Förbättring av materialflödet för ökad styrbarhet och produktivitet vid SSAB Oxelösund AB Elin Larsson & Emma Rova Produktionsekonomi Examensarbete Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling LIU-IEI-TEK-A--07/0093--SE Sammanfattning SSAB Oxelösund AB är en del av koncernen SSAB Svenskt Stål AB och är specialiserade på grovplåt där HARDOX och WELDOX är två välkända varumärken. År 2005 uppgick företagets försäljning till 9 135 Mkr där den största delen, 72 procent, exporterades inom Europa. SSAB Oxelösund AB är det enda stålverk i Sverige som har en hel produktionslinje från järnråvara till färdig plåt. Syftet med detta examensarbete är att förbättra ämneshanteringen in till ämnesugnarna vid kvartovalsverket hos SSAB Oxelösund AB. Denna förbättring har som mål att ge en ökad styrbarhet och produktivitet vid kvartovalsverket. För att kunna genomföra denna studie utförs en kartläggning av produktionsavsnittet i form av en nulägesbeskrivning där material- och informationsflödet redovisas. Därefter genomförs en nulägesanalys för att identifiera de problem som finns vid produktionsavsnittet idag. Parallellt med detta analysarbete utförs en fördjupning av inläggningsarbetet till ämnesugnarna som i dagsläget är en relativt komplicerad process för en mänsklig resurs att hantera främst på grund av ugnarnas utformning, vilket är ett problem inom denna produktionsdel. Några ytterligare problem som identifieras är skillnaden i inläggningsarbetet mellan arbetsskift, stort antal extra godsförflyttningar samt en stor spridning i valstidpunkterna för ämnen på körplanen till inläggning. På grund av inläggningsarbetets komplexitet föreslår studien att denna sekvensering utförs i förväg av en optimeringsmodell som kan ta hänsyn till alla komplicerande aspekter som finns vid inläggningsarbetet samtidigt som den kan förbättra produktionsavsnittets produktivitet och styrbarhet. Med detta som grund utförs en sammanställning och kort analys av hur en sekvens bör läggas samt dess påverkan längre ner i flödet. Denna sammanställning av de krav som finns för inläggning till ugnarna resulterar i en kravspecifikation som planeras att ligga till grund vid framtagandet av en optimeringsmodell. För att en sekvens från en optimeringsmodell ska kunna följas krävs att stålämnena kan hanteras individvis. Detta är något som inte sker idag utan kräver stora förändringar av både lagerlayout och sättet att styra materialet på. Därför tar denna studie fram ett övergripande förslag för en ny materialstyrning samt en ny lagerlayout. Materialstyrningen redovisar en tänkt koppling mellan olika system samt hur en ny detaljplanering ska utföras. Lagerdesignen utförs till stora delar med hjälp av det ramverk för lagerdesign som redovisas i den teoretiska referensramen vilket resulterar i tre olika layoutförslag. I kombination med en kommande optimeringsmodell löser en ny materialstyrning samt en ny lagerlayout många av de problem som identifieras i nulägesanalysen och en värdering och översiktlig kostnadsanalys av förändringen redovisas. Där tas en potentiell produktivitetsökning för en sekvensering av ämnen med avseende på härdtäckning, ugnens uppvärmningsyta, fram och värderingen resulterar i en potentiell produktivitetsökning på cirka sex procent. Grundat på 2005 års produktion innebär detta en ökad vinst på ungefär 114 Mkr per år. Denna vinst ställs mot de kostnader som uppskattas för förändringen för att få fram en återbetalningstid för projektet. De mindre kvantifierbara aspekterna som påverkas av denna förändring påvisas med hjälp av DuPont-modellen. Resultatet av förändringen i produktionsavsnittet är kortare genomloppstid, lägre medellagernivå, ökad styrbarhet och produktivitet vilka tillsammans leder till ökade intäkter. Summary SSAB Oxelösund AB is a member of the SSAB Svenskt Stål AB Group and is specialized in heavy steel plates with well known trademarks such as HARDOX and WELDOX. In 2005 the company sales was 9 135 MSEK where 72 percent of which exported to countries within Europe. SSAB Oxelösund AB is the only steel plant in Sweden with a complete production line from raw material to finished plates. The purpose of this master’s thesis is to improve the material handling to the burning furnaces which feeds the rolling mill. The goal of the improvement is to accomplish a higher control and throughput at the rolling mill. This study illustrates the present situation where the flow of material and information are pinpointed. The problems at this section of the production are identified in an analysis of the present situation with a special focus on the feeding of the furnaces with slabs. The feeding is currently a rather complicated process to be handled by human resources due to the design of the furnaces and that is why this operation is considered to be a problem at this section of the production. Other problems that are identified during the analysis is the differences in feeding technique between shifts, a large number extra transports of material and a vast spread of due-dates for rolling on the dispatch list. Because of the complexity of the feeding of the burning furnaces, the study suggests that the sequencing of slabs is made in advance by an optimization model. Such a model is capable of considering all the complicated aspects of the feeding of the furnaces simultaneously as it is able to improve the production planning and control in this section. Based on this knowledge an assembly and a short analysis concerning how the sequence should be made and its influence further down stream the production is created. This assembly of criterions for the feeding of the furnaces is