Lean Manufacturing Applied to Production Ramp-up and Layout Improvement

Abstract

The global energy crisis, exacerbated by Russia’s invasion of Ukraine, has led to a political shift in Europe, with the European Commission’s plan, REPowerEU, aiming for fossil fuel independence by 2030. This has led to increased demand for heat pumps and efficient boilers, consequently increasing investment in electrification. Hence, the goal of this dissertation is to maintain and improve the Lean thinking and methodologies within an organization directly affected by the energetic crises: the thermotechnology industry, ensuring waste elimination and improving production indicators.The present dissertation shadows the work developed within an industrial organization and it is the combination of two sub-projects that aim to provide an overview of the implementation of Lean manufacturing in different phases of the development of an assembly line or cell and, therefore, should answer the research question established “What Lean methodologies can be applied during production ramp-up and layout improvement?”. Developed from the industrialization and production engineering team point of view, this dissertation urges from the need to improve the production ramp-up process of a new manufacturing line and, simultaneously, re-design the layout of another production section that will be relocated.A four-step action research strategy was followed, however, due to the internship’s short duration, just one investigation-action cycle was performed. At first, a theoretical background aimed to support the methods and tools used during this work and shed light on some concepts relevant for this work’s comprehension, such as Lean Manufacturing and Production Ramp-up.Concerning the ramp-up improvement project, obstacles such as task execution time greater than the time defined in balancing, lack of cadence, high incidence of defects, high testing time, and assembly difficulties were highlighted by a thorough analysis of both the product and the manufacturing line. Over the course of the project, the implementation of various actions made it possible to reduce the cycle time of bottleneck operators and testing time. Prompting a productivity improvement, Overall Equipment Efficiency (OEE) reflected an increase of 33%.The research mechanisms supporting the layout improvement of S881 were the data analysis and structured observation of the process, namely with Gemba walk sessions. The gathered information was displayed through a spaghetti diagram, where it was possible to identify the main wastes and suggest a new improved layout. With the new design, it will be possible to reduce the total area by 27%, which represents a considerable improvement in the product flow efficiency, overall contributing to a reduction in transportation waste.In summary, this dissertation provides an overview of the use of LEAN in the various stages of development of an assembly line or cell: the implementation stage (production ramp-up) and the continuous improvement stage (layout improvement).

O agravamento da crise energética global devido à invasão da Ucrânia, pela Federação Russa, levou a uma aceleração da transição energética. Nomeadamente, o plano daUnião Europeia, REPowerEU, procura a independência fóssil até 2030, uma meta ambiciosa que se traduz numa necessidade de mudança no setor energético. O consequente aumento da procura de bombas de calor e caldeiras mais eficientes tem levado muitas empresas a investir na eletrificação. Deste modo, o presente projeto pretende contribuir para a conservação do pensamento e das metodologias Lean numa indústria diretamente impactada pelas atuais dificuldades energéticas, através da eliminação de diferentes tiposde desperdício e a melhoria de indicadores de produção.O presente trabalho surge da necessidade de melhorar o processo de ramp-up produtivo de uma nova linha de montagem e, em paralelo, repensar o layout de uma secção em processo de realocação, numa organização industrial do setor da termotecnologia. Os dois sub-projetos, desenvolvidos no departamento de industrialização e engenharia de produção, pretendem mostrar uma visão geral da implementação do lean manufacturing em fases distintas de desenvolvimento de uma linha ou célula de montagem, e têm por objetivo responder à questão de investigação definida: «Quais as metodologias Lean que podem ser aplicadas ao ramp-up produtivo e à melhoria do layout?».Adotou-se a base metodológica de investigação-ação, no entanto, o período de duração do estágio apenas permitiu a realização de um ciclo da estratégia definida. Assim, a primeira etapa, focada numa revisão literária, visa sustentar as ferramentas utilizadas, e ainda definir conceitos essenciais à compreensão do trabalho, tais como: Lean Manufacturing e Production Ramp-up.No que diz respeito ao projeto de melhoria do ramp-up produtivo, uma análise pormenorizada do processo produtivo, bem como do produto permitiu reconhecer as principais dificuldades, nomeadamente o tempo de execução de tarefas superior ao tempo associado em balanceamento, a falta de cadência, a elevada incidência de defeitos, o elevado tempo de ensaio e as dificuldades de montagem. Seguiu-se a implementação de diversas ações que permitiram, no decorrer do projeto, reduzir o tempo de ciclo dos operadores gargalo e o tempo de testagem, de modo a melhorar a produtividade, refletindo-se num aumento do OEE em 33% e, consequentemente do output. Relativamente ao layout da S881 recorreu-se à observação participativa, designada-mente, através do método Gemba walk para um maior envolvimento no processo e uma concepção factual do mesmo, possibilitando a construção de um diagrama de spaghetti. Posteriormente, a realização de uma sessão de brainstorming no shop-floor, permitiu reunir dados para conceber um nova proposta de layout. Neste projeto foi proposto reduzira área total da secção em 27% e reduzir o desperdício por transporte desnecessário.Em suma, a presente dissertação demonstra, de forma generalizada, a implementação do Lean em linhas/ células de montagem que se distiguem pelos vários estágio de desenvolvimento. Por um lado, o ramp-up em fase de implementação e, por outro, a melhoria do layout numa fase de desenvolvimento caracterizada pela melhoria contínua.