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Productivity Improvement in Modern Manufacturing

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    INDUSTRial design    
Productivity Improvement in Modern Manufacturing
Asia Pacific Plant Management Magazine october – november 2015 Issue

High competition and rapid wage increases keep intensifying pressure on manufacturers to improve their productivity. In modern manufacturing sectors, less qualified are disappearing to be replaced by higher value-added ones. Those who are still working with traditional productivity concepts will find it hard to achieve goals that meet today’s customers’ expectations.

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Why does not the old-fashioned way of productivity improvement work for today’s demands? The quick answer is that the old concept worked well with human (labor intensive) production, but they may not work as well with machines and automation in modern production. It is obvious that you just cannot implement 5S concept with the robots, for example. So with this much change in the manufacturing environment, let’s see what the concepts for boosting you productivity should be.

New Definition of Productivity

As you and your colleagues might have heard about Industry 4.0 or 3-D printing technology, you should be aware that the concept of manufacturing will change dramatically in the near future. As an example, the concept of low-mix high-volume will likely disappear soon. With advanced-manufacturing technologies, manufacturers can boost productivity in a number of ways. They dramatically increase flexibility by making it feasible for manufacturers in some industries to offer customers the option to “have it your way.” Manufacturers can also make  products in small batches for a specific customer, adjust production lines in response to design changes, and even improve time to market by generating prototypes very quickly.

With these rapid changes in manufacturing technologies, the definition of productivity will also change according to the new concept of production. In the past, and even currently, line supervisors make a daily report to a manager by simply showing the outputs divided by the inputs to determine the basic productivity rate. The old-fashioned concepts used to boost productivity are mostly humancentered. People, especially line operators, have been educated and trained with concepts like 5S, PDCA, Kaizen, TQM and safety with the idea to reduce waste and cycle time in manufacturing.

However, the new concept of productivity will lie in all processes and steps involved in manufacturing. New ways of productivity will not come from producing maximum outputs (though you still wish to have that); they will come from producing what your customer needs, producing the exact quantity your customer needs, producing and delivering at the right time, and producing less rejected and scrapped product.

Technology-Based Productivity

Rapid advances in information technology, sensors, and nano-materials are dramatically lowering the costs of technology-based manufacturing processes. Productivity in the modern manufacturing world will come from shorter cycle times, close to zero waste, fewer maintenance hours, faster problem solving in all processes, and zero accidents and incidents that lead to down time. The following five technological tools have the greatest potential to influence the manufacturing landscape and improve productivity in the near future.

Additive Manufacturing: Commonly known as 3D printing, additive manufacturing processes create three-dimensional objects based on digital models by successively depositing thin layers of materials. Such processes are already starting to be used for making prototypes in some industries, including aerospace and automotive parts.

Autonomous Robots: A new generation of automation systems links industrial robots with control systems through information technology. New robotic and automation systems will be equipped with sensors and standardized interfaces.

Integrated Computational Materials Engineering (ICME): By creating computer models of products and simulating their properties before they are fabricated - rather than building and testing multiple physical prototypes - engineers and designers can develop products better, faster, and cheaper.

Digital Manufacturing: Virtualization technology can be used to generate complete digital factories that simulate the entire production process. Digital simulation can help engineers save time and money by optimizing the layout of a factory, identifying and automatically correcting flaws in each step of the production process, and modeling product quality and output.

The Industrial Internet and Flexible Automation: Manufacturing hardware can be linked together so that machines are able to communicate with one another and automatically adjust production based on data generated by sensors.

Conclusion

Manufacturing always changes with global trends, which are mostly driven by technology. As more advanced technology becomes more practical and disseminated throughout supply chains, big and small manufacturers, especially in emerging economies, will realize the significant benefits of productivity improvement from investing in technology. It is too early to grasp the comprehensive impact of these advanced technologies on the way we run our production. However, it is clear that they will radically redefine the way we improve productivity and the dynamics of competition in the  industry. Advanced manufacturing technologies will enable companies to manufacture in more productive ways.