supposed to be a basis for the building of an optimization model. In order to follow the sequence of the optimization model the slabs must be able to handle individually. This is not done today and demands large changes in both the buffer area layout and in the way of controlling the flow of material. With this in mind the study creates an overall suggestion of a new way of controlling the flow of material and a new design for the buffer area layout. The way of controlling the flow of material concerns the connection between different systems and how to perform a new detailed scheduling. The new design for the buffer area layout is based on the framework for warehouse design which is introduced in the frame of reference and as a result three optional designs are presented. Many of the different problems that have been identified in the analysis can be solved by an optimization model combined with the suggested way of controlling the flow of material and the new layout. A general valuation of costs and revenues is made to approximate the effects of the changes. The result of the evaluation is an increase in throughput by 6 percent and based on the total production volume of 2005 increases the annual profit by approximately 114 MSEK. This profit is evaluated against the estimated cost for the project and the approximate pay-off time has been established. The less quantifiable aspects are evaluated by using the DuPont model. The result of the changes of the current section of the production is shorter throughput time, reduced inventory levels, improved ability to control the flow of material and a higher production level which all together lead to higher revenue. Förord Genom detta arbete som utförts under hösten och vintern 2006 till 2007 hos SSAB Oxelösund AB avslutas en fyra och ett halvt års period av akademiska studier vid Linköpings tekniska högskola. Examensarbete ingår som ett sista moment i vår utbildning till civilingenjörer inom kommunikations- och transportsystem. Vi vill här med tacka SSAB Oxelösund AB för att ha gett oss förtroendet att utföra vårt examensarbete hos dem. Ett stort tack riktas till Göran Karlsson och Lennart Spjuth för den positiva uppmuntran och all hjälp vi fått under arbetets gång. Vi vill även rikta ett tack till produktionspersonalen vid valsverket och övrig personal på QLPU som har varit mycket tillmötesgående och hjälpsamma. Ett ytterligare tack ges till övrig personal som vi kommit i kontakt med under vår tid på SSAB Oxelösund AB. Vid Linköpings tekniska högskola vill vi tacka vår handledare och examinator Martin Rudberg som varit en ledstjärna och hjälpt oss nysta fram en röd tråd och ro hela arbetet i land. Vi vill även tacka våra opponenter Per Jörler och Viktor Sigonius för all hjälp. Ett sista tack riktas till Henrik Andersson vid ITN för hjälp vid nödsituationer. Norrköping 2007-02-25 Elin Larsson & Emma Rova Innehållsförteckning 1 INLEDNING..................................................................................................................... 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 2 FÖRETAGSPRESENTATION ...................................................................................... 5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3 ALLMÄN LOGISTIK .................................................................................................... 15 LAGER ....................................................................................................................... 22 RAMVERK FÖR DESIGN AV LAGERLAYOUT ................................................................ 26 KOMPLETTERANDE MATERIAL TILL OVANSTÅENDE RAMVERK .................................. 31 NULÄGESBESKRIVNING .......................................................................................... 33 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 6 DATAINSAMLING ......................................................................................................... 9 TILLVÄGAGÅNGSSÄTT............................................................................................... 10 METODKRITIK ........................................................................................................... 12 TEORETISK REFERENSRAM .................................................................................. 15 4.1 4.2 4.3 4.4 5 INTRODUKTION............................................................................................................ 5 HISTORIK..................................................................................................................... 5 ORGANISATION ........................................................................................................... 6 PRODUKTER ................................................................................................................ 6 MARKNADER ............................................................................................................... 7 METOD............................................................................................................................. 9 3.1 3.2 3.3 4 PROBLEMBAKGRUND................................................................................................... 1 PROBLEMBESKRIVNING ............................................................................................... 1 SYFTE .......................................................................................................................... 2 UPPGIFTSPRECISERING ................................................................................................ 