production volume to standardized end products.