Organisationer ställs kontinuerligt inför allt större utmaningar som globalisering, ökad konkurrens och ökade kundförväntningar. En av de mest framgångsrika metoderna för att hantera dess utmaningar är att implementera lean i verksamheten. Trots att lean har fått stor spridning inom tillverkningsindustrier har spridningen till företag där produktionen karaktäriseras av hög variation och låg volym (HVLV-företag) varit begränsad. En del forskare hävdar att lean är möjligt att applicera på dessa typer av industrier medan andra forskare menar att lean har en begränsad tillämplighet inom HVLV-företag. Med denna bakgrund har syftet med examensarbetet varit att med hjälp av två fallstudier på gjuteriet på Valmet AB belysa möjligheten att applicera lean på HVLV-företag. Frågeställningarna som utretts är vilka problem som kan uppstå vid införandet av lean för HVLV-företag samt om värdeflödesanalys är ett lämpligt verktyg för att implementera lean i denna typ av företag. Dessutom undersöktes vilka förbättringar och ekonomiska fördelar en värdeflödesanalys kan leda till för ett HVLV-företag.  Efter examensarbetets genomförande kan följande resultat presenteras: Ju högre variation och lägre volym desto svårare är det att implementera lean. Problemet är att ju högre variationen är desto svårare är det att kartlägga processerna och på så sätt identifiera slöserier. Även om det inte alltid går att genomföra en komplett värdeflödesanalys är det en bra utgångspunkt för att implementera lean. Värdeflödesanalyser kan användas till att uppskatta ett nuvarande tillstånd vilket är nödvändigt för att sedan kunna presentera förbättringar utifrån ett leanperspektiv. Värdeflödesanalys kan således leda till ekonomiska fördelar till följd av att processerna blir effektivare. Exempelvis ökar produktiviteten och tillverkningsgraden då flaskhalsar elimineras. Dock leder HVLV-produktion till att förenklingar och antaganden måste göras. I takt med att variationen ökar och volymen minskar måste andelen förenklingar och antaganden öka. Trots de problem som uppstår när lean ska implementeras på HVLV-företag är lean ett bra verktyg för att effektivisera produktionen. Med hjälp av värdeflödesanalys kan icke-värdeskapande processer elimineras samt att de värdeskapande och nödvändiga men icke-värdeskapande processerna kan effektiviseras. Detta gör att produktionen blir mer effektiv och därför är lean ett bra verktyg att applicera på HVLV-företag.

Lean has been adapted by various industries and applied to differing processes in the world as a means of improvement and competitiveness. In the implementation of Lean, the focus is usually on eliminating the 7 + 1 wastes (Muda) through continuous improvement. In most previous cases, the result of the implemented continuous improvement has been far from successful, and further resulted in the 9th waste also named as, "Improvements in vain" or "Wasted improvements". One of the important tools for supporting implementation of Lean and continuous improvement is daily production meetings and visual management. In manufacturing companies these tools are common for facilitating the surfacing of the problems in production, identify the root causes and develop solutions for them. As other Lean tools, daily production meetings and visual management should be customised to the needs and requirements of different industries and companies to avoid the 9th waste. Small manufacturing companies with high variety and low-volume production, has their own challenges, needs and requirements. Therefore, the aim of this thesis project is to describe how visual control boards can be adapted to the needs and requirements of a small manufacturing company with low volume and high variety to facilitate the challenges of communication and coordination of daily work and continuous improvement. The project was conducted primarily in a Swedish small company named Ztift AB, which produces locks and security solutions with high range of variety of products and low production volumes (HVLV). To achieve the objective of the project, initially, the literature of the related area was reviewed, two other manufacturing companies were studied and two experts were consulted. In addition, Ztift was studied through observation and interviews. Based on the outcomes of the study, two solutions were developed and implemented to meet the requirements and needs of Ztift as well as its maturity level in Lean implementation. The solutions were visual production boards for continuous improvement and daily operations. The solutions were followed and improved continuously during four weeks after implementation. Finally, a meeting at Ztift was made to explore the outcomes of the implemented solutions. / Lean har anpassats av varierande branscher och tillämpas på skiljaktiga processer i hela världen som ett medel för förbättringar och konkurrenskraft. I genomförandet av Lean ligger