Development of engine block manufacturing operating model

Abstract

Along with the move of Wärtsilä Finland Oy Vaasa area operations into the new Sustainable Technology Hub centre of product development and production, a new engine block manufacturing operation model regarding the casting and machining supply chain was needed to be developed. The model would need to enable successful operation in the changing context of the new Flow vision of manufacturing strategy, the new internal MTAC Large Component Manufacturing system capability, and the changing external supply chain operation environment, while pursuing overall business goals of improved lead time, total cost, and throughput.

To investigate, define and develop the new engine block manufacturing operating model, vast areas of interests would need to be covered. Many stakeholder functions should be consulted, and their potential contributions made use of. A common will amongst the stakeholders regarding the way of operating would need to be found. The specific development objectives and considerations would need to be identified and formed into a development plan, with a mapped scope of development work and defined steps of the development process to carry out.

To answer these needs, the thesis facilitated the starting phase of the development process. General meetings and a specifically structured workshop were arranged, to gain commitment and enable discussion of the starting point and the operating model’s needs for development. Useful knowledge and insight regarding the development needs were documented, and the initial development process plan was produced. Practical cooperative development activities were carried out in group working sessions, utilizing established creative techniques chosen by literature review, leveraging the participating stakeholders’ expertise. The needs for updating an existing out-of-date simulation model of the Wärtsilä internal manufacturing system were investigated, defined, and procured. The thesis results were gained via this multiple-research-methods approach.

The areas of interests, objectives, and general issues to consider during development, were mapped and identified as deemed relevant by the stakeholders via documentation of meeting discussions but mainly via the arranged workshop group working activity results. The identified matters were processed and formed into a Work Breakdown Structure, and later into an Activity Network Diagram, to define the needed preliminary development scope and steps. Group working sessions were facilitated regarding the prioritized machining model development stream. The machining model and its derived manufacturing process sequence for the MTAC Large CM system was preliminary defined. The simulation model was improved, and its structure and functionality updated accordingly, to match the up-to-date plans and process sequence for the manufacturing system. Literature review was carried out on the research approach related theory, and the used creative techniques. Also, on the design of manufacturing systems, pursued manufacturing process performance characteristics, relationships of process laws and factors, and the alternative approaches to process improvement regarding Lean and the Theory of Constraints.

The practical activities of the thesis process facilitated the initial phase of the development process for the new Flow Engine Block Manufacturing Operating Model. The thesis results provide an extensive description of the development needs identified by the stakeholders and the preliminary scope and steps defined for the development process. The new machining model development stream was put into motion, and via its results the machining model was preliminarily defined, enabling further definition of other operating model areas. The simulation model was updated to potentially work as an analysis tool for further decision making, regarding the machining models performance. The practical results of the thesis can be used as a starting point, and its researched theory as reference, and its descriptive findings as guideline, for carrying the operating model development process further in Wärtsilä’s internal processes past the thesis scope.

Wärtsilä Finland Oy:n Vaasan alueen toimintojen siirtyessä uuteen tuotekehityksen ja tuotannon keskukseen Sustainable Technology Hub:iin, syntyi tarve kehittää uusi moottorilohkojen valmistuksen toimintamalli, joka käsittäisi valamisen ja koneistamisen toimitusketjun. Toimintamallin tulisi mahdollistaa menestyksekäs toiminta uuden Flow -näkemyksen mukaisen valmistusstrategian, sisäisen MTAC Large Component Manufacturing -valmistusjärjestelmän kyvykkyyden, ja muuttuvan ulkoisen toimitusketjun operatiivisen ympäristön kontekstissa. Pyrkien samalla yleisten liiketoiminnallisten tavoitteiden saavuttamiseen koskien läpimenoaikaa, kokonaiskustannuksia, ja tuotantokykyä.

Moottorilohkojen valmistuksen toimintamallin tutkiminen, määrittäminen, ja kehittäminen edellyttää laajojen intressisalueiden kattamista. On konsultoitava monia sidosryhmätoimintoja ja hyödynnettävä heidän potentiaalisia kontribuutioita. Sidosryhmien yhteinen tahtotila koskien toimintatapoja tulisi löytää. Erityiset kehittämistavoitteet ja muut huomioitavat asiat tulisi tunnistaa ja muodostaa kehityssuunnitelmaksi, sisältäen kehitystyön kartoitetun laajuuden, ja kehitysprosessin määritetyt suoritettavat askeleet.

