Production Feedback Data for Tactical Production Planning: Insights from a Multiple Case Study

Abstract

Med fremskrittene innen Industri 4.0 og forbedret datainnsamling har industrien nå tilgang til et økende volum av data. Enkelte av disse dataene har potensial til å bli brukt til mye mer enn bare overvåking og rapportering. Dataene som samles inn fra produksjonsgulvet, kjent som produksjonsdata (PFD), kan spille en nøkkelrolle i å forbedre produksjonsplanlegging og -styring (PPC). Denne oppgaven undersøker rollen til PFD i å forbedre PPC innen ulike industrielle miljøer. Den utforsker hvordan masterdata og PFD blir samlet inn og benyttet i taktisk planlegging, identifiserer egenskapene til produksjonsplanleggingsmiljøer som påvirker datainnsamling og -bruk, samt gir en oversikt over typiske verktøy og systemer som brukes til taktisk planlegging. Studien har som mål å gi innsikt som kan forbedre taktisk planlegging og belyse potensialet for økt og alternativ bruk av PFD. Oppgaven har som mål å besvare flere forskningsspørsmål (RQ):

RQ1: Hva er utfordringene knyttet til masterdata i taktisk planlegging? RQ2: Hvordan kan produksjonsdata forbedre kvaliteten på taktisk planlegging? RQ3: Hvordan påvirker egenskapene til produksjonsplanleggingsmiljøet hvilke typer og mengder av produksjonsdata som blir samlet inn?

Et konseptuelt rammeverk er utviklet basert på eksisterende teori og litteratur, som gir en struktur for å undersøke hvordan PFD samles inn og brukes i ulike produksjonsmiljøer. Rammeverket inkluderer antakelser om forholdet mellom egenskapene i produksjonsplanleggingsmiljøet og innsamling og bruk av PFD, med fokus på faktorer som automatiseringsnivå og kundeordrens dekoplingspunkt (KODP). Deretter brukes en flercasestudie-tilnærming, som kombinerer kvalitative casestudier med strukturerte intervjuer. Åtte selskaper fra ulike industrier velges basert på deres KODP og automatiseringsgrad. Intervjuguiden, som utvikles gjennom en omfattende litteraturgjennomgang og konsultasjon med eksperter, dekker temaer knyttet til hovedområdene produksjonsplanlegging, PFD og masterdata. Dataene samles inn gjennom intervjuer utført via Microsoft Teams, og funnene analyseres ved hjelp av det konseptuelle rammeverket utviklet i studien.

Studien gir flere innsikter i produksjonsplanlegging. Funnene indikerer at hyppigheten av justeringer av produksjonsplaner varierer mellom respondentene, med at de fleste gjør ukentlige justeringer. Daglige justeringer er vanlige i høyt tilpassede miljøer, mens standardiserte miljøer justerer planer sjeldnere. Excel og ERP-systemer er de mest brukte verktøyene for taktisk planlegging. Selv om ERP-systemer ofte er viktige for planlegging, stoler mange respondenter også på Excel for sin fleksibilitet. Integrasjonen av spesialiserte verktøy praktiseres av noen respondenter, men dette kan også komplisere datastyring.

Funnene viser videre at de fleste selskaper i studien oppdaterer masterdata årlig eller noen få ganger per år. De primære årsakene til oppdateringer inkluderer tilgang til mer nøyaktige data og integrasjon av ny teknologi. Den opplevde nøyaktigheten av masterdata varierer, og kun 37,5% av respondentene oppfatter sine masterdata som nøyaktige eller svært nøyaktige. Dette fremhever et forbedringsområde, spesielt i svært manuelle og tilpassede miljøer som rapporterer lavere nøyaktighet. Funnene identifiserer flere utfordringer knyttet til masterdata i taktisk planlegging, slik som menneskelige feil, manuell datainntasting og begrensninger i ERP-systemer. Videre er funnene i samsvar med tidligere litteratur som antyder at sjeldne oppdateringer kan resultere i utdaterte masterdata. Den statiske naturen til disse masterdataene fanger ofte ikke opp sanntidsendringer på produksjonsgulvet. Studien indikerer at i automatiserte miljøer har hyppigheten av oppdateringer av masterdata liten innvirkning på nøyaktigheten av masterdata. Imidlertid rapporterer manuelle miljøer lavere datanøyaktighet, noe som kan indikere et mulig behov for hyppigere oppdateringer av masterdata.

Studien utforsker videre egenskapene til produksjonsplanleggingsmiljøene og deres innvirkning på innsamling og bruk av PFD. Flere antagelser testes ved hjelp av det utviklede konseptuelle rammeverket. Basert på funnene er et sett med påstander formulert:

Påstand 1: Det er en positiv korrelasjon mellom graden av standardisering og antallet PFD som fanges opp i produksjonsmiljøet. Når graden av standardisering øker, øker også antallet innsamlede PFD. I denne avhandlingen er begrepet 'standardisering' spesifikt definert av CODP. Påstand 2: Det er en positiv korrelasjon mellom graden av automatisering og antallet PFD som fanges opp i produksjonsmiljøet. Når graden av automatisering øker, øker også antallet innsamlede PFD. Påstand 3: Det er en negativ korrelasjon mellom ledetider og antallet PFD som fanges opp i produksjonsmiljøet. Når graden av leveringstider og prosesseringstider avtar, øker antallet innsamlede PFD. Påstand 4: Det er en positiv korrelasjon mellom antallet PFD som fanges opp i produksjonsmiljøet og bruken av PFD i taktisk planlegging. Når antallet innsamlede PFD øker, øker bruken av PFD i taktisk planlegging.

