Valmistuksen tehokkuus tarkoittaa ajantasaisia toimituksia ja tyytyväisiä asiakkaita

Nykyään valmistajilla on yhä useammin tilauksia, jotka edellyttävät eri asiakkaiden tarpeisiin räätälöityjä vaihtelevia ja pieniä tuotantoeriä. Eräkoot voivat vaihdella sadoista osista vain yhden osan työstöihin. Vaikka kaikki tehtaan koneet kävisivätkin tauotta, asiakkaat voisivat silti joutua odottamaan tilaamiaan osia. Suuria tuotantomääriä varten suunnitellut strategiat eivät toimi joustavuutta ja monimutkaista suunnittelua edellyttävien pienten tuotantomäärien kohdalla.

Nykyisessä valmistusympäristössä todellinen valmistustehokkuus edellyttää joustavuutta suurimman mahdollisen tuoton ja eri asiakkaille räätälöityjen tilausten toteutuksen välillä. Lopputulos ratkaisee: tuotteen ajantasainen toimitus ja tyytyväiset asiakkaat.

Laadunhallinta
Tuoton ja kysynnän välillä tasapainotellessaan valmistajien on huolehdittava tuotteen laadun varmistamisesta. Jos tuotteiden laatu ei ole tyydyttävä, tuotantoaikatauluihin on tehtävä äkillisiä muutoksia, aikaa ja rahaa kuluu ja toimitukset viivästyvät. Huolimaton suunnittelu aiheuttaa tuotannon keskeytyksiä, jolloin koneet joutuvat odottamaan joutilaina, kun taas keskeytyksestä johtuvien yllättävien ongelmien ratkaiseminen lisää koneistuspuolen työvoimakustannuksia.

Työkappaleen laatu valmistuksessa tarkoittaa yleensä osan mitoille ja pinnan viimeistelylle asetettujen vaatimusten täyttämistä. Tämän lisäksi laatua voidaan mitata myös toimitusten ajantasaisuutena, ja tätä mittaria voidaan kutsua prosessin laaduksi. Valmistajan on hallittava prosesseja, jotta suunniteltu tuotantoaika riittää tilattujen osien valmistamiseen ja niiden toimittamiseen asiakkaalle luvattuna aikana.




Asiakastyytyväisyys vs. tuottavuus
Konepajan koneet voivat käydä tauotta, mutta jos asiakkaat pettyvät kehnoihin toimituksiin ja lakkaavat ostamasta tuotteita, yritys kaatuu. Asiakkaiden pitäminen tyytyväisinä on ensisijainen tavoite, mutta pelkästään asiakastyytyväisyyteen keskittyminen voi haitata tuottavuutta. Valmistajan on ajateltava asiakasta mutta samalla tehostettava koneiden käyttöä, pystyttävä tuottamaan asiakkaan tilaamat osat sekä täyttämään laatuun ja toimitukseen liittyvät vaatimukset.

Lupaukset ja suunnittelu
Menestyksekäs valmistus edellyttää koordinoitua vuorovaikutusta useampien ryhmien välillä valmistusorganisaation sisällä. Yksi ryhmä lupaa asiakkaille tiettyjä tuloksia tilattujen osien hintaan, laatuun ja toimitukseen liittyen. Muita ryhmiä yrityksen sisällä ovat esimerkiksi suunnittelu-, osto-, konepaja- ja hallintohenkilöstö, ja näiden ryhmien tehtävänä on varmistaa lupausten pitäminen.

Eri ryhmät määrittelevät tehokkuuden eri tavoin. Työstöhenkilöstö haluaa optimoida yksittäiset työstöprosessit saadakseen parhaan mahdollisen tuloksen. Teknisen työstön ulkopuoliset ryhmät keskittyvät koko järjestelmän toiminnan tehostamiseen. Heidän analyyseissaan käsitellään muun muassa koneistuksen kokonaistehokkuutta (OEE) ja työvoiman tuottavuutta.

Tehokkuuden sydän
Jos valmistuksen tehokkuutta kuvattaisiin biologiasta tutuin termein, työstöprosessi olisi minkä tahansa tuotannon sydän. Vaikka kehon sydän onkin elintärkeässä roolissa, se ei toimi itsekseen. Se on osa järjestelmää, joka kattaa kaikki muut kehon osat sekä aivot.

Valmistavan teollisuuden sydän on siis työstötekniikka, ja sen kehona toimii muu organisaatio, kuten tekninen suunnittelu, liiketoimintasuunnittelu ja hallinto. Aivot ovat se henkilöstöryhmä, joka koordinoi kaikkia järjestelmän osia. Aivot eivät voi kuitenkaan noin vain päättää, että sydämen olisi pumpattava nopeammin verta. Eihän ihminenkään pysty säätelemään omaa sykettään pelkän ajatuksen voimalla. Samaan tapaan myös työstöprosessin hallinta edellyttää muutakin kuin rationaalisuutta.

