Product-Oriented Layout in Basic Engineer-to-Order Companies: A Case Study of Framo Flatøy AS

Abstract

Materialhåndtering, som utgjør 20% til 50% av totale driftskostnader i inudstrien, kan potensielt reduseres med 10% til 30% ved å optimalisere produksjonslayouten. Layout innebærer plassering av maskiner og ressurser innenfor et spesifisert område. Material- håndtering omfatter alle aktiviteter knyttet til flytting og lagring av produkter i produk- sjonsprosessen. En god layout er derfor avgjørende for effektiv materialhåndtering. Det er avgjørende å tilpasse layouten til selskapets produksjonsstrategi og overordnede mål. Engineer-to-Order (ETO) er en produksjonsstrategi der produksjonen er kunde- ordredrevet, noe som innebærer at produksjonen først starter etter mottak av en kun- deordre. ETO-bedrifter produserer unike og ikke-standardiserte produkter som krever omfattende ingeniørarbeid før produksjonen kan igangsettes. Det finnes betydelig vari- asjon blant bedrifter klassifisert som ETO. Denne studien fokuserer spesifikt på Basic ETO-bedrifter, som kjennetegnes ved å ha mindre enn cirka 2000 ingeniørtimer per pro- dukt og selger færre enn 750 enheter per år. Basic ETO-bedrifter benytter vanligvis en funksjonell layout, som er en prosessorientert layout der maskiner med lignende pros- esser er plassert i samme område. Denne studien undersøker potensialet for hvordan Basic ETO-bedrifter effektivt kan utnytte en produktorientert layout. En produktorien- tert layout organiserer maskiner og ressurser i rekkefølge i henhold til operasjonene som kreves for å produsere et produkt. Denne type layout brukes hovedsakelig av bedrifter som produserer i store volumer med få variasjoner Det er begrenset litteratur om praktisk implementering av produktorientert layout i Ba- sic ETO-bedrifter. Det er imidlertid en mulighet for at en produktorientert layout kan redusere ikke-verdiskapende arbeid og total gjennomløpstid i Basic ETO-bedrifter. Brun- voll AS har vist at det er mulig å oppnå suksess med en slik layout. På grunn av disse utfordringene er de interessert i å utforske gjennomførbarheten og potensielle fordeler ved å implementere en produktorientert layout i deler av deres produksjon. Layoutmetoder bidrar til å foreslå forbedringer av eksisterende layouter eller imple- mentere en ny layout. Det er omfattende litteratur som undersøker hva som gjør en layout effektiv, og to kjente metoder er Systematic Layout Planning (SLP) og Production Flow Analysis (PFA). Disse layoutmetodene er effektive i standardiserte produksjonsmiljøer, men de ser ut til å bringe med seg noen utfordringer i mer komplekse produksjons- miljøer med høy grad av tilpasning, som ETO-bedrifter. Den eksisterende litteraturen om layoutmetoder adresserer i liten grad de unike utfordringene ETO-bedrifter møter, som variasjoner i kundespesifikasjoner og kompleks produksjon. Dette synliggjør et gap i litteraturen om layoutmetoder.