2 AVGRÄNSNINGAR ........................................................................................................ 2 LÄSANVISNINGAR ....................................................................................................... 3 ÄMNET OCH DESS KLASSIFICERINGSPARAMETRAR .................................................... 33 TILLVERKNING AV EN PLÅT ....................................................................................... 35 LAGER ....................................................................................................................... 37 UGN OCH INLÄGGNING .............................................................................................. 39 BLÄSTRING OCH VALSNING....................................................................................... 41 PLANERING OCH STYRNING ....................................................................................... 44 SAMMANFATTNING AV MATERIAL- OCH INFORMATIONSFLÖDET ............................... 49 NULÄGESANALYS ...................................................................................................... 53 6.1 LAGRETS BEROENDE AV ÄMNETS KARAKTÄR ............................................................ 53 6.2 PRODUKTIVITET ........................................................................................................ 54 6.3 LAGERKAPACITET ..................................................................................................... 57 6.4 GENOMLOPPSTIDER I SYSTEMET ................................................................................ 60 6.5 STYRBARHET ............................................................................................................. 63 ANALYS AV MATERIAL- OCH INFORMATIONSFLÖDET ............................................................ 69 6.6 IDENTIFIERADE PROBLEM .......................................................................................... 70 7 MATERIALSTYRNING INOM PRODUKTIONSAVSNITTET............................. 71 7.1 7.2 7.3 IDEALT FÖRFARANDE ................................................................................................ 71 KOPPLING MELLAN BEHOVS-, DETALJ- OCH MATERIALPLANERING............................ 71 NY DETALJPLANERING / OPTIMERING AV UGNARNA .................................................. 72 8 LAGERDESIGN ............................................................................................................ 75 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 9 SYSTEMKRAV ............................................................................................................ 75 DESIGNRESTRIKTIONER ............................................................................................. 75 FÖRUTSÄTTNINGAR ................................................................................................... 75 GRUNDOPERATIONER ................................................................................................ 76 FÖRVÄNTAD EFTERFRÅGAN ...................................................................................... 76 LAGERNIVÅ ............................................................................................................... 77 UTRUSTNING ............................................................................................................. 78 BERÄKNING AV UTRUSTNINGSKVANTITETER............................................................. 85 LAGERPLACERINGSSYSTEM ....................................................................................... 92 SAMMANSTÄLLNING AV LAGERDESIGN ..................................................................... 93 UTVÄRDERING AV LAYOUTFÖRSLAG ....................................................................... 106 VÄRDERING ............................................................................................................... 109 9.1 9.2 9.3 10 POTENTIELL PRODUKTIVITETSÖKNING .................................................................... 109 ÅTERBETALNINGSTID PÅ INVESTERING ................................................................... 113 VÄRDERING MED HJÄLP AV DUPONT-MODELLEN .................................................... 115 SLUTSATS ................................................................................................................... 117 10.1 10.2 RESULTAT ............................................................................................................... 117 REKOMMENDATIONER ............................................................................................. 118 ORDLISTA ........................................................................................................................... 121 REFERENSER ..................................................................................................................... 125 BILAGA 1 ORGANISATIONSSTRUKTUR.................................................................... 129 BILAGA 2 ENKÄTUNDERSÖKNING............................................................................. 130 BILAGA 3 KRAVSPECIFIKATION ................................................................................ 136 ANVÄNDNINGSOMRÅDE ...................................................................................................... 136 GRUNDLÄGGANDE FÖRUTSÄTTNINGAR ............................................................................... 136 FYSISKA KRITERIER ............................................................................................................. 137 FLÖDESKRITERIER ............................................................................................................... 