Nykypäivän digitaalisen tekniikan ja teollisen esineiden internetin (IIoT) maailmassa ihmiset – etenkin nuoremmat – haluavat vastauksia ja selkeitä sääntöjä työstöprosessin hallintaan. Ikävä kyllä monissakaan tapauksissa rationaaliset säännöt eivät päde, ja työstössä esiintyvät yllättävät ongelmat on vain hyväksyttävä, niihin on reagoitava ja ne on ratkaistava.




Yllättävät ongelmat ja epäpätevät työntekijät
Täydellisessä maailmassa konepajatyötekijöillä olisi tarvittavat tiedot, taidot ja kokemus yllättävien työstöprosessin ongelmien ratkaisemiseen. Kuitenkin monet konepajojen omistajat valittavat riittävän osaavan työvoiman puutteesta. Vaikka koulutus tuntuisikin olevan ratkaisu osaamispulaan, osa konepajojen omistajista sanoo koulutusyrityksiään turhiksi, sillä työntekijät eivät suhtaudu myönteisesti uusien taitojen oppimiseen. Omistajien mukaan teknistä koulutusta tarjottaessa käy usein niin, että työntekijät uskovat tietojensa riittävän annettujen työtehtävien hoitamiseen ja että he eivät tarvitse lisäkoulutusta (katso kainalojuttu).

Kokonaisvalmistusaika
Konepajan tehokkuuden analysointi ja hävikin estäminen voivat lisätä työstöön käytettävissä olevaa aikaa ja siten myös joustavuutta ja kykyä reagoida asiakkaiden tarpeisiin. Osan valmistukseen kuluva kokonaisaika on usean eri toiminnon summa. Siihen kuuluvat todellinen työstöaika, työkalujen käsittely, työkappaleen käsittely, laaduntarkistukset, odottamattomat ongelmat, odotusaika, hallinnolliset tehtävät ja muut tehtävät.

Jotkut tehtävistä ovat pakollisia, eikä niitä voi sivuuttaa. Tällaisia ovat esimerkiksi työkalun vaihdot ja kappaleenkäsittely. Vaadittujen tehtävien lisäksi konepajoilla käytetään aikaa odottamattomien tilanteiden hoitamiseen. Näitä puolestaan ovat esimerkiksi suunnittelumuutokset, laatuongelmat ja puuttuvien työkalujen tai työkappaleen materiaalien odottaminen.

Eräällä konepajalla tarkasteltiin useampia osan työstöön kuuluvia tehtäviä selvitettäessä sitä, miten paljon aikaa kuhunkin tehtävään kuluu (kuva 3). Todellinen työstöaika oli 15 prosenttia tuotannon kokonaisajasta, kun taas asetuksiin ja odottamiseen kului neljännes ajasta. Odottamattomiin ongelmiin, kuten työkalujen puuttumiseen, niiden saatavuuden viivästymiseen tai selvästi liian pitkien lastujen aiheuttamiin tuotantokatkoksiin, kului toiset 25 prosenttia. Lyhentämällä odottamattomiin ongelmiin, asetuksiin, työkalujen käsittelyyn, odottamiseen ja hallinnollisiin tehtäviin kuluvaa aikaa todellinen työstöaika kasvoi 50 prosenttiin kokonaisajasta (kuva 4). Aiempaa pidempi aika toi konepajalle enemmän joustavuutta työstötoimintojen sovittamiseen eri asiakastöiden vaatimuksiin.







Odottamattomia vaikutuksia ajankäytön tehostamisesta
Edellä mainitun ajansäästöön tähtäävän tutkimuksen seurauksena eräs toinen konepaja pystyi kolminkertaistamaan koneiden karojen pyörimisajan. Silti konepajalla huomattiin, että osien tuotantomäärä ei kuitenkaan kolminkertaistunut.

Tarkemmassa tutkimuksessa selvisi useampia eri tekijöitä, jotka vaikuttivat tähän ilmiöön. Tärkeimpänä ongelmana oli se, että koneen ulkopuolella tapahtuva purseenpoisto oli laskettu alkuperäiseen prosessiaikaan. Ajansäästöön tähtäävissä hankkeissa todettiin, että purseenpoiston voisi suorittaa tehokkaammin itse koneessa. Kun sitten koneen ulkopuolella tehtävä purseenpoisto siirrettiin itse työstökoneeseen, karan kokonaiskäyttöaika kasvoi purseenpoiston verran. Tämä osoittaa, että yhdellä alueella saavutettu ajansäästö voi lisätä ajankäyttöä tai heikentää tehokkuutta toisella alueella.
Kannattaa siis muistaa, että toiminnallisia muutoksia tehtäessä on mietittävä koko valmistusprosessia. Oikean tasapainon saavuttaminen ei ole helppoa, eikä siihen ole yleisiä sääntöjä. Konepajoilla on vain mietittävä keinoja, joilla käytettävissä oleva aika saadaan hyödynnettyä mahdollisimman tehokkaasti.

