The application of artificial intelligence in PPC: a case study

Industry 4.0 has increased the research attention to apply artificial intelligence (AI) into production planning and control (PPC). The use of artificial intelligence in PPC for SMEs have in the past received mix reactions from researchers. This paper aims to explore this gap through a case study to review a Decision Support System (DSS) developed by integrating knowledge-based algorithm with a Simplified Drum Buffer Rope based PPC. Based on recent research development on application of Machine Learning (ML) in PPC, the possible activity areas where ML could potentially be further explored in the current DSS system is proposed

Bruk av lean produksjonsprinsipper og verdistrømanalyse for å forbedre materialflyt i en MTO komposittproduksjonsfasilitet

Hensikt Denne oppgaven har som hensikt å finne ut hvordan og hvor godt egnet «lean» produksjonsprinsipper og verdistrømsanalyse er for å forbedre materialflyt i en MTO-komposittproduksjonsfasilitet. Det defineres to oppgavemålsetninger og to forskningsspørsmål som har som hensikt å belyse og utrede hvordan case-bedriften kan oppnå forbedret materialflyt, i tillegg til å forbedre prestasjonsindikatorene produksjonsgjennomløpstid og WIP. Metode Litteraturstudie av lean produksjon med fokus på VSM, JIT («pull»), flaskehalsstyring og WLC. Et bedriftsstudie («case study») av en MTO-bedrift innen komposittproduksjon vil bli utarbeidet. Case-bedrift Case-bedriften denne oppgaven er skrevet i samarbeid med er en MTO-RBC- bedrift, som produserer deler av kompositt. Bedriften opererer i et forsvarsmarked hvor de har få, men store kunder. Ordrevinnende faktorer er kvalitet og leveringsdyktighet, mens ordrekvalifiserende faktor er pris. Det produseres 71 ulike komposittdeler til de to største prosjektene ved bedriften, som denne oppgaven tar for seg, mens totalt produksjonsvolum lå på 3900 deler i 2015. I løpet av 7 år, frem til 2022, skal produksjonen trappes opp til rundt 7000 deler per år. Én av de største utfordringene med komposittproduksjonen er at én del hører til én spesifikk verktøyform. Etter herdeprosessen skilles rutene til del- og verktøyform, slik at man er avhengig av timing mellom del- og verktøyformrute. Hovedutfordringen i produksjonen er lange og ustabile gjennomløpstider, som bidrar til at WIP hoper seg opp i produksjonen. Resultater I oppgavemål 1 foreslås det en «future state» VSM for case-bedriften hvor det blir fokusert på forbedret materialflyt, reduserte og stabiliserte produksjonsgjennomløpstider, og redusert og stabilisert WIP. Det er fullt mulig for case-bedriften å oppnå store forbedringer ved hjelp av VSM, selv om det også vil oppstå utfordringer underveis. De tre problemområdene som ble funnet gjennom bedriftsstudiet løses ved hjelp av de ulike retningslinjene for VSM. I forskningsspørsmål 1 generaliseres produksjonskarakteristikken som er benyttet for utarbeidelse av VSM. Det konkluderes med at VSM kan utnyttes enda bedre i det generelle tilfellet på grunn av de stabile gjennomløpstidene i dette tilfellet. I oppgavemål 2 vurderes det hvor egnet VSM, JIT (pull), flaskehalsstyring og WLC er for å forbedre prestasjonsindikatorene. Det konkluderes med at VSM og pull passer til en viss grad, mens flaskehalsstyring passer dårlig fordi man ikke finner en tydelig flaskehals. WLC er et verktøy som kan egne seg godt, men det burde undersøkes nærmere for å få det bekreftet. Under forskningsspørsmål 2 konkluderes med at lean-karakteristikkene har varierende egnethet ved denne type produksjon. Lean egner seg best for produksjonssystemer som produserer høy-volum standardprodukter, men case-bedriften kan likevel dra nytte av flere av metodene og karakteristikkene innen lean produksjon. Verdi En «future state» VSM basert på litteraturstudie og karakteristikk av case-bedrift blir utarbeidet. Denne modellen kan benyttes for alle bedrifter med lignende karakteristikk. For at tiltakene som blir foreslått i denne modellen skal kunne benyttes av et bredere spekter av bedrifter blir det også foreslått tiltak for en definert «generell» MTO komposittproduksjon. Det blir også vurdert hvorvidt VSM, pull, flaskehalsstyring, WLC, og ulike lean karakteristikker er egnet for denne typen produksjonsbedrift. Svakheter Litteraturstudiet dekker mange emner, noe som gjør at dybden innenfor hvert emne blir svekket. Det blir også brukt bare én case-bedrift i denne oppgaven. Det vil si at løsningene ikke nødvendigvis gjelder for andre bedrifter, selv ved noenlunde like produksjonskarakteristikker. Nøkkelord Lean , verdistrømanalyse, make-to-order , komposittproduksjon, just-in-time , pull , flaskehalsstyring, workload control