Denne studiens forskningsmål er derfor å utforske gjennomførbarheten og de potensielle fordelene ved å implementere produktorientert layout i Basic ETO-bedrifter. For å nå dette målet vil følgende forskningsspørsmål (FS) bli undersøkt: FS1: "Hvilken kunnskap finnes om produktorientert layout i Basic ETO-bedrifter?" FS2: "Hva er implikasjonene av å bruke en produktorientert layout i Basic ETO bedrifter, inkludert fordeler og ulemper?" FS3: "Hvordan kan Basic ETO-bedrifter effektivt bruke produktorientert layout i sine produksjonsfasiliteter?" FS1 ble adressert gjennom en litteraturgjennomgang og intervjuer med representanter fra to Basic ETO-bedrifter. Hensikten med litteraturgjennomgangen var å avdekke eksis- terende kunnskap om bruk av produktorientert layout i Basic ETO-bedrifter. Intervjuene ga ytterligere innsikt fra praksis. En casestudie ved Framo Flatøy AS ga grunnlag for å besvare FS2 og FS3. Denne casestudien ble utført for å undersøke de potensielle imp- likasjonene av å implementere en produktorientert layout i Basic ETO-bedrifter, og for å foreslå en generell layoutmetode. Litteraturgjennomgangen avdekket begrenset kunnskap om produktorientert layout i Ba- sic ETO-bedrifter. Det er imidlertid noen praktiske eksempler på at bedrifter har lykkes med å bruke en form for produktorientert layout der alle nødvendige ressurser for å pro- dusere en viktig produktgruppe er plassert i rekkefølge. Selv om det ligner på det som i litteraturen ofte omtales som linjelayout, avviker det litt fra den teoretiske beskrivelsen av linjelayout i litteraturen. I litteraturen er linjelayout beskrevet som et oppsett der pros- essene for et spesifikt produkt er plassert i rekkefølge, med ressurser dedikert utelukkende til det produktet. Dette prinsippet brukes også i praksis, men forskjellen er at ressursene i denne linjen også brukes i produksjon av andre produkter. Resultatene av casestudien indikerer flere implikasjoner av å implementere en produk- torientert layout i Basic ETO-bedrifter. Den produktorienterte layouten som foreslås i casestudien er en form for linjelayout hvor grupper av ressurser er plassert slik at man oppnår en mer strømlinjeformet materialflyt fra start til slutt. Disse gruppene ble ref- erert til som soner. Sonene ble definert basert på ressurser som vanligvis brukes etter hvernadre, med sikte på å minimere den totale avstanden som komponenter transporteres under produksjon. Dette viser potensielle gevinster ved å bruke produktorientert layout i Basic ETO-bedrifter. I tillegg til besparelser i materialhåndtering, vil de reduserte avs- tandene sannsynligvis innebære kortere ledetider, forbedret kommunikasjon og forenklet produksjonsplanlegging. For å oppnå en vellykket implementering av en produktorientert layout i en Basic ETO- bedrift er en vesentlig faktor å ha ett produkt eller produktfamilie som kan klassifiseres som strategisk viktig. Hvilket produkt som er strategisk viktig for en bedrift kan være åpenbart for dem, men ut fra casebedriftene kan det antas at det ofte er produktet med størst salgsvolum. Dette sikrer større sjanser for at den positive effekten av en linjelayout for dette produktet oppveier eventuelle negative konsekvenser dette vil ha for resten av produksjonen. En god layoutmetode er avgjørende for en vellykket implementering av en produktori- entert layout i en Basic ETO-bedrift. Erfaringer fra casestudien viste at noen trinn i både PFA og SLP kunne utnyttes. I tillegg ble det utført analyser som ikke er inkludert i disse metodene, men som ble ansett som nødvendige for å oppnå et optimalt resultat. Denne kombinasjonen førte til utviklingen av et nytt rammeverk som kan brukes som layoutmetode for Basic ETO-selskaper. Denne studien har bidratt til økt kunnskap om hvordan produktorientert layout kan brukes i Basic ETO-bedrifter. Et spesifikt bidrag er et rammeverk for Basic ETO- bedrifter for å implementere produktorientert layout i produksjonen. Dette rammeverket er en layoutmetode for å utvikle en produktorientert layout og sammenligne den med gjeldende layout. En begrensning ved denne studien er at den hovedsakelig er basert på kun ett selskap. Selv om funnene har blitt validert ved hjelp av en sekundær case-bedrift, er det behov for ytterligere studier for å styrke resultatene av denne studien. Jo flere uavhengige studier som kommer til samme konklusjon, jo større er sannsynligheten for at konklusjonen er riktig. Derfor fremhever dette viktigheten av å teste bruken av produktorientert layout på flere Basic ETO-bedrifter. Denne studien fokuserte på utvikling og vurdering av en produktorientert layout for produktgrupper som tar en dominerende andel av den totale produksjonsaktiviteten. For å gi et helhetlig beslutningsgrunnlag kreves det videre arbeid for å bedre forstå hvordan effekten på de resterende produktene kan vurderes.

