Tuotannonohjauksen kehittäminen 3D-mallien avulla

ABSTRACT Development of production management utilizing 3D models The target company of this study was a steel structure company which manufactures and installs large steel frames for buildings and steel-bridge structures. This thesis examined how the production control of company can be developed using 3D models. Thesis was divided into three sections: 1) the theoretical foundation for study, 2) an analysis of the current state of the company, and 3) results and discussion from software testing regarding the future target stage. This work outlined the development proposals which the company should implement to achieve the future target state. A research problem was formatted with the help of questions of how production management can be developed using 3D models and whether it is possible for a company to gain a competitive advantage through these activities. Finally, the challenges of introducing new operating models was also considered. The research sought solutions to the development of an information flow which is essential to the production management of the target company, and thereby aimed to improve the quality and time delivery of information. The reliability of information and when it is received play key roles in production control and planning when allocating materials, capacity, and other resources to incoming orders. The company's challenge has been to provide production workshop with the necessary information for procurement and production management in a timely manner. This has led to an increased stock of raw materials and work in process. In addition, production control has been more about putting out fires than actual consistent control. The theoretical part of this study dealt with steel construction and production in general as well as site-to-workshop production control. Theory of production control examined the production control process, production control methods and control information systems more closely in order to get an idea of their relationship to the manufacturing process. This study also explored the functionality of 3D software from the perspective of production and project management. The current-state analysis was conducted through semi-structured thematic interviews which mainly involved the company's own staff. The interviews were also supported by documentation from past delivered projects. The study examined the manufacturing process of the company and production management with the help of the current state analysis and then compared the current state of the production with a projected goal, referred to as the future-state. Future state enabled to present practical development actions to create a new operating model for the company. To reach the future state, this work involved software testing for Tekla's 3D software, which was used to find new ways to control delivery projects. At present, the company does not utilize 3D models except to visualize the products, but the potential of 3D models is much greater. 3D models allow a company to create a virtual installation plan and installation sequence order, enabling the installation site to better inform the workshop about the needs of the site. This study provided new operational proposals and guidelines for implementation. Operating models will enable the company to better schedule material requirements for the workshop and for the site. The goal was to achieve more reliable information pipeline and to provide necessary installation parts for site just in time. Using these researched methods, the company will be able to free up committed capital from production and stock, reduce overall lead-time for projects, and become more competitive in the market.TIIVISTELMÄ Tuotannonohjauksen kehittäminen 3D-mallien avulla Tämän tutkimuksen kohdeyrityksenä toimi teräsrakennealan yritys, joka valmistaa ja asentaa suuria teräsrunkoja sekä terässiltakohteita. Tässä työssä tutkittiin, kuinka teräsrakenneyrityksen tuotannonohjausta on mahdollista kehittää 3D-mallien avulla. Työ jaettiin kolmeen osioon, joissa käsiteltiin työn kannalta oleellinen teoriaosuus, kuvattiin yrityksen nykytila ja lopuksi suoritettiin testausosio, sekä muodostettiin tulevaisuuden tavoitetila. Tähän työhön kuvattiin ne kehitysehdotukset, jotka yrityksen tulisi toteuttaa tavoitetilan saavuttamiseksi. Tutkimusongelmaa pohjustettiin kysymyksillä kuten, miten tuotannonohjausta voidaan kehittää 3D-mallien avulla ja onko yrityksen mahdollista saavuttaa näillä toimilla kilpailuetua. Lopuksi pohdittiin, mitä haasteita uusien toimintamallien käyttöönottoon voi liittyä. Tutkimuksella haettiin ratkaisuja kohdeyrityksen tuotannonohjauksen kannalta oleelliseen informaatiovirran kehittämiseen ja sitä kautta pyrittiin parantamaan tiedon laadukkuutta ja oikea-aikaisuutta. Tiedon luotettavuus ja oikea-aikaisuus ovat avainasemassa tuotannonohjauksessa ja -suunnittelussa, kun materiaaleja, kapasiteettia ja muita resursseja kohdistetaan saapuville tilauksille. Yrityksen haasteena on ollut hankintojen ja tuotannonohjauksen kannalta tarvittavan tiedon saaminen tuotantolaitokselle riittävän ajoissa. Tämä on kasvattanut materiaalivaraston arvoa ja lisännyt keskeneräisen työn määrää. Lisäksi tuotannonohjaus on ollut enemmän tulipalojen sammuttelua, kuin varsinaista johdonmukaista ohjaamista. Teoriaosuudessa käsiteltiin teräsrakentamista ja tuotantoa yleisesti, sekä työmaan ja konepajan välistä tuotannonohjausta. Tuotannonohjauksen osalta teoriaisuudessa käytiin tarkemmin läpi tuotannonohjausprosessi, tuotannonohjaustapoja ja ohjauksen tietojärjestelmiä, jotta saatiin käsitys niiden linkittymisestä valmistusprosessiin. Teoriaosuuden lopussa tutustuttiin 3D-ohjelmistojen toiminnallisuuksiin tuotannon- ja projektinohjauksen näkökulmasta. Nykytila-analyysi tehtiin puolistrukturoitujen teemahaastatteluiden avulla, johon osallistui yrityksestä valitut henkilöt. Haastatteluiden tukena käytettiin myös aiemmin toteutuneiden toimitusprojektien asiakirjoja. Työssä tutkittiin yrityksen valmistusprosessia ja sen ohjausta nykytila-analyysin avulla ja kuvattua nykytilaa verrattiin tulevaisuuden tavoitetilaan. Tavoitetilan avulla yritykselle pystyttiin esittämään konkreettisia kehitystoimia uuden toimintamallin luomiseksi. Tavoitetilan saavuttamiseksi tässä työssä tehtiin ohjelmistotestaus Teklan 3D-ohjelmistolle, jonka avulla etsittiin uusia toimintatapoja toimitusprojektien ohjaamiseen. Yritys ei ole pystynyt hyödyntämään 3D-malleja muuten, kuin tuotteiden visuaalisen tarkastelun tekemiseen, mutta 3D-mallien käyttöpotentiaali on tätä paljon suurempi. 3D-mallien avulla yrityksen on mahdollista tehdä virtuaalinen asennussuunnitelma ja asennusjärjestys, jonka avulla asennustyömaan on mahdollista informoida tuotantolaitosta työmaan tarpeista entistä tarkemmin. Tämän tutkimuksen tuloksina saatiin uudet toimintamalliehdotukset, sekä ohjeet niiden käyttöönottamiseen. Toimintamallien avulla yritys pystyy vastaisuudessa ajoittamaan materiaalitarpeet paremmin tuotantolaitokselle, ohjamaan tuotantoaan luotettavammalla informaatiolla, ja toimittamaan työmaalle asennusosia juuri oikeaan tarpeeseen. Näiden toimenpiteiden seurauksena yrityksen on mahdollista vapauttaa sitoutuvaa pääomaa tuotannosta ja materiaalivarastosta, lyhentää projektien kokonaisläpäisyaikaa sekä toimia kilpailukykyisemmin markkinoilla