Suunnitelmien muuttaminen
Tehokkuus ja joustavuus edellyttävät jatkuvaa mukautumista muuttuviin tuotantovaatimuksiin. Muutokset johtuvat yleensä ulkopuolisista tekijöistä, kun asiakas vaikkapa muuttaa tuotemalliaan tai vaadittujen osien määrää. Tällöin myös konepajan on muutettava omia suunnitelmiaan. Se voi kuitenkin sotkea konepajan kokonaissuunnitelman ja johtaa sekavaan reagointiin, mikä puolestaan häiritsee toimintaa entisestään.

Suunnittelun ollessa epämääräistä jotkut konepajat tuottavat työkappaleita täysin sattumanvaraisesti millä tahansa käytettävissä olevalla koneella. Tämä aiheuttaa vain lisää ongelmia ja voi johtaa ikävään noidankehään. Kun suunnittelussa alkaa olla ongelmia, ne voivat lisääntyä viruksen tavoin. Pienikin häiriö voi kasvaa hyvinkin nopeasti valtavaksi. Ihmiskehon virusten tavoin myös näiden häiriöiden taltuttaminen voi olla hankalaa.

Vapaa kapasiteetti yhtenä vaihtoehtona
Yksi toimiva tapa konepajan tehokkuuden ja joustavuuden lisäämiseen on vapaan työstökapasiteetin kasvattaminen. Ajatus vapaasta kapasiteetista on monille konepajoille vieras. Vaikka konepajojen talousosasto voi toki hyväksyä uuteen työstökapasiteettiin sijoittamisen, vaatimuksena on usein se, että uudet koneet eivät vain odota käyttämättöminä. Talouspuolella kone nähdään yhden tai kahden miljoonan euron (tai dollarin) sijoituksena, eikä siellä siksi ymmärretä, että vapaaksi kapasiteetiksi ostettu kone voi olla käyttämättömänä ja tavallisesti poissa tuotannosta. Silti sillä on tosiasiassa merkittävä rooli: se pitää asiakkaat tyytyväisenä ja on hyödyllinen apu joustavuuden varmistamisessa ja odottamattomia ongelmia ratkaistaessa.

Joissakin tilanteissa konepajat eivät hanki varakonetta vaan käyttävät omia laitteitaan niiden ylikuormittumiseen saakka. Tämän jälkeen he palkkaavat alihankkijan. Jos myös alihankkija kamppailee ylitöiden ja työvoimapulan kanssa, vastuu vain siirretään toisaalle. Konepajoja on hyvin vaikea saada vakuuttumaan vapaan kapasiteetin järjestämisestä, jos se tulisi vain harvakseltaan käyttöön.

Pitkät toimitusajat vs. toimitus ajallaan
Paine ajallaan tapahtuvasta toimituksesta voi pidentää todellista tuotantoaikaa. Jos valmistus kestäisi tavallisissa olosuhteissa viikon mutta asiakas haluaa ehdottoman varmuuden ajantasaisesta toimituksesta, konepaja voi määrittää kahden viikon toimitusajan saadakseen puskuria. Toisena esimerkkinä on vaikkapa tilanne, jossa asiakas haluaa yhden valmiin työkappaleen tiettyyn päivään mennessä. Tällöin konepaja saattaa aloittaa kahden työkappaleen valmistuksen saadakseen itselleen varakappaleen, jos ensimmäiselle osalle tapahtuu jotakin odottamatonta. Nämä hätävaraksi suunnitellut toimintatavat kuluttavat turhaan tuotantoaikaa, lisäävät kustannuksia ja todellisuudessa jopa pidentävät toimitusaikoja normaaleista.

Moniajokoneet vaihtoehtoina
Toinen, joskin kallis tapa lisätä konepajan tehokkuutta ja joustavuutta voi olla automaation käyttöönotto moniajokoneen ja palettijärjestelmän muodossa. Tällöin konepaja voi siirtyä automatisoidussa solussa yhdestä tehtävästä toiseen ja käyttää paletteja tulevien asetusten rakentamiseen ja tallentamiseen. Järjestelmän voi rakentaa moniajokoneen ympärille. Sen lähettyville sijoitetaan työkappalepaletit ja eri työkaluja sisältävä työkalumakasiini, ja tätä kaikkea käytetään robotiikan avulla. Päivävuorolaiset voivat valmistella koneen ja paletit eri osien valmistusta varten, kun taas yövuorolaiset vastaavat itse osien tuottamisesta. Ratkaisu on kuitenkin suhteellisen kallis, eikä kaikilla työpajoilla ole varaa tällaiseen investointiin.

