Improvement of boiler design process and tools in recovery boiler sales : Process analysis and tool development approach

Abstract

Globalization and technological development are key drivers behind the intensification of international competition. Globalization expands markets and enables companies to improve competitiveness, for example by reducing design and manufacturing costs. Technological development forces companies to compete increasingly through speed and efficiency, as well as by improving their ability to respond to changing requirements. Intensified international competition drives companies to develop their internal processes in order to maintain and enhance competitiveness.

This thesis focuses on recovery boilers and the design process conducted during the sales phase. The sales phase design process is long and multi-stage, which creates opportunities to improve the overall sales process by reducing the lead time of design activities and thereby responding more effectively to customer requirements.

The objective of this thesis is to identify development opportunities in the design process by applying value stream mapping. The aim is to identify waste within the process and to evaluate how the lead time can be reduced. Value stream mapping was used to create a description of the current state of the process, which enabled assessment of the existing lead time and identification of waste. A future state was then defined by eliminating waste from the current state, providing guidelines for future process development. Data collection was mainly based on interviews, as quantitative process data was not available.

The study also focused on one specific waste area that could be influenced within the scope of the thesis. The selected development area was a conceptual development of a supporting tool aimed at reducing manual work in the creation of technical documentation.

The main waste types identified through value stream mapping were overprocessing, overproduction, and waiting. Overprocessing was observed in excessive iteration cycles and review activities. This was partly caused by overproduction, where technical data was generated at a level of detail exceeding the requirements of the current project phase. Waiting was caused by insufficient design rules, which interrupted the process while information was being sought, as well as by delays related to the availability of key resources.

As a result of the study, a tool supporting the design process was developed. The tool enables the automatic generation of the pressure part section of the equipment specification. It retrieves the required data from design calculation tools and transfers it into the specification template. By reducing manual work, the tool allows engineers to focus more on creative work and problem solving, while also reducing the number of errors in technical documentation

Globalisaatio ja teknologinen kehitys ovat keskeisiä tekijöitä kansainvälisen kilpailun kiristymisessä. Globalisaatio laajentaa markkinoita ja mahdollistaa kilpailukyvyn parantamisen esimerkiksi alentamalla suunnittelu- ja valmistuskustannuksia. Teknologinen kehitys puolestaan pakottaa yrityksiä kilpailemaan myös nopeudella ja tehokkuudella sekä parantamaan reagointikykyään. Kiristynyt kansainvälinen kilpailu ajaa yrityksiä kehittämään sisäisiä prosessejaan kilpailukyvyn ylläpitämiseksi ja parantamiseksi.

Tässä työssä perehdytään soodakattilaan ja sen myyntivaiheen aikaiseen suunnitteluprosessiin. Suunnitteluprosessi on pitkä ja monivaiheinen, minkä vuoksi se tarjoaa mahdollisuuksia kehittää myyntiprosessin kokonaisuutta parantamalla suunnitteluprosessin läpimenoaikaa ja vastaamalla siten paremmin asiakkaiden vaatimuksiin.

Työn tavoitteena on selvittää suunnitteluprosessin kehitysmahdollisuuksia hyödyntämällä arvovirtakartoitusta. Tarkoituksena on tunnistaa prosessissa esiintyvää hukkaa ja arvioida, miten läpimenoaikaa voidaan lyhentää. Arvovirtakartoituksen avulla muodostettiin kuvaus prosessin nykytilasta, jonka perusteella arvioitiin nykyistä läpimenoaikaa ja tunnistettiin siinä esiintyvät hukat. Tulevaisuuden tila määritettiin poistamalla nykytilasta hukkatekijöitä, ja sen tarkoituksena oli esittää suuntaviivat prosessin jatkokehitykselle. Datan keruu perustui pääosin haastatteluihin, sillä määrällistä prosessidataa ei ollut saatavilla.

Työssä keskityttiin myös yhteen tunnistettuun hukkakohteeseen, johon oli mahdollista vaikuttaa työn rajauksen puitteissa. Jatkokehityskohteeksi valikoitui prosessia tukevan työkalun konseptuaalinen kehittäminen, jonka tavoitteena on vähentää manuaalista työtä teknisten dokumenttien luonnissa.

Arvovirtakartoituksessa keskeisiksi hukkakohteiksi tunnistettiin yliprosessointi, ylituotanto ja odottaminen. Yliprosessointia havaittiin erityisesti liiallisissa iteraatiokierroksissa ja katselmuksissa, joita osaltaan aiheutti ylituotanto, eli teknisen datan tuottaminen liian tarkalla tasolla suhteessa kyseisen vaiheen vaatimuksiin. Odottamista aiheuttivat puutteelliset suunnittelusäännöt, jotka keskeyttivät prosessin tiedonhankinnan ajaksi, sekä avainresurssien saatavuuteen liittyvät viiveet.

Työssä kehitettiin suunnitteluprosessia tukeva työkalu, jonka avulla voidaan automaattisesti tuottaa laite-erittelyn painerunko-osuus. Työkalu hakee tarvittavan datan mitoitustyökaluista ja syöttää sen laite-erittelypohjaan. Manuaalisen työn vähentämisen ansiosta insinöörit voivat keskittyä enemmän luovaan työhön ja ongelmanratkaisuun, ja samalla dokumenteissa esiintyvien virheiden määrää voidaan vähentää.