Exploring the dynamics and financial impacts of overall equipment effectiveness in manufacturing department in automotive
Luolila, Eemeli (2021)
Luolila, Eemeli
2021
Tuotantotalouden DI-ohjelma - Master's Programme in Industrial Engineering and Management
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-03-17
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102262298
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202102262298
Tiivistelmä
Overall equipment effectiveness (OEE) metric has been described in literature for few decades and it has been kept as an important production performance metric. Its financial linkages have not been much studied and thus interest in metric’s financial linkages raised up. OEE is not previously measured in the case company. Aim of this master’s thesis is to create comprehensive picture of OEE’s dynamics and related financial effects in the case company’s manufacturing department.
Production system was explored by observations, interviews, and existing archives. This data was described with different process parts, as material flows, equipment and manual processes’ phases and structures, buffers and figures describing these relations and general process description. In this master’s thesis OEE is calculated in case company's car painting facility for few central equipment. OEE’s usability, parameters, definitions, equipment scope and different scenarios were analysed to describe OEE’s linkage to the production system. In addition to previous linkage, the aspects linking equipment OEE to the financial performance of the company were explored and analysed. Eventually most relevant observed costs were analysed in the situation where equipment formed bottleneck of the process.
Results support previous literature and suggest that original OEE is not metric without challenges in certain production environments. Its inability to divide backlog, starving and excess capacity in related production system from other performance losses is one critical drawback, which is important in evaluating causality of losses. Additionally, when equipment is not bottleneck, significant issue is related to OEE’s inability to provide information on individual losses as downtime duration and frequency, that is significant in contrast to buffers and other equipment, which were seen mostly defining losses effect on throughput regardless of the OEE’s measurement. Therefore, OEE cannot be used to value losses unambiguously in other than bottleneck process.
In general, OEE has links to costs due to decreasing throughput of the factory by limiting effective capacity of equipment, but also other loss categories cause different waste and losses as material and usage of valuable resources in fixing, which causes for example increased wages. In significantly energy consuming processes as in this case, energy usage was seen direct to loading time which made low effectiveness of equipment cause overall energy losses to increase. Results also describe production volumes relation to the costs linked with overall equipment effectiveness.
Overall equipment effectiveness metric still describes effectiveness of the equipment and by improving its weaknesses, it can be used to better allocate and target reasons behind decreased overall effectiveness of the equipment. According to results OEE has significant calculable financial effect in a bottleneck process. Financial effects of losses weakening OEE cannot be valuated unambiguously based on overall equipment effectiveness measurements. These production systems dynamics related issues should be considered when overall effectiveness metrics are implemented. Kokonaistehokkuuden (KNL) mittaria on kuvattu kirjallisuudessa muutaman vuosikymmenen ajan ja sitä on pidetty tärkeänä tuotannon suorituskyvyn mittarina. Sen taloudellisia yhteyksiä ei ole paljoa tutkittu, joten yleisen tehokkuuden arvioinnin rinnalle on noussut kiinnostus mitata laitteen kokonaistehokkuuden vaikutuksia taloudelliseen suorituskykyyn. Kokonaistehokkuutta ei ole aiemmin mitattu tutkimuksen kohteena olevassa yrityksessä. Tämän diplomityön tavoite on kuvata kokonaisvaltaisesti kokonaistehokkuutta, sen mittaamista ja sen taloudellisia vaikutuksia kyseisessä yrityksessä.
Tuotantojärjestelmää kartoitettiin havainnoimalla, haastatteluin ja olemassa olevien aineistojen perusteella. Sitä havainnollistettiin eri prosessin osien, kuten laitteiden ja manuaalisten prosessien keskinäisen kokoonpanon, välivarastojen ja materiaalivirtojen kuvauksella. Tässä diplomityössä laskettiin autotehtaan maalaamon muutamien keskeisten laitteiden kokonaistehokkuudet. Kokonaistehokkuuden mittarin käytettävyyttä, muuttujia, määritelmiä, laitteen rajausta ja useampia erilaisia tilannehahmotelmia analysoitiin kokonaistehokkuuden ja tuotantojärjestelmän välisen yhteyden ymmärtämiseksi. Lisäksi tätä tietoa hyödynnettiin yrityksen taloudelliseen suoriutumiseen vaikuttavien tekijöiden ja kustannusrakenteen analysoimiseksi ja yhdistämiseksi kokonaistehokkuuteen. Lopulta olennaisimmat tunnistetut kustannukset arvioitiin tilanteessa, jossa mitattava laite muodostuisi prosessin pullonkaulaksi.