Moniajokoneiden heikkoudet
Järjestelyn näkökulmasta moniajokoneiden heikkous liittyy tehtaille tyypilliseen käytäntöön, jossa koneet järjestetään pelkästään niiden toiminnan mukaan ja tehtaille rakennetaan esimerkiksi erillinen jyrsintä- tai sorvausosasto. Monissa tapauksissa koneet kannattaa järjestää soluiksi, joissa kullakin koneryhmällä on tiettyihin työkappaleryhmiin tai -perheisiin soveltuvat prosessiominaisuudet. Koneiden ryhmittely pelkän toiminnan mukaan myös kannustaa konepajan henkilöstöä näkemään oman roolinsa liian rajallisena. He voivat pitää itseään vaikkapa vain sorvin tai jyrsinkoneen käyttäjinä. Kun koneiden käyttäjät koulutetaan monipuolisesti eri konetyyppien käyttöön, konepaja pystyy joustavasti tasapainottamaan talon sisäistä osaamistaan.

Yhteenveto
Nykyään valmistusteollisuuden tehokkuudessa painotetaan asiakastyytyväisyyttä sekä parhaiden tapojen keksimistä osien työstöön. Valmistajien on tasapainoteltava toimitusvarmuuden ylläpitämisen ja tuottavuusvaatimusten välillä. Työstötoimintojen optimoinnin lisäksi valmistusyrityksissä on huomioitava osien ja prosessien laatu, koko valmistusprosessin näkökulmasta laaditut suunnitelmat sekä työstön osa-alueisiin käytetyn ajan jatkuva analyysi. Näin tehtäessä osien työstöön käytettävä aika voi lisääntyä huomattavasti ja konepajan toiminnasta tulee joustavampaa ja tehokkaampaa.

(Kainalojuttu)
Valmistuksen tehokkuuteen keskittyvän asenteen vahvistaminen
Valmistusstrategioiden kehittyminen tuo koneistajille lukuisia uusia haasteita. Pitkälle automatisoidut työstökoneet, intuitiiviset ohjelmistot ja huipputekniset lastuavat työkalut ovat vähentäneet koneistajien omin käsin tehtäviä työvaiheita. Ikävä kyllä tällä edistyneellä valmistusteknologialla on myös varjopuolensa, sillä sen myötä osa teollisuushenkilöstöstä tuntuu tyytyvän ”riittävän hyvään” pätevyyteen työssään.

Monet konepajojen omistajat ovat huomanneet tarjotessaan koulutusta joillekin työntekijöilleen, että työntekijät eivät ole motivoituneita ja kokevat omien taitojensa riittävän vaadittuihin työtehtäviin. Näillä työntekijöillä ei ole sitä asennetta, jota tarvitaan kasvuun ja edistymiseen uudessa valmistusympäristössä.

Belgiassa tätä asennetta kuvataan sanonnalla: ”Pöllölle ei kannata antaa kynttilää ja lukulaseja, jos se ei osaa tai halua lukea.” Yhdysvalloissa vastaava sanonta kuuluu: ”Hevosen voi taluttaa veden ääreen, mutta sitä ei voi pakottaa juomaan.” Riippumatta siitä, missä päin maailmaa ollaan, ihmisille voidaan antaa kaikki tarvittava tietyn tavoitteen saavuttamiseen, mutta vaivannäkö on turhaa, jos he eivät halua lähteä mukaan.

Nykyään useimmilla konepajoilla käytetään tehokkaita laitteistoja sekä työkalu- ja työstöohjelmia. Vastaavasti ihmisistä on tullut keskeinen osa valmistuksen tehokkuutta. Edistykseen tähtäävän asenteen lisäksi nykyään tarvitaan myös kykyä lukea työstöprosessia – ei tietokoneella, vaan seisomalla koneen vieressä kuuntelemassa ja tarkkailemassa prosessia.

Yleensä prosessi kyllä ilmaisee tilansa aivan kuin ihmiskehon sydän, jota kuuntelemalla selviää, onko kaikki kunnossa vai ei. Vastaavaa tietoa ei voi saada millään laskukaavalla. On ehdottoman tärkeä tietää, mitä on seurattava ja mitkä ovat toivottuja ominaisuuksia prosessiympäristössä. Seco tarjoaakin monenlaista teknistä koulutusta, työstötietoa ja tukea tätä varten. Kun konepajan työntekijöiden asenne on kohdallaan, Seco on valmiina auttamaan heitä oppimaan, soveltamaan tietojaan ja menestymään.

Tekijä:
Patrick de Vos, Secon konsultointipalveluiden liiketoimintakehityspäällikkö ja teknisestä koulutuksesta vastaava johtaja