Material handling, which constitutes 20% to 50% of total operating costs in the industry, can potentially be reduced by 10% to 30% by optimizing the layout. Layout involves the placement of machines and resources within a facility, while material handling encom- passes all activities related to the movement and storage of products within a facility. A good layout is therefore essential for effective material handling. It is important to align the layout with the company’s production strategy and overall objectives. Engineer-to-Order (ETO) is a production strategy where the production is customer order-driven, meaning that production does not commence until a customer order is received. ETO companies produce unique and non-standardized products that require engineering work before production can begin, and there is considerable variation among companies classified as ETO. This study specifically focuses on Basic ETO com- panies, characterized by having less than roughly 2000 engineering hours per product and selling fewer than 750 units per year. Basic ETO companies typically use a functional lay- out, which is a process-oriented layout where machines with similar processes are placed in the same area. This study examines the possibility of how Basic ETO companies effec- tively can utilize a product-oriented layout. A product-oriented layout organize machines and resources in sequence according to the operations needed to produce a product. This layout is most commonly used by companies that manufacture in high volumes with few variations. There exists limited literature on the practical implementation of product-oriented layout in Basic ETO companies. There is, however, a possibility that a product-oriented layout could reduce non-value-added work and overall throughput time in Basic ETO compa- nies. Brunvoll AS is a Basic ETO company that has demonstrated that it is possible to achieve success with such layout. This suggests that product-oriented layout may also be beneficial for other Basic ETO companies. Layout methods contribute to suggesting improvements to existing layouts or implement- ing a new layout. There is extensive literature exploring what makes a layout effective and two well-known methods are Systematic Layout Planning (SLP) and Production Flow Analysis (PFA). These layout methods are effective in standardized production en- vironments, but they seem to bring along some challenges in more complex production environments with a high degree of customization, such as ETO companies. The existing literature on layout methods inadequately addresses the unique challenges encountered by ETO companies such as variations in customer specifications and complex production. This highlights a gap in literature concerning layout methods.

This study’s research goal is therefore to explore the feasibility and potential benefits of implementing product-oriented layout in Basic ETO companies. To achieve this goal, the following research questions will be addressed: RQ1: "What knowledge exists on product-oriented layout in Basic ETO companies?" RQ2: "What are the implications of applying a product-oriented layout in Basic ETO companies, including advantages and disadvantages?" RQ3: "How can Basic ETO companies effectively utilize product-oriented layout within their manufacturing facilities?" RQ1 was addressed through a literature review and interviews with representatives from two Basic ETO companies. The purpose of the literature review was to uncover exist- ing knowledge about the use of product-oriented layout in Basic ETO companies. The interviews provided additional insights from practice. A case study at Framo Flatøy AS provided the basis for answering RQ2 and RQ3. This case study was conducted to investigate the potential implications of implementing a product-oriented layout and to propose a general layout method for Basic ETO companies. The literature review revealed limited knowledge about product-oriented layout in Basic ETO companies. There are, however, some practical examples of companies successfully using a form of product-oriented layout where all the necessary resources to produce an important product group are placed in sequence. Although similar to what is in the literature commonly referred to as line layout, it slightly deviates from the theoretical description of line layout in the literature. In literature, the line layout is described as an arrangement where the processes for a specific product are placed in sequence, with resources dedicated solely to that product. This principle is also applied in practice, but the difference is that the resources within the line are also used in the production of other products. The results of the case study indicate several implications of implementing a product- oriented layout in Basic ETO companies. The product-oriented layout proposed in the case study is a form of line layout where groups of resources are positioned such as to achieve a more streamlined material flow from start to finish. These groups were referred to as zones. The zones were defined based on resources commonly used sequentially, with the aim of minimizing the total distance that components are transported during production. In addition to savings in material handling, the reduced distances are likely to imply shorter leadtimes, improved communication, and simplified production planning. To achieve successful implementation of a product-oriented layout in a Basic ETO com- pany, an essential factor is to have one product or product family that can be classified as strategically important. Which product is strategically important for a company may be obvious for them, but based on the case companies it can be assumed that it is the product with the largest sales volume. This ensures higher chances that the positive impact of a line layout for this product outweighs any potential negative consequences this may have for the rest of the production.

A good layout method is crucial for a successful implementation of a product-oriented layout in a Basic ETO company. Experiences from the case study showed that some steps of both PFA and SLP could be utilized. Additionally, analyses were conducted that are not included in these methods but were deemed necessary to achieve an optimal result. This combination led to the development of a new framework that can be used as a layout method for Basic ETO companies. This study has contributed to increased knowledge about how product-oriented layout can be applied in Basic ETO companies. One specific contribution is a framework for Basic ETO companies on implementing product-oriented layout in their production. This framework provides a layout method to develop a product-oriented layout and compare it with the current layout. A limitation of this study is that it is predominantly based on only one company. Al- though findings have been validated by means of a second case company, there is a need for additional studies to strengthen the results of the present study. The more indepen- dent studies that reach the same conclusion, the greater the likelihood that the conclusion is correct. Therefore, this highlights the importance of testing the use of product-oriented layout on multiple Basic ETO companies. This study focused on the development and assessment of a product-oriented layout for product groups taking a dominant share of the total production activity. In order to provide a holistic basis for decision-making, further work is required to better understand how the effect on the remaining products can be assessed.