142 ÖVRIGA KOMMENTARER ..................................................................................................... 143 BILAGA 4 AREABERÄKNING ........................................................................................ 144 BILAGA 5 BERÄKNING AV IN- OCH UTFLÖDEN I SYSTEMET ........................... 146 BILAGA 6 BERÄKNING AV CYKELTID FÖR TRAVERSKRAN ............................. 147 BILAGA 7 ANTAL TILLGÄNGLIGA PRODUKTIONSTIMMAR ............................. 151 BILAGA 8 KRANCYKELBEHOV VID OLIKA ANTAL OMFLYTTNINGAR......... 152 BILAGA 9 ANTAL MÖJLIGA ÄMNEN ATT LAGERHÅLLA I RESPEKTIVE LAYOUTFÖRSLAG ........................................................................................................... 154 HÖGVIS LAGERHÅLLNING .................................................................................................... 154 LAGERHÅLLNING AV ÄMNEN STÅENDES PÅ HÖGKANT ........................................................ 155 LAGERHÅLLNING AV ÄMNEN I HÖGLAGER ........................................................................... 156 BILAGA 10 BERÄKNING AV ANTAL PAR PER UGN................................................ 157 Inledning 1 Inledning I detta kapitel kommer uppgiftens syfte och avgränsningar att presenteras. Det kommer även att ske en redovisning av problemets bakgrund samt en närmare beskrivning av problemet och dess uppgifter. 1.1 Problembakgrund SSAB Oxelösund AB vill som många andra företag idag förbättra sin produktion för att kunna tillgodose kundens önskemål på ett bättre sätt. Efter ett mycket lyckat försök och genomförande av individvis hantering av moderämnen före kapningsprocessen, vill SSAB1 även förändra hanteringen innan ämnesugnarna. ”Ett ämne är ett halvfabrikat av stål som framställs direkt genom stränggjutning” (SSAB Oxelösund AB 2001). Genom utvecklingsarbete mot en ökad styrbarhet gällande ämneshanteringen vill företaget förbättra produktiviteten i kvartovalsverket samt möjliggöra för besparingar. I dagsläget finns en efterfrågan som inte kan tillgodoses vilket gör att en möjlighet till ökad produktion är mycket välkommen. 1.2 Problembeskrivning Det största problemet idag vid kvartovalsverkets produktion är att ämnena inte valsas vid rätt tidpunkt utan valsas efter vad som är lämpligt att packa in i ugnarna. Detta leder till att alltför många produkter valsas för tidigt och måste ligga i lager samt att andra ämnen blir försenade. Möjligheten till en individvis hantering av ämnen begränsas i dagsläget av de kriterier som finns för packning av ugnarna, kapacitetsbrist vid plockning samt brist på lagringsutrymme. Kriterierna för packning är många och finns bland annat för att uppvärmningen ska kunna utföras utan risk för att ett ämne åker av i ugnen. Ett ämne som fallit ner i ugnen leder till ett stopp i produktionen vilket medför en kostnad på cirka 20 miljoner kronor. Kriterierna måste därför i högsta grad följas. I dagsläget ger SSAB:s planeringssystem, PMSIM, rekommenderade tidpunkter för ämnenas kap- och valstidpunkter. Dessa tidpunkter baseras bland annat på resursbeläggning längs hela flödet och given orderprioritet men ingen hänsyn tas till de kriterier ugnarna samt andra processer längre fram i flödet ställer på sekvenseringen, såsom ämnenas längd, olika material, kampanjer etcetera. Detta gör att PMSIM:s rekommendationer i dagsläget inte kan följas vid inläggningen till ugnarna och därmed inte heller vid valsningsprocessen utan måste således omstruktureras. 1 Vidare i rapporten kommer SSAB Oxelösund AB att benämnas endast som SSAB. Om någon annan del av koncernen åsyftas kommer hela namnet att skrivas ut. Denna konvention kommer dock inte att användas i kapitel 3, Företagspresentation, då risk för oklarheter där är större. 1 Inledning Kapacitetsbristen vid plockning beror på att kranen som förser ugnarna inte har tillräckligt med tid för att kunna plocka eller transportera ämnena en och en till ugn. Idag transporteras tre till fyra ämnen åt gången. Ett problem som till viss del hör ihop med kapacitetsbristen hos kranen är att inte tillräcklig lageryta finns för att lagra ämnena i högar med färre antal. I dagsläget lagras ämnena i högar och att plocka ut ett specifikt ämne långt ner i en hög kräver för mycket tid av kranen. Vid fältstudie upptäcktes hur stor påverkan kranföraren, som plockar ämnena till ugnarna, har på det totala flödet genom kvartovalsverket. Därför ligger ett stort ansvar på kranföraren att själv plocka en bra kombination av ämnen in till ugnarna. Detta leder till att flödet av ämnen till valsning idag är mycket beroende på kranförarens erfarenhet och kompetens. 1.3 Syfte Syftet med detta examensarbete är att förbättra ämneshanteringen in till ämnesugnarna vid kvartovalsverket hos SSAB Oxelösund AB. Ett övergripande förslag på styrning och hantering av orderämnen före valsning ska utarbetas och värderas. Målet är att öka styrbarheten samt produktiviteten vid produktionsavsnittet. 1.4 Uppgiftsprecisering För att kunna utarbeta ett övergripande förslag på materialhantering av orderämnen kommer examensarbetet bestå av följande delar: Nulägesbeskrivning som beskriver hur styrning och hantering av ämnena ser ut i dag. Datainsamling rörande lagernivåer, genomloppstider etcetera. Nulägesanalys där nyckeltal, brister, problem samt andra iakttagelser vid produktionsavsnittet redovisas och analyseras. Teoretisk referensram innehållande delar beträffande allmän logistik, lager och lagerdesign. Utarbetning av kravspecifikation för optimeringsmodell. Utarbetning av ett övergripande förslag på materialstyrning av orderämnen före valsning. Utarbetning av lagerlayout. Utvärdering av framtagