Optimering av produktionsmängden i en industriell tillverkningsprocess

Abstract

This thesis was carried out on behalf of a leading global electronics company. The aim of the work was to investigate an automated and robotized production process and to plan optimization measures to increase production volume and reduce material waste. The process consists of four fully automated cells with one to two robots per cell and a common conveyor belt that connects the cells in a closed circuit. In recent years, the production line has experienced performance losses due to time-related wear and tear, varying component quality and inefficient movement sequences. An analysis of production data collected over a long period of time identified bottlenecks, unnecessary waiting times and disruptions in the flow. To enable a systematic evaluation, the work was carried out using several software programs, including the Visual Components simulation platform, the ABB RobotStudio robot programming environment, Autodesk Fusion 360 for 3D modelling, and GrabCAD for 3D slicing and prototype part manufacturing. These tools have enabled both virtual testing and practical validation of optimization proposals, including improved gripping tools, adjusted cycles and more efficient layout. Several future optimization opportunities have also been planned to use process simulation, but the work has also resulted in concrete improvements to existing sub-processes in production. The results show that the goals were achieved through increased production volume and reduced cycle time.

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av ett globalt ledande elektronikföretag. Syftet med arbetet var att undersöka en automatiserad och robotiserad produktionsprocess samt planera optimeringsåtgärder för att öka produktionsmängden och minska materialspill. Processen består av fyra helautomatiserade celler med en till två robotar per cell samt ett gemensamt transportband som cirkulerar mellan cellerna. Under de senaste åren har produktionslinjen uppvisat prestandaförluster till följd av tidsrelaterat slitage, varierande komponentkvalitet och ineffektiva rörelsesekvenser. Genom en analys av insamlad produktionsdata under en längre tidsperiod identifierades flaskhalsar, onödiga väntetider och störningar i flödet. För att möjliggöra en systematisk utvärdering har arbetet utförts med hjälp av flera programvaror, bland annat simuleringsplattformen Visual Components, robotprogrammeringsmiljön ABB RobotStudio, Autodesk Fusion 360 för 3D-modellering samt GrabCAD för 3D-slicing och tillverkning av prototypdetaljer. Dessa verktyg har möjliggjort både virtuell testning och praktisk validering av optimeringsförslag, inklusive förbättrade gripverktyg, justerade cykler och effektivare layout. Det har även planerats flera framtida optimeringsmöjligheter med simulering av processen, men arbetet har samtidigt resulterat i konkreta förbättringar av befintliga delmoment i produktionen. Resultaten visar att målen uppnåddes genom en ökad produktionsmängd och minskad cykeltid.

Tämä opinnäytetyö on tehty maailmanlaajuisesti johtavan teknologiayhtiön toimeksiannosta. Työn tarkoituksena oli tutkia automatisoitua ja robotisoitua tuotantoprosessia sekä suunnitella optimointitoimenpiteitä tuotantomäärän kasvattamiseksi ja materiaalihukan vähentämiseksi. Prosessi koostuu neljästä täysin automatisoidusta solusta, joissa on yksi tai kaksi robottia solua kohti, sekä yhteisestä kuljetushihnasta, joka yhdistää solut suljetuksi kierrokseksi. Viime vuosina tuotantolinja on kärsinyt suorituskyvyn heikkenemisestä, joka johtuu ajan myötä tapahtuneesta kulumisesta, komponenttien vaihtelevasta laadusta ja tehottomista liikesekvensseistä. Pitkän ajanjakson aikana kerättyjen tuotantotietojen analysoinnin avulla tunnistettiin pullonkaulat, tarpeettomat odotusajat ja häiriöt virtauksessa. Järjestelmällisen arvioinnin mahdollistamiseksi työ on suoritettu useiden ohjelmistojen avulla, muun muassa Visual Components -simulointialustan, ABB RobotStudio -robottiohjelmointiympäristön, Autodesk Fusion 360 -3D-mallinnusohjelmiston sekä GrabCAD -3D-viipalointiohjelmiston ja prototyyppiosien valmistuksen avulla. Nämä työkalut ovat mahdollistaneet sekä virtuaalisen testauksen että optimointiehdotusten käytännön validoinnin, mukaan lukien parannetut tartuntatyökalut, säädetyt syklit ja tehokkaamman layoutin. Prosessin simulointia hyödyntäen on suunniteltu myös useita tulevia optimointimahdollisuuksia, mutta työ on samalla johtanut konkreettisiin parannuksiin tuotannon nykyisissä osavaiheissa. Tulokset osoittavat, että tavoitteet saavutettiin tuotantomäärän kasvulla ja syklin keston lyhentämisellä.