Materiaalivirtojen hallinta kompleksisessa projektiympäristössä : Tapaustutkimus suomalaisessa infrarakentamisessa

Abstract

Tämä diplomityö tarkastelee materiaalivirtojen ja väliaikaisen varastoinnin hallintaa suomalaisessa infrarakennusyhtiössä. Diplomityön tavoitteena oli tunnistaa kohdeyrityksen toimitusketjujen ja työmaavarastoinnin keskeiset haasteet tapaustutkimuksen avulla ja kehittää näihin konseptitasoinen ratkaisu. Diplomityö koostuu teoreettisesta viitekehyksestä, tapaustutkimuksesta sekä konseptin kehittämisestä. Tutkimus toteutettiin monimenetelmätutkimuksena, jossa kvalitatiivinen osuus koostuu kymmenestä puolistrukturoidusta asiantuntijahaastattelusta ja kvantitatiivinen osuus kyselytutkimuksesta (N=31). Laadullisen aineiston analyysissä hyödynnettiin koodausta, teemoittelua sekä systeemisiä menetelmiä, kuten riippuvuusmatriisia ja kausaalisilmukkakaaviota. Kvantitatiivista aineistoa analysoitiin hyödyntämällä keskiarvoja, mediaaneja sekä riskimatriisia. Tulokset osoittavat, että kohdeyrityksen työmaiden materiaalivirrat muodostuvat toisiinsa kytkeytyvistä ja risteävistä materiaalivirroista. Tämä on ristiriidassa projektikohtaisen ohjausmallin kanssa, jossa materiaaleja pyritään hallitsemaan yksittäisten projektien näkökulmasta. Käytännössä materiaalit ja varastot jaetaan osittain projektien välillä, mikä synnyttää jännitteen paikallisen optimoinnin ja kokonaisohjauksen välille. Systeeminen analyysi paljasti, että toimitusketjujen haasteet ovat vahvasti kytkeytyneitä toisiinsa, minkä vuoksi keskeisimmät kehittämiskohteet johdettiin haasteiden välisistä riippuvuuksista. Tulokset osoittavat, että toimitusketjujen ohjauksessa on sekä ennakoivia että reaktiivisia toimintamalleja. Systeemisen tarkastelun perusteella reaktiiviset toimintamallit näyttäytyvät kuitenkin pääosin muiden haasteiden seurauksina, kuin niiden juurisyinä. Tutkimuksessa keskeisiksi haasteiksi tunnistettiin tiedonhallinnan puutteet, prosesseihin liittyvät inhimilliset virheet, varastojen epäjärjestys, epätarkat varastotasot sekä materiaalien vastaanottoon liittyvät haasteet. Diplomityössä kehitettiin tunnistettujen haasteiden ratkaisemiseksi IoT-arkkitehtuuriin pohjautuva älykkään merikonttivaraston konsepti. Konseptissa käytetyt ratkaisut johdettiin teoreettisesta viitekehyksestä. Konseptin keskeinen periaate on, että materiaalit kulkevat hallitun varastoprosessin kautta sekä toimitusketjuihin liittyvä tieto muodostuu keskitetysti varastoprosessin avulla. Konsepti hyödyntää painoantureihin perustuvaa hyllypaikkakohtaista seurantaa, konenäköpohjaista lähetyslistojen tunnistusta sekä NFC-pohjaista käyttäjäntunnistusta yhdistettynä ennalta määritettyyn varastoprosessiin. Tuotettu tieto on integroitavissa ulkoisiin tiedonhallintajärjestelmiin, mikä mahdollistaa toimitusketjujen läpinäkyvyyden parantamisen projektirajojen yli. Tutkimuksen keskeinen johtopäätös on, että työmaavarastointia ei tule tarkastella erillisenä toimintona pelkästään puskurivaraston tai hukan näkökulmasta, vaan keskeisenä rajapintana ja ohjauspisteenä toimitusketjun ja tuotannon välillä. Suuren vaihtelun toimintaympäristössä puskurivarastot ovat välttämättömiä, mutta niiden rooli ei rajoitu vaihtelun vaikutusten lieventämiseen. Varastojen systemaattinen kehittäminen mahdollistaa materiaalivirtojen läpinäkyvyyden parantamisen ja helpottaa ohjauksen siirtymistä reaktiivisesta ennakoivammaksi koko toimitusketjun tasolla.

This master’s thesis examines the management of material flows and temporary storage in a Finnish infrastructure construction company. The objective of the thesis was to identify the key challenges in the target company’s supply chains and site inventories through a case study and to develop a conceptual-level solution to address these challenges. The thesis includes a theoretical framework, a case study and the development of the concept. The study was conducted as a mixed methods study, where the qualitative part consists of ten semi-structured expert interviews and the quantitative part was conducted as a survey (N=31). The qualitative data were analysed using coding, thematic analysis and systemic methods such as a design structure matrix (DSM) and a causal loop diagram (CLD). The quantitative data were analysed using means, medians and a risk matrix. The results indicate that material flows at the target company’s construction sites consist of interconnected and overlapping flows. This is in contradiction with the used project-based control model, where materials are managed from the perspective of individual projects. In practice, materials and inventories are partially shared between projects, creating tension between local optimization and overall system control. The systemic analysis revealed that supply chain challenges are strongly interlinked, which resulted in deriving the development targets from the dependencies between these challenges. The results show that both proactive and reactive operating models exist in supply chain management. However, based on the systemic analysis, reactive practices appear mainly as consequences of other challenges rather than their root causes. The key challenges identified in the study include deficiencies in information management, human errors in processes, disorganized inventories, inaccurate inventory levels and challenges in material receiving processes. To address the identified challenges, a concept of an intelligent container-based storage system based on an IoT architecture was developed. The technological and process level solutions applied in the concept were derived from the theoretical framework. The core principle of the concept is that materials pass through a controlled storage process, and that supply chain-related information is centrally generated through this process. The concept utilizes inventory level monitoring based on weight sensors, computer vision-based recognition of delivery notes and NFC-based user identification used in a predefined process. The generated data can be integrated into external information management systems, enabling improved supply chain transparency across project boundaries. The main conclusion of the study is that site storage should not be viewed as a separate function solely from the perspective of buffer inventory or waste, but rather as a key interface and control point between the supply chain and production. In a high-variability environment, buffer inventories are necessary, but their role is not limited to mitigating problems generated from the variability. The systematic development of storage enables improved transparency of material flows and facilitates a shift from reactive to more proactive control of the supply chain.