現代のものづくりにおける生産性向上

今日、メーカーは、競争の激化や急速な賃金上昇により、生産性向上に迫られています。現代の製造業においては、より単純な作業は無くなる一方、より高付加価値な作業が増加しつつあります。従来型の生産性の概念に基づき事業を行っているメーカーにとっては、昨今の顧客要求への対応、及び目標の達成は難しいでしょう。

従来型の生産性向上手段では、今日の市場需要に対応出来ないのはなぜ
でしょうか?それは、即答すると、従来型の生産性の概念は、労働集約型の
生産活動に有効的でしたが、現代の生産活動における機械や自動化には
有効的ではないかもしれないからです。例えば、ロボットが5S活動を実践
する事が出来ないのは明確です。本記事では、大きく変化する現代の製造
環境において、生産性向上の概念はどうあるべきかについて考察します。

生産性の新定義

インダストリー4.0、または3D プリント技術について聞いた事があるかも
しれませんが、製造概念は、近い将来大きく変化するでしょう。例えば、少
品種大量生産は、近い将来無くなる可能性が高いでしょう。メーカーは、
先端製造技術を通し、いくつかの方法で生産性を向上する事が出来ま
す。メーカーは、これらの技術により、柔軟性を大きく高める事が出来、一
部の業界で事業を展開するメーカーは、顧客が求める生産オプションを
提供する事が出来ます。メーカーはまた、特定の顧客を対象とした製品
の少量生産や設計変更に合わせた製造ラインの調整を行う事が出来る
一方、製品のプロトタイプをより早く製作する事で、製品化までに要する
時間をより短縮する事が出来ます。

製造技術の急速な変化により、生産性の定義も、新たな製造概念に基づ
き変化するでしょう。ライン監督者は、過去、及び今日においても、基本
的な生産率を把握する為に、単にアウトプットをインプットで割った数字
が示された日ごとの報告書を上司に提出しています。従来型の生産性向
上概念は、主に作業者を中心に据えた概念でした。作業者、特にライン
オペレーターは、生産活動におけるムダやサイクルタイムを削減する為
に、5S、PDCAサイクル、カイゼン、TQMや安全性などの概念に基づいた
教育・研修を受けてきました。

しかし、新しい生産性の概念は、生産活動におけるあらゆる工程や段階
に関連するでしょう。生産性向上においては、最大限のアウトプットの実
現では無く、顧客が必要とする正確な生産量、適切な時期における生産・
納入、及び不合格品やスクラップ品の削減など、顧客のニーズに基づいた
生産活動がカギとなるでしょう。

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技術に基づいた生産性

今日、情報技術、センサーやナノ材料などの急速な進歩により、技術に基
づいた製造工程の構築に係るコストは大幅に下がっています。現代の生
産活動においては、より短いサイクルタイム、ほぼ完全なムダの排除、メイ
ンテナンスに係る時間の削減、あらゆる製造工程におけるより素早い問題
解決や、ダウンタイムにつながる事故の発生防止などが、生産性の向上に
つながるでしょう。以下は、近い将来、製造環境に影響し、生産性向上につ
ながる可能性が最も高い5つの製造技術です。

積層造形: 一般的には3D プリント技術として知られており、材料の
薄層をうまく積み上げて行く事で、立体物を水平に輪切りにした断面
データに基づき、三次元の立体物を制作します。積層造形は、航空宇
宙や自動車部品産業など、一部の産業においてプロトタイプの制作
にすでに導入されています。

自律ロボット: 情報技術により、産業用ロボットと制御システムをリン
クした次世代の自動化システムです。新しいロボティクス、及び自動
化システムは、センサー、及び標準インターフェースを伴うでしょう。
· 統合計算材料工学(ICME): 複数の物理的プロトタイプの構築・テ
ストを行うのでは無く、製造前に製品のコンピュータモデルを作成し、
特性のシュミレーションを行います。これにより、エンジニアや設計者
は、より優れた製品を、より早く低コストで開発する事が出来ます。

デジタル・マニュファクチャリング: バーチャリゼーション・テクノロジ
ーを駆使し、製造工程全体をシュミレーションした完全なデジタルフ
ァクトリーを構築します。エンジニアは、デジタルシミュレーションを
通し、工場レイアウトの最適化、製造工程の各段階におけるフロー
の明確化・自動調整、及び製品の品質やアウトプットのモデリングを
行う事が出来、時間とコストを削減する事が出来ます。

インダストリアル・インターネット、及びフレキシブルオートメーショ
ン: マニュファクチャリング・ハードウェアが相互にリンクする事で、機
械はお互いにつながり、センサーにより作成されたデータに基づき、
生産の自動調整を行う事が出来ます。

結論

生産活動は、主に技術により牽引される世界的な動向により常に変化し
ます。現代の生産活動では、より高度な技術が導入されており、サプライ
チェーン全体で普及しています。それゆえ、あらゆる規模のメーカー、特に
新興国のメーカーは、技術への投資が大幅な生産性向上へつながる事に
気付くでしょう。これらの先端製造技術の生産活動への導入による広範囲
な影響を把握するのは時期尚早です。しかし、これらの技術が、現代の生産
活動における生産性向上の手段や製造業における競争のダイナミクスを
根本から再定義するであろう事は明らかです。メーカーは、先端製造技術
を通し、より生産的な手段で生産活動を行う事が出来るでしょう。


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