S-DBR design, implementation and critical evaluation using action research

This research aims to explore and bridge the contradicting views of both academic researchers and practitioners on Simplified Drum-Buffer-Rope (S-DBR). Having evolved from Drum-Buffer-Rope (DBR), S-DBR is the latest Make-To-Order (MTO) Production Planning and Control (PPC) solution introduced by Theory of Constraints (TOC) practitioners. Reviews by academics doubt the suitability of DBR as a PPC in MTO. Instead, Workload Control (WLC) is advocated as the most appropriate PPC application. The appropriateness of S-DBR in generic MTO environment is critically evaluated through theoretical arguments. This is followed by a real-life S-DBR implementation through action research (AR). The purpose is to capture practical knowledge on how S-DBR is reconfigured according to contextual requirements. It is found that previous reviews reduce DBR into a mere bottleneck or constraint rule. This ignores the buffer management concept, a critical concept in TOC applications. This research re-evaluates and advocates S-DBR, together with its three critical concepts: constraints management, buffer management, and load management, as an appropriate PPC in MTO environment. Although both S-DBR and WLC have different origins, they can be represented on a continuum of planning and execution with S-DBR on one end: light planning, heavy execution and WLC on the other end: heavy planning, light execution. The potential incorporation of buffer management in WLC implementation is also proposed and explored. Through AR cycles, an S-DBR solution is successfully redesigned to overcome contextual challenges such as high touch time, wandering bottleneck, and parallel machine route. It has also embedded informal practices, incorporating human roles, and is developed into a decision support system and communication platform. A year after implementation, this solution successfully exposed hidden resources, reduced operation cost by half, and facilitated senior management to empower shop floor personnel, recognising them as an integral part of the intervention solution

Proposta de sistemática para análise e gestão de capacidade de produção em empresas de manufatura considerando aspectos econômicos

Em um mercado competitivo e dinâmico, é fundamental que os sistemas de gerenciamento da produção direcionem seu foco cada vez mais no sentido da busca pela eficiência da gestão econômica. O conhecimento da capacidade produtiva de uma empresa impulsiona a tomada de decisões na busca pela otimização do desempenho operacional e aumento da lucratividade, permitindo o correto posicionamento da empresa em relação à sua demanda e à definição das melhores formas de atendê-la. A discussão teórica sobre capacidade e seus conceitos correlatos tradicionalmente gira em torno de uma conceituação técnica, que trata sobre as restrições físicas do sistema produtivo e abrange noções de volume e tempos de produção, porém não agrega a noção do valor econômico vinculado ao esforço produtivo que o processo pode gerar. Neste contexto, o presente trabalho foca no tema da análise e gestão de capacidade produtiva. Parte-se da lacuna identificada da falta de incorporação de elementos econômicos ao contexto dos estudos sobre capacidade produtiva e da inexistência de uma sistemática estruturada para esta finalidade, que integre as visões técnica e econômica em um modelo unificado. O objetivo principal desta dissertação é a proposição de uma sistemática que apoie a análise e a gestão da capacidade de produção de uma organização, com foco em aspectos econômicos. Para tanto, fundamenta-se na utilização do método de custeio das Unidades de Esforço de Produção (UEPs) como apoio à parametrização técnica e econômica do processo produtivo, bem como no uso de Programação Linear para a modelagem matemática do problema. A sistemática é validada com sua aplicação em um estudo de caso real, e os resultados confirmam a percepção de que um modelo que integra aspectos técnicos e econômicos para a gestão da capacidade produtiva é mais aderente à realidade de uma empresa moderna, e a contraposição destes aspectos permite uma gestão mais robusta da capacidade.In a competitive and dynamic market, it is imperative that the operations management systems focus increasingly on the pursuit of economic efficiency. The knowledge regarding the production capacity of a company thrusts the decision making process in the direction of operation performance optimization and the increase in profitability, allowing the company to position itself correctly facing its market and to find the correct way to meet its demand. The theoretical discussion regarding capacity and its related concepts traditionally revolves around technical definitions, that deal with physical restraints of the productive system and covers notions of volume and lead times, albeit not adding the notion of the economic value linked to the production effort the system can generate. In this context, the present work focuses on the theme of production capacity analysis and management. Starting from the identified gap of the lack of consideration of economic aspects in the context of production capacity studies and the absence of a structured model to this end, that merges the technical e economic view in a unified model. The main goal of this dissertation is to propose a systematic approach that supports an organization’s production capacity management and analysis, focusing on economic aspects. To that end, it builds on the application of the Unity of Production Effort method (UPE) to support the technical and economical standardization of the productive process, as well as the use of Linear Programming in the mathematical modelling of the problem. The systematic approach is validated through its application on a real case study, and the results confirm the perception that a model that integrates technical and economic aspects to capacity management is more adherent to the reality of the modern company, and the contraposition of said aspects allow for a more robust capacity management

Automated process modelling and continuous improvement.

This thesis discusses and demonstrates the benefits of simulating and optimising a manufacturing control system in order to improve flow of production material through a system with high variety low volume output requirements. The need for and factors affecting synchronous flow are also discussed along with the consequences of poor flow and various solutions for overcoming it. A study into and comparison of various planning and control methodologies designed to promote flow of material through a manufacturing system was carried out to identify a suitable system to model. The research objectives are; • Identify the best system to model that will promote flow, • Identify the potential failure mechanisms within that system that exist and have not been yet resolved, • Produce a model that can fully resolve or reduce the probability of the identified failure mechanisms having an effect. This research led to an investigation into the main elements of a Drum-Buffer-Rope (DBR) environment in order to generate a comprehensive description of the requirements for DBR implementation and operation and attempt to improve the limitations that have been identified via the research literature. These requirements have been grouped into three areas, i.e.: a. plant layout and kanban controls, b. planning and control, and c. DBR infrastructure. A DBR model was developed combined with Genetic Algorithms with the aim of maximising the throughput level for an individual product mix. The results of the experiments have identified new knowledge on how DBR processes facilitate and impede material flow synchronisation within high variety/low volume manufacturing environments. The research results were limited to the assumptions made and constraints of the model, this research has highlighted that as such a model becomes more complex it also becomes more volatile and more difficult to control, leading to the conclusions that more research is required by extending the complexity of the model by adding more product mix and system variability to compare results with the results of this research. After which it will be expected that the model will be useful to enable a quick system response to large variations in product demand within the mixed model manufacturing industry.EPSR

Proposta de simulação de sistema híbrido TOC-Lean

Num mundo em constante evolução, que obriga a uma rápida adaptação dos processos de produção das organizações governamentais, de forma a devolver ao cidadão um serviço de excelência, leva à necessidade de melhoria de fluxos de produção. Para isso, um sistema híbrido, contemplando a Teoria das Restrições (TOC) e Lean, poderá responder eficazmente. Neste sistema híbrido TOC-Lean, cruzam-se duas poderosas ferramentas de melhoria e de otimização de sistemas produtivos, abordando, através de uma vertente Lean, a procura dos desperdícios numa organização, assim como, a melhoria de espaços produtivos. Por outro lado, a TOC consegue direcionar uma organização, a gerir da melhor forma o seu sistema produtivo, com foco nos ganhos. Esta dissertação desenvolveu-se com base num sistema produtivo Make-to-Stock da Imprensa Nacional - Casa da moeda (INCM), S.A., onde, através da ferramenta Value Stream Mapping, foram identificadas oportunidades de melhoria no sistema de gestão da produção, na redução da quantidade de material em vias de processo, na redução do Lead Time e também na configuração do espaço de produção. Foi proposto um sistema TOC-Lean, de melhoria das oportunidades encontradas, através da construção de um modelo de simulação da linha de produção, que facultou a base para verificar um modelo de gestão da produção baseado na Drum-Buffer-Rope (DBR). Recorreu-se ainda ao mesmo modelo de simulação para estudar a alteração do tamanho de lote no sistema de gestão da produção atual em comparação à TOC. Neste sistema híbrido foi também utilizado o Systematic Layout Planning (SLP), de modo a estudar a configuração de espaço com oportunidade de melhoria, assim como a geração de configurações alternativas de modo a melhorar o fluxo de produção. Os resultados obtidos demonstraram melhorias, através da aplicação das ferramentas TOC e Lean, com recurso ao uso da simulação