Vastatakseen näihin tarpeisiin, tutkielma fasilitoi kehitysprosessin aloitusvaiheen. Yleisiä tapaamisia ja yksi tarkoituksenmukaisesti suunniteltu työpaja järjestettiin, jotta saataisiin aikaan sitoutumista ja keskustelua kehityksen lähtökohdista ja toimintamallin kehittämistarpeista. Hyödyllistä tietoa ja näkemyksiä kehittämistarpeista dokumentoitiin, ja alustava kehitysprosessin suunnitelma luotiin. Käytännön yhteistoiminnallisia kehittämistoimenpiteitä toteutettiin ryhmätyöskentelysessioissa, hyödyntäen kirjallisuuskatsauksen perusteella valittuja vakiintuneita luovia tekniikoita, ja osallistuvien sidosryhmäläisten asiantuntijuutta. Wärtsilän uutta sisäistä valmistusjärjestelmää kuvaavan vanhentuneen simulaatiomallin kehitystarpeita tutkittiin, määritettiin, ja hankittiin. Tutkielman tulokset saatiin monitutkimusmenetelmällisen lähestymistavan kautta.

Sidosryhmien merkityksellisinä pitämät kehityksen intressialueet, kehityskohteet, ja yleiset huomioitavat asiat kartoitettiin. Osittain dokumentoimalla tapaamisissa käytyjä keskusteluja, mutta pääosin järjestetyn työpajan ryhmätyöskentelyaktiviteetin tuloksiin perustuen. Tunnistettuja asioita prosessoitiin ja niistä muodostettiin työnositus ja myöhemmin aktiviteettiverkkokaavio tarvittavan alustavan kehitystyön laajuuden ja prosessin askeleiden määrittämiseksi. Ryhmätyöskentelysessioita fasilitoitiin liittyen priorisoituun koneistusmallin kehitystoimiin, jonka myötä alustava koneistusmalli ja siitä johdettu valmistusprossisekvenssi MTAC Large CM -valmistusjärjestelmälle määritettiin. Simulaatiomallia paranneltiin ja sen rakennetta ja toiminnallisuutta päivitettiin vastaamaan sen hetkistä näkemystä valmistusjärjestelmästä ja -prosessisekvenssistä. Kirjallisuuskatsausta tehtiin tutkielman lähestymistapaan liittyvästä teoriasta, ja käytetyistä tekniikoista. Lisäksi käsiteltiin teoriaa liittyen valmistusjärjestelmien suunnitteluun, tavoiteltuihin prosessisuorituskyvyn piirteisiin, prosessilakien ja -tekijöiden välisiin suhteisiin, sekä Leanin ja Theory of Constraints:in vaihtoehtoisten jatkuvan prosessikehityksen lähestymistapoihin.

Tutkielman käytännön toimet fasilitoivat Flow -moottorilohkojen valmistuksen toimintamallin kehitysprosessin alkuvaiheen. Tuloksina tutkielma tuottaa kattavan kuvauksen sidosryhmien alustavasti tunnistamista kehitystarpeista, kartoitetusta kehityksen laajuudesta, ja määritetyistä kehitysprosessin askelista. Uuden koneistusmallin kehitystoimet käynnistettiin, ja sen tulosten myötä alustava koneistusmalli määritettiin, mahdollistaen muiden toimintamalllin alueiden tarkemman määrittelyn. Simulaatiomalli päivitettiin, jotta se voisi potentiaalisesti toimia analyysityökaluna päätöksen teon tukena, liittyen koneistusmallin suorituskykyyn. Tutkielman käytännön työn tuloksia voidaan hyödyntää jatkokehityksen lähtökohtana, käsiteltyä teoriaa suosituksina, ja kuvauksellisia löytöjä ohjenuorana, toimintamallin kehitysprosessia pidemmälle jatkettaessa Wärtsilän sisäisissä prosesseissa, tämän tutkielman laajuuden ulkopuolella.