Umeå universitets logga

This thesis investigates and highlights the potential benefits associated with adapting a more holistic perspective in value chain management. More specifically, it examines how disturbances propagate through complex industrial systems and how their consequences depend on where they occur and how they are perceived, both from a local and global perspective. The study was conducted in collaboration with ABB and LKAB, with the purpose of developing a deeper understanding of how local operational events influence overall system performance across LKAB's iron ore value chain.

A discrete-event simulation model was developed in Simulink to represent a simplified version of LKAB's value chain, extending from the mine to the pelletizing plants. The model incorporates material flows, intermediate buffers, alternative routing possibilities, and stochastic disturbances based on historical production data and process assumptions. Calibration and validation of the model were performed through an iterative process involving historical data, visualization, and continuous feedback from domain experts.

Three disturbance scenarios were analysed to see how production stops and general degradation, in different parts of the system, influence overall throughput. The results show that disturbances of equal duration can lead to significantly different production outcomes depending on where they occur and how the system is configured to respond. The findings also demonstrate that the extent to which a disturbance propagates through the system does not necessarily correspond to the resulting loss in total production output. In several cases, routing flexibility and intermediate buffers protect downstream processes and delay the visible consequences of deteriorating upstream conditions. As a result, large parts of the system may continue to operate seemingly unaffected, even though the overall state of the value chain is gradually worsening.

The main contribution of this thesis is the demonstration that disturbances should not only be viewed as physical events, but also as informational events. Because intermediate buffers and process delays can temporarily hide the consequences of deteriorating conditions, the actual state of the system as a whole may differ substantially from what is locally observable. This means that operational units can and will perform normally, with healthy key performance indicators, while the value chain as a whole is deteriorating, this thesis argues that this is not always inherently a good thing. The results therefore highlight the importance of complementing local process indicators with a broader, system-wide perspective. This holistic perspective could then foster proactivity and resilience in the sense of better pacing adjustments, coordinated maintenance planning, improved routing decisions  and smoother production behaviour. Overall, the findings illustrate how a system-wide perspective can reveal interactions and dependencies that remain hidden from a local viewpoint, reinforcing principles from both Theory of Constraints and holistic supply chain management.

Detta examensarbete undersöker och belyser potentiella fördelar med att anta ett mer holistiskt perspektiv inom värdekedjehantering. Mer specifikt analyseras hur störningar sprids genom komplexa industriella system och hur deras konsekvenser beror på var de uppstår samt hur de uppfattas, både ur ett lokalt och ett globalt perspektiv. Studien genomfördes i samarbete med ABB och LKAB, med syftet att skapa en djupare förståelse för hur lokala händelser påverkar den övergripande systemprestandan i LKAB:s värdekedja.

En diskret händelsestyrd simuleringsmodell utvecklades i Simulink för att representera en förenklad version av LKAB:s värdekedja, från gruva till pelletsverk. Modellen inkluderar materialflöden, mellanlager, alternativa korskörningar samt stokastiska störningar baserade på historisk produktionsdata och processantaganden. Kalibrering och validering genomfördes genom en iterativ process som omfattade historisk data, visualisering samt kontinuerlig återkoppling från domänexperter.

Tre störningsscenarier analyserades för att undersöka hur produktionsstopp och generell degradering i olika delar av systemet påverkar den totala genomströmningen av material. Resultaten visar att störningar med samma varaktighet kan leda till betydligt olika produktionsutfall beroende på var de inträffar och hur systemet är konfigurerat att reagera. Vidare visar resultaten att utbredningen av en störning genom systemet inte nödvändigtvis motsvarar den faktiska förlusten i total produktion. I flera fall skyddar korskörning och mellanlager processerna nedströms och fördröjer de synliga konsekvenserna av försämrade förhållanden uppströms. En följd av det är att stora delar av systemet kan fortsätta produktionen normalt, då nyckeltalen lokalt ser bra ut, trots att det övergripande tillståndet i värdekedjan gradvis försämras.

Det huvudsakliga bidraget i detta examensarbete är att visa att störningar inte enbart bör betraktas som fysiska händelser, utan även som informationsmässiga händelser. Eftersom mellanlager och processtider kan dölja konsekvenserna av försämrade förhållanden temporärt, kan systemets faktiska tillstånd skilja sig avsevärt från vad som är lokalt observerbart. Detta innebär att delar av värdekedjan kan prestera normalt, med hälsosamma nyckeltal och processindikatorer samtidigt som värdekedjan som helhet försämras. Frågan är om detta nödvändigtvis alltid är en bra sak? Resultaten understryker därför vikten av att komplettera lokala processindikatorer med ett bredare, systemövergripande perspektiv. Detta helhetsperspektiv kan då bidra till en mer proaktiv värdekedjehantering, där takt-justeringar, mer koordinerad underhållsplanering och en jämnare produktionstakt kan lättare bibehållas.

Sammantaget visar resultaten hur ett systemövergripande perspektiv kan synliggöra interaktioner och beroenden som förblir dolda från ett lokalt perspektiv, vilket stärker principer inom både begränsningsteorin (Theory of Constraints) och holistisk supply chain management.