Tulokset tukevat aikaisempaa tutkimusta aiheesta ja vahvistavat käsitystä siitä, että alkuperäisessä kokonaistehokkuuden mittauksessa on haasteita tietynlaisissa tuotantoympäristöissä. Mittarin kyvyttömyys erottaa materiaalivirran ruuhka, materiaalipula sekä ylimääräinen kapasiteetti tutkitussa tuotantojärjestelmässä muista nopeushäviöistä on merkittävä puutos, mikä on erittäin keskeistä häviöiden syy-seuraussuhteen ymmärtämisessä. Erityisesti muissa kuin pullonkaulaprosesseissa, mittari ei kykene erittelemään yksittäisiä häiriöitä häiriötaajuuden ja -keston mukaan, jolloin mittauksen antamasta lukemasta riippumatta voivat häiriöiden vaikutukset tuotannon läpimenoon erota huomattavastikin. Tällöin erityisesti välivarastojen ja muiden prosessin laitteiden tilanne suhteessa häiriöön on tuotannon läpimenon kannalta keskeistä, ei kokonaistehokkuus. Tästä johtuen kokonaistehokkuuden mittausta ei voida hyödyntää hukan arvon määrityksessä muissa kuin pullonkaulaprosesseissa. Yleisesti laitteen kokonaistehokkuuden taloudelliset vaikutukset liittyivät laitteen kapasiteetin laskun aiheuttamaan tuotannon hidastumiseen, palkkakustannuksiin, ja korjausresurssien kulutuksen lisääntymiseen. Merkittävästi energiaa tarvitsevassa tuotannossa, energian kulutus nähtiin suoraan verrannolliseksi tuotantoaikaan, jolloin energiakustannukset linkittyivät suoraan laitteiden kokonaistehokkuuteen. Tulokset kuvaavat myös eri tuotantovolyymien suhdetta kokonaistehokkuuteen liittyviin kustannuksiin.
Kokonaistehokkuuden mittari kuvaa heikkouksista huolimatta laitteiden kokonaistehokkuutta ja korjaamalla sen puutteita voidaan paremmin myös kohdentaa laskeneeseen kokonaistehokkuuteen johtaneita syitä. Tulosten perusteella kokonaistehokkuudella on merkittävä, arvioitavissa oleva kustannusvaikutus pullonkaulaprosessissa. Kokonaistehokkuutta laskevien häiriöiden kustannusvaikutusta ei muissa tilanteissa voida arvioida yksiselitteisesti kokonaistehokkuuden mukaan. Kuvattuja tuotantojärjestelmän dynamiikkaan liittyviä tekijöitä tulisi arvioida, kun kokonaistehokkuuden mittaria otetaan organisaatiossa käyttöön.
Production system was explored by observations, interviews, and existing archives. This data was described with different process parts, as material flows, equipment and manual processes’ phases and structures, buffers and figures describing these relations and general process description. In this master’s thesis OEE is calculated in case company's car painting facility for few central equipment. OEE’s usability, parameters, definitions, equipment scope and different scenarios were analysed to describe OEE’s linkage to the production system. In addition to previous linkage, the aspects linking equipment OEE to the financial performance of the company were explored and analysed. Eventually most relevant observed costs were analysed in the situation where equipment formed bottleneck of the process.
Results support previous literature and suggest that original OEE is not metric without challenges in certain production environments. Its inability to divide backlog, starving and excess capacity in related production system from other performance losses is one critical drawback, which is important in evaluating causality of losses. Additionally, when equipment is not bottleneck, significant issue is related to OEE’s inability to provide information on individual losses as downtime duration and frequency, that is significant in contrast to buffers and other equipment, which were seen mostly defining losses effect on throughput regardless of the OEE’s measurement. Therefore, OEE cannot be used to value losses unambiguously in other than bottleneck process.
In general, OEE has links to costs due to decreasing throughput of the factory by limiting effective capacity of equipment, but also other loss categories cause different waste and losses as material and usage of valuable resources in fixing, which causes for example increased wages. In significantly energy consuming processes as in this case, energy usage was seen direct to loading time which made low effectiveness of equipment cause overall energy losses to increase. Results also describe production volumes relation to the costs linked with overall equipment effectiveness.