fokus vanligen på att eliminera 7 + 1 slöserier (Muda) genom ständiga förbättringar. I flertalet tidigare fall har resultatet av implementerade ständiga förbättringar varit långt ifrån framgångsrika och vidare resulterat i det 9:e slöseriet som benämns som "förbättringar i onödan" eller "bortkastade förbättringar". Dagliga produktionsmöten och visuell ledning med styrtavlor som hjälpmedel är ett av de viktigaste verktygen inom Lean. I tillverkningsföretag underlättar verktygen att föra upp problem till ytan, identifiera rotorsakerna och utveckla lösningar för dem. Likt andra Lean verktyg bör dagliga produktionsmöten och visuell ledning anpassas till de behov och krav i olika branscher och företag för att undvika det 9:e slöseriet. Små tillverkningsföretag med hög variation och låg volym (HVLV) har specifika utmaningar, behov och krav. Således är syftet med detta examensarbete att beskriva hur visuella styrtavlor anpassas till ställda behov och krav i ett litet tillverkande HVLV företag för att underlätta utmaningar som kommunikation och samordning av det dagliga arbetet och ständiga förbättringar. Projektet genomfördes i Ztift AB, ett litet svenskt företag som tillverkar lås och säkerhetslösningar med HVLV. För att uppnå examensarbetets mål granskades inledningsvis litteratur inom tillhörande område, två andra tillverkande företag studerades samt två experter gav rådgivning. Därtill har Ztift kartlagts genom observationer och intervjuer. Två lösningar utvecklades för att uppfylla identifierade krav och behov hos Ztift samt deras mognadsgrad av Lean. Lösningarna bestod av två visuella styrtavlor för ständiga förbättringar och daglig styrning. Lösningarna uppföljdes och förbättrades kontinuerligt under fyra veckors tid efter implementering. Slutligen genomfördes ett återbesök hos företaget för att undersöka de implementerade lösningarna.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception d’une méthodologie d’ordonnancement/optimisation pour les systèmes de production à grande variété de produits et faible densité de flux appelés systèmes HVLV (High-Variety, LowVolume). Les caractéristiques de ces systèmes nous permettent d’appréhender la représentation des flux y circulant par un modèle discret. Le comportement discontinu des systèmes HVLV peut être caractérisé par la connaissance des dates de début et de fin des activités de production. L’algèbre (max, +) est utilisée pour représenter ce type de systèmes où les relations entre les dates de début des activités nécessitent l’utilisation des opérateurs maximum et addition. Afin d’utiliser l’algèbre (max, +) pour l’ordonnancement des systèmes HVLV, il est indispensable de résoudre un problème de conflit et d’optimisation sous contraintes dans cette algèbre. D’abord, nous avons développé dans ces travaux de recherche un modèle d’ordonnancement (max, +) pour les systèmes HVLV dans lequel des variables de décision ont été introduites afin de résoudre le problème de conflit entre les opérations exécutées sur les machines. Ensuite, nous avons amélioré le modèle proposé pour tenir compte de la maintenance préventive. Deux types de maintenance ont été considérés : Maintenance Périodique Répétitive (MPR) et Maintenance Flexible Périodique (MFP). Dans les deux cas, un problème d’ordonnancement non-linéaire sous contraintes a été résolu afin de minimiser certains critères de performance. Enfin, la méthodologie proposée a été validée par simulation, sur des systèmes HVLV complexes de type job-shop. / This thesis deals with the development of a flow scheduling/optimization approach applied to the field of high-variety, low-volume production systems called HVLV (HighVariety, Low-Volume) systems. In this context, the flow of parts is represented by a discreet flow model. The discontinuous behavior of HVLV systems can be characterized by the knowledge of the starting and ending times of its activities. (Max, +) algebra is used to represent these kinds of systems where relationships between the starting times of the activities require both the maximum and addition operators. In order to use (max, +) algebra for HVLV systems scheduling, it is necessary to solve into this algebra an optimization problem subject to conflicts and constraints. In this research, we have first of all developed a scheduling (max, +) model for HVLV systems where decision variables are introduced to solve the conflict problem between operations carried out on the machines. Then, we have improved the proposed model to deal with preventive maintenance. Two kinds of maintenance are considered: Repetitive Periodic Maintenance (RPM) and Flexible Periodic Maintenance (FPM). In both cases, a non-linear optimization problem with constraints is solved to minimize some performance criteria. Lastly, simulation results on some complex HVLV job-shop systems are presented to illustrate the feasibility of the proposed methodology..

