Kestävän materiaalivirtakonseptin kehittäminen projektituotannossa

Abstract

Projektituotannossa suunnitellaan ja valmistetaan asiakkaan tilauksesta suuria, monimutkaisia ja usein uniikkeja kokonaisuuksia. Projektituotannolle on tyypillistä tuotteiden vaihtelevuus, tehtävien päällekkäisyys sekä toimittajien suuri lukumäärä. Nämä tekijät johtavat siihen, että toimitusketjun toimintojen välillä tarvitaan koordinointia materiaalien tehokkaan virtauksen saavuttamiseksi. Kokonaistoimittajat poikkeavat yleisemmistä materiaalitoimittajista. Projektituotteen valmistus on jaettu moduuleihin, ja kokonaistoimittaja vastaa moduulinsa valmistamisesta ja asentamisesta lopputuotteeseen. Projektituotannon materiaalivirtojen tutkimus on painottunut yksinkertaisten osien toimittajiin, jättäen kokonaistoimittajien materiaalivirrat vähemmälle huomiolle. Työn tavoitteena oli kehittää projektiyritykselle kestävä materiaalivirtakonsepti, joka sopii sidosryhmien vaatimuksiin, ja minimoi tarpeettoman materiaalihäviön sekä muun hukan. Ratkaisua tarvittiin erityisesti varastoinnin, materiaalinhallinnan, logistiikan sekä tiedonsiirron osalta. Nykytilassa on myös havaittu tarpeelliseksi löytää ratkaisu, jolla tasapainotetaan sidosryhmien ristiriitaisia etuja sekä vähennetään osapuolten opportunistista käyttäytymistä, huomioiden näiden kumppaneiden resurssit ja prioriteetit. Kokonaistoimittajat toimivat nykyään hyvin erilaisin toimintatavoin, ja ei-toivotut käyttäytymismallit halutaan saada näkyviksi, jotta niitä voidaan lieventää, ja prosesseja yhtenäistää. Tavoitetilassa prosessit olisivat suhteellisen standardoituja, mutta joustavia projektituotannolle ominaisten ennakoimattomien tapahtumien varalta. Työssä halutaan myös selvittää, miten eri konseptivaihtoehtoja voitaisiin arvioida, ja lopulta valita niistä paras. Työ toteutettiin suunnittelutieteellisenä tutkimuksena (eng. design science research), jossa tutkimuksen kohteena olivat kolmen sidosryhmän muodostamat materiaalivirrat. Sidosryhmät olivat projektiyritys, työmaan sisäiset logistiikkayritykset sekä kokonaistoimittajat, joista viimeisimmästä kerättiin empiirinen aineisto. Aluksi tutkimusympäristön nykytila selkeytettiin, ja materiaalivirtojen alustavat teemat selvitettiin käyttäen kirjallisuutta sekä ennen tämän työn aloittamista kerättyä sekundääridataa. Tämän jälkeen kokonaistoimittajien kokemuksia materiaalivirran nykytilasta selvitettiin kyselyn sekä ryhmähaastattelujen avulla, joista saatiin viitekehykseksi muodostettuun konseptiin käytännön vahvistusta. Empiirisen aineiston avulla etsittiin kokonaistoimittajien näkökulmasta materiaalivirtojen nyky- ja tavoitetilaa sekä konkreettisia kehityskeinoja tavoitteeseen. Tutkimuksen jokaisessa vaiheessa tuloksia ja viitekehystä kehitettiin hyödyntäen työpajoja, joihin osallistui tutkimusryhmän tutkijoita sekä muun muassa toimeksiantajan yhteyshenkilöitä. Tulokset paljastivat, että materiaalin saatavuus, joustavuuden ja suunnitelmien luotettavuuden tasapaino sekä yhteistyö ja projektiyrityksen tuki ovat sidosryhmien tärkeimmät tarpeet projektituotannossa. Tulosten perusteella tunnistettiin myös, että projektituotannon materiaalivirtojen tärkeimmät teemat ovat materiaalinhallinta, varastonhallinta ja logistiikka, tiedonsiirto, sidosryhmäyhteistyö, suunnittelu ja aikataulutus, muutosten hallinta sekä kestävyys. Tunnistettujen tarpeiden ja teemojen perusteella muokattiin kirjallisuuden perusteella muodostettua temaattista viitekehystä sidosryhmien tarpeista ja materiaalivirran teemoista nykyiseen muotoonsa. Työn tärkeänä tuloksena muodostettiinkin projektiyritykselle temaattinen viitekehys, jossa on keinoja vastata sidosryhmien olennaisimpiin tarpeisiin. Työssä arvioitiin myös mahdollisia tarvittavia muutoksia uuden konseptin käyttöönottoa varten. Työn tulokset toimivat perustana jatkosuunnitteluvaiheille meneillään olevassa kokonaiskehitysprojektissa. Projektiorganisaatiot voivat hyödyntää työssä muodostetun viitekehyksen periaatteita omassa toiminnassaan arvioidakseen ja kehittääkseen omia ulkoisia ja sisäisiä materiaalivirtojaan. Viitekehys tuo ilmi asioita, joihin jokaisen projektiyrityksen olisi hyvä keskittyä materiaalivirtojen osalta. Tutkimus täydentääkin aiempaa kirjallisuutta muun muassa tuomalla konkreettisia, operatiivisia keinoja materiaalivirtojen kehitykseen monimutkaisten systeemien osalta.

Project production is needed to produce large, complex products. Project production often involves designing a unique product to a customer's order, and production volumes are low. Project production is characterized by high product variability, overlapping tasks and a several suppliers. These factors mean that coordination between supply chain activities is required to achieve an efficient flow of materials. Turnkey suppliers are different from general material suppliers. The manufacturing of the project product is divided into modules, and the turnkey supplier is responsible for installing their module to the final product. Research of material flows in project manufacturing has focused mostly on suppliers of simple components, leaving the material flows of turnkey suppliers to a lesser extent. The thesis aims to develop a sustainable material flow concept for a project production that fits the requirements of the different stakeholders in the operational environment, and minimizes unnecessary material waste and other waste. The solution is particularly needed for storage facilities, material management, logistics and information transfer. In the current operations, it has also been identified that a solution is needed to balance the conflicting interests of the different stakeholders and to reduce opportunistic behavior, while taking into account the resources and priorities of these partners. Turnkey suppliers currently operate in very different ways, and there is a need to make undesirable behaviors visible in order to mitigate them and to harmonize processes. In the target state, processes would be relatively standardized, but also flexible due to the uncertainty that characterizes project production. The thesis also aims to explore how different concept options could be evaluated, and how could the best option ultimately be chosen. The research was carried out as design science research, which focused on the material flows of three stakeholders in project production. The stakeholders are the project company, the work site's logistics organization and the turnkey suppliers, the latest being which the empirical data was collected from. Initially, the current state of the research environment was clarified, and preliminary themes for material flow were identified with literature and previously collected secondary data. A questionnaire and small group interviews followed to explore the experiences of the turnkey suppliers on the current state of the material flow and to provide practical legitimacy for the framework. The empirical data helped to clarify the current and desired state of material flow from the turnkey supplier perspective, as well as concrete ways to make progress towards the target. At each stage of the study, the results and framework were developed utilizing workshops involving researchers from the research team, as well as the client's contact persons. The results revealed that the availability of materials, the balance between flexibility and reliability of plans, and the cooperation and support of the project company are the most important stakeholder needs in project production. The results also identified that the most important themes for material flows in project production are material management, inventory management and logistics, information transfer, stakeholder collaboration, planning and scheduling, change management and sustainability. Based on the identified needs and themes, the literature-based thematic framework of stakeholder needs and material flow themes was finalized to its current form. An important outcome of this thesis is the thematic framework for the project company, which includes ways to address the most relevant needs of stakeholders. The work also evaluated possible changes needed to implement a new concept. The results of this work will serve as a basis for further design in the ongoing development project. Project organizations can use the principles of the framework in their own operations to assess and develop external and internal material flows. The framework highlights the issues that each project organization should focus on in terms of material flows. The study complements the previous literature by providing concrete, operative tools for the development of material flows in complex systems.