Overall equipment effectiveness metric still describes effectiveness of the equipment and by improving its weaknesses, it can be used to better allocate and target reasons behind decreased overall effectiveness of the equipment. According to results OEE has significant calculable financial effect in a bottleneck process. Financial effects of losses weakening OEE cannot be valuated unambiguously based on overall equipment effectiveness measurements. These production systems dynamics related issues should be considered when overall effectiveness metrics are implemented.
Tuotantojärjestelmää kartoitettiin havainnoimalla, haastatteluin ja olemassa olevien aineistojen perusteella. Sitä havainnollistettiin eri prosessin osien, kuten laitteiden ja manuaalisten prosessien keskinäisen kokoonpanon, välivarastojen ja materiaalivirtojen kuvauksella. Tässä diplomityössä laskettiin autotehtaan maalaamon muutamien keskeisten laitteiden kokonaistehokkuudet. Kokonaistehokkuuden mittarin käytettävyyttä, muuttujia, määritelmiä, laitteen rajausta ja useampia erilaisia tilannehahmotelmia analysoitiin kokonaistehokkuuden ja tuotantojärjestelmän välisen yhteyden ymmärtämiseksi. Lisäksi tätä tietoa hyödynnettiin yrityksen taloudelliseen suoriutumiseen vaikuttavien tekijöiden ja kustannusrakenteen analysoimiseksi ja yhdistämiseksi kokonaistehokkuuteen. Lopulta olennaisimmat tunnistetut kustannukset arvioitiin tilanteessa, jossa mitattava laite muodostuisi prosessin pullonkaulaksi.
Tulokset tukevat aikaisempaa tutkimusta aiheesta ja vahvistavat käsitystä siitä, että alkuperäisessä kokonaistehokkuuden mittauksessa on haasteita tietynlaisissa tuotantoympäristöissä. Mittarin kyvyttömyys erottaa materiaalivirran ruuhka, materiaalipula sekä ylimääräinen kapasiteetti tutkitussa tuotantojärjestelmässä muista nopeushäviöistä on merkittävä puutos, mikä on erittäin keskeistä häviöiden syy-seuraussuhteen ymmärtämisessä. Erityisesti muissa kuin pullonkaulaprosesseissa, mittari ei kykene erittelemään yksittäisiä häiriöitä häiriötaajuuden ja -keston mukaan, jolloin mittauksen antamasta lukemasta riippumatta voivat häiriöiden vaikutukset tuotannon läpimenoon erota huomattavastikin. Tällöin erityisesti välivarastojen ja muiden prosessin laitteiden tilanne suhteessa häiriöön on tuotannon läpimenon kannalta keskeistä, ei kokonaistehokkuus. Tästä johtuen kokonaistehokkuuden mittausta ei voida hyödyntää hukan arvon määrityksessä muissa kuin pullonkaulaprosesseissa. Yleisesti laitteen kokonaistehokkuuden taloudelliset vaikutukset liittyivät laitteen kapasiteetin laskun aiheuttamaan tuotannon hidastumiseen, palkkakustannuksiin, ja korjausresurssien kulutuksen lisääntymiseen. Merkittävästi energiaa tarvitsevassa tuotannossa, energian kulutus nähtiin suoraan verrannolliseksi tuotantoaikaan, jolloin energiakustannukset linkittyivät suoraan laitteiden kokonaistehokkuuteen. Tulokset kuvaavat myös eri tuotantovolyymien suhdetta kokonaistehokkuuteen liittyviin kustannuksiin.
Kokonaistehokkuuden mittari kuvaa heikkouksista huolimatta laitteiden kokonaistehokkuutta ja korjaamalla sen puutteita voidaan paremmin myös kohdentaa laskeneeseen kokonaistehokkuuteen johtaneita syitä. Tulosten perusteella kokonaistehokkuudella on merkittävä, arvioitavissa oleva kustannusvaikutus pullonkaulaprosessissa. Kokonaistehokkuutta laskevien häiriöiden kustannusvaikutusta ei muissa tilanteissa voida arvioida yksiselitteisesti kokonaistehokkuuden mukaan. Kuvattuja tuotantojärjestelmän dynamiikkaan liittyviä tekijöitä tulisi arvioida, kun kokonaistehokkuuden mittaria otetaan organisaatiossa käyttöön.