Studien har visse begrensninger, inkludert mulige restriksjoner på datainnsamling, ettersom respondentene var begrenset til å velge fra gitte svaralternativer. Det er også en risiko for feil i den manuelle analyseprosessen. Fremtidig forskning bør utvide funnene gjennom kvantitative studier. En dypere analyse av den innsamlede og benyttede PFD kan identifisere beste praksis og egnede teknologier for ulike produksjonsplanleggingsmiljøer. Økning av antall case og bruk av avanserte analytiske verktøy vil styrke robustheten av fremtidige resultater.

Avslutningsvis fremhever denne studien den viktige rollen som masterdata og PFD har i PPC. Den illustrerer hvordan egenskapene til produksjonsplanleggingsmiljøet påvirker datainnsamling og -bruk. Studien kan hjelpe selskaper med å forbedre sin produksjonsplanlegging.

With the advancements in Industry 4.0 and improved data capture, industries now have access to a growing volume of data. Some of this data has the potential to be utilized for much more than just monitoring and reporting. The data collected from the shop floor, known as production feedback data (PFD), can play a key role in improving Production Planning and Control (PPC). This thesis investigates the role of PFD in enhancing PPC within various industrial environments. It explores how master data and PFD are captured and used in tactical planning, identifies the characteristics of production planning environments that influence data capture and utilization, and provide an overview of typical tools and systems employed for tactical planning. The study aims to provide insights that can improve tactical planning and demonstrate the potential for increased and alternative use of PFD. The thesis aims to address several research questions (RQs):

RQ1: What are the challenges related to master data in tactical planning? RQ2: How can production feedback data improve the quality of tactical planning? RQ3: How do production planning environment characteristics influence which types and quantity of production feedback data being captured?

A conceptual framework is developed based on existing theories and literature, providing a structure to examine how PFD is collected and used in different production environments. The framework includes assumptions about the relationship between production planning environment characteristics and PFD capture and use, focusing on factors such as automation level and the Customer Order Decoupling Point (CODP). Next, a multiple case study approach is used, combining qualitative case studies with structured interviews. Eight companies from various industrial sectors are selected based on their CODP and automation level. The interview guide, developed through extensive literature review and expert consultation, covers topics related to the main areas of production planning, PFD, and master data management. Data is collected through interviews conducted on Microsoft Teams, and the findings are analyzed using the conceptual framework developed in the study.

The study reveals several insights into production planning. The findings indicate that the frequency of production plan adjustments varies across companies, with most making weekly adjustments. Daily adjustments are common in highly customized environments, while standardized environments adjust plans less frequently. Excel and ERP systems are the most used tools for tactical planning. While ERP systems often are important for planning, many companies also rely on Excel for its flexibility. The integration of specialized tools is also practiced by some respondents, but it can also complicate data management.

Master data management practices show that most companies in the study update master data annually or a few times per year. The primary reasons for updates include access to more accurate data and the integration of new technology. The perceived accuracy of master data varies, and only 37,5% of the respondents perceive their master data as accurate or very accurate. This highlights an area for improvement, especially in highly manual and customized environments that report lower accuracy. The findings identify a number of challenges related to master data in tactical planning, such as human error, manual data entry, and ERP system limitations. Furthermore, the findings align with previous literature suggesting that infrequent updates can result in outdated master data. The static nature of this master data often fails to capture real-time changes on the shop floor. This study indicates that in automated environments, the frequency of master data updates has minimal impact on the accuracy of master data. However, manual environments report lower data accuracy, indicating a potential need for more frequent updates to the master data.

The study further explores the characteristics of the production planning environments and their impact on the capture and utilization of PFD. Several assumptions are tested using the developed conceptual framework. Based on the findings, a set of propositions are formulated:

Proposition 1: There is a positive correlation between the degree of standardization and the number of PFD captured in the production environment. As the degree of standardization production increases, the number of captured PFD increases. In this thesis, the term 'standardization' is specifically defined by the concept of CODP. Proposition 2: There is a positive correlation between the degree of automation and the number of PFD captured in the production environment. As the degree of automation increases, the number of captured PFD also increases. Proposition 3: There is a negative correlation between lead times and the number of PFD captured in the production environment. As the degree of delivery lead times and processing lead times decreases, the number of captured PFD increases. Proposition 4: There is a positive correlation between the number of PFD captured in the production environment and the utilization of PFD in tactical planning. As the number of captured PFD increases, the utilization of PFD in tactical planning increases.

The study's limitations include potential constraints on data collection, as respondents were limited to selecting from given response options. There is also a risk of oversight in the manual analysis process. Future research should extend the findings through quantitative studies. A deeper analysis of the captured and used PFD can identify best practices and suitable technologies for various production planning environments. Increasing the number of cases and utilizing advanced analytical tools will enhance the robustness of future results.

In conclusion, this thesis highlights the essential role of master data and PFD in PPC. It illustrates how the characteristics of the production planning environment impact data capture and utilization. The study's findings can help companies improve their production planning.