Högskolan i Skövde

Adaptability and flexibility are becoming key concepts in manufacturing. Today manufacturing companies often have to deal with random disruptive events, which necessitates significantly more complex manufacturing systems. Mass customization (manufacturing customized products with mass production efficiency) has also considerably increased the complexity of facility layouts, that is, the physical arrangement of the different aspects required to create products in a factory. Design and improvement of facility layouts is considered a major industrial problem as it affects so many aspects of business. Even in industrialized countries with a long manufacturing history, it is common to find facility layouts that lack optimized flows of materials and products. The main reason for this state of affairs is usually a lack of long-term planning, commonly due to continuous changes and adaptations of the production systems in the layout. These problems are exacerbated by today’s shortened product life cycle.Simulation and optimization are well suited to improve complex manufacturing systems in which several events occur at the same time with unpredictable situations. Thus this thesis aims to investigate how simulation and optimization, and their combination – called simulation-based optimization – can support the redesign and improvement process for existing facility layouts. A literature review shows there is a gap in the field relating to a holistic approach to optimizing facility layouts taking into account production processes and internal logistics. “Holistic” as used here refers to the consideration of the processes and flows occurring in the facility layout, namely machining, assembly, and internal logistics. The aim of this thesis thus includes proposing a holistic methodology based on discrete-event simulation to optimize processes, flows, and internal logistics related to the facility layout.A methodology is defined as a logical set of methods, and in this thesis the methodology has been developed using a case study method with a design and creation strategy. This approach has been successful in identifying and overcoming both theoretical and empirical challenges in simulation-based optimization of facility layout design. The methodology was evaluated using functional resonance analysis method and industrial case studies, and it has proven to be effective for optimizing facility layouts. These results can thus serve as a guideline for engineers and staff involved in this type of layout project, and as a guideline for managers and stakeholders to support strategic decisions.

Anpassningsförmåga och flexibilitet är nyckelbegrepp för konkurrenskraft i den tillverkningsindustrin. Tillverkande företag står inför en ständigt förändrad omvärld som kräver betydligt mer komplexa produktionssystem än tidigare. Massiv kundanpassning av produkter (dvs. tillverkning av skräddarsydda produkter med massproduktionseffektivitet) är en av de faktorer som bidrar till en ökad komplexitet, inte minst i fabrikslayouterna. Framtagning och förbättring av fabrikslayouter anses vara en stor utmaning inom tillverkningsindustrin eftersom det påverkar så många olika aspekter av verksamheten. Även i länder med en lång tradition av industriell tillverkning är det vanligt att fabrikslayouter inte är optimerade med avseende på flödet av material och produkter. Den främsta orsaken till detta är ofta brist på långsiktig planering, vanligtvis på grund av kontinuerliga förändringar och anpassningar av produktionssystemen. Med alltjämt kortare produktlivscykler ökar problemen än mer.Simulering och optimering är väl lämpade för att hantera komplexa tillverkningssystem där flera händelser oförutsägbart inträffar samtidigt. Denna avhandling syftar till att undersöka hur simulering och optimering, och deras kombination – så kallad simuleringsbaserad optimering - kan stödja omdesign och förbättringar av befintliga fabrikslayouter. En genomgång av litteraturen visar att det finns få studier särskilt vad gäller en helhetssyn på optimering av fabrikslayouter, i denna avhandling benämnt med begreppet ”holistisk”. Med en holistisk ansats avses en samtidig inkludering av de processer och flöden som uppstår i fabrikslayout, produktion och intern logistik. Syftet med denna avhandling är att föreslå en holistisk metodologi baserad på diskret händelsestyrd simulering för att optimera fabriklayouter med hänsyn till processer, flöden och intern logistik.I avhandlingen har metodologin utvecklats baserats på fallstudier med en så kallad ”design and creation strategy”. Detta tillvägagångssätt har framgångsrikt lyckats identifiera och överbrygga både teoretiska och empiriska utmaningar i simuleringsbaserad optimering av fabrikslayouter. Metodiken har utvärderats med hjälp av funktionell resonansanalys och industriella fallstudier, och den har visat sig vara effektiv för att optimera fabrikslayouter. Resultaten från avhandlingen kan fungera som en riktlinje för ingenjörer och personal som är involverade i layoutprojekt, och som ett stöd för chefer och andra intressenter som tar strategiska beslut.