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception d'une méthodologie d'ordonnancement/optimisation pour les systèmes de production à grande variété de produits et faible densité de flux appelés systèmes HVLV (High-Variety, LowVolume). Les caractéristiques de ces systèmes nous permettent d'appréhender la représentation des flux y circulant par un modèle discret. Le comportement discontinu des systèmes HVLV peut être caractérisé par la connaissance des dates de début et de fin des activités de production. L'algèbre (max, +) est utilisée pour représenter ce type de systèmes où les relations entre les dates de début des activités nécessitent l'utilisation des opérateurs maximum et addition. Afin d'utiliser l'algèbre (max, +) pour l'ordonnancement des systèmes HVLV, il est indispensable de résoudre un problème de conflit et d'optimisation sous contraintes dans cette algèbre. D'abord, nous avons développé dans ces travaux de recherche un modèle d'ordonnancement (max, +) pour les systèmes HVLV dans lequel des variables de décision ont été introduites afin de résoudre le problème de conflit entre les opérations exécutées sur les machines. Ensuite, nous avons amélioré le modèle proposé pour tenir compte de la maintenance préventive. Deux types de maintenance ont été considérés : Maintenance Périodique Répétitive (MPR) et Maintenance Flexible Périodique (MFP). Dans les deux cas, un problème d'ordonnancement non-linéaire sous contraintes a été résolu afin de minimiser certains critères de performance. Enfin, la méthodologie proposée a été validée par simulation, sur des systèmes HVLV complexes de type job-shop.

Lean Manufacturing (LM) is widely accepted as a world-class manufacturing paradigm, its currency and superiority are manifested in numerous recent success stories. Most lean tools including Just-in-Time (JIT) were designed for repetitive serial production systems. This resulted in a substantial stream of research which dismissed a priori the suitability of LM for non-repetitive non-serial job-shops. The extension of LM into non-repetitive production systems is opposed on the basis of the sheer complexity of applying JIT pull production control in non-repetitive systems fabricating a high variety of products. However, the application of LM in job-shops is not unexplored. Studies proposing the extension of leanness into non-repetitive production systems have promoted the modification of pull control mechanisms or reconfiguration of job-shops into cellular manufacturing systems. This thesis sought to address the shortcomings of the aforementioned approaches. The contribution of this thesis to knowledge in the field of production and operations management is threefold: Firstly, a Multi-Agent System (MAS) is designed to directly apply pull production control to a good approximation of a real-life job-shop. The scale and complexity of the developed MAS prove that the application of pull production control in non-repetitive manufacturing systems is challenging, perplex and laborious. Secondly, the thesis examines three pull production control mechanisms namely, Kanban, Base Stock and Constant Work-in-Process (CONWIP) which it enhances so as to prevent system deadlocks, an issue largely unaddressed in the relevant literature. Having successfully tested the transferability of pull production control to non-repetitive manufacturing, the third contribution of this thesis is that it uses experimental and empirical data to examine the impact of pull production control on job-shop performance. The thesis identifies issues resulting from the application of pull control in job-shops which have implications for industry practice and concludes by outlining further research that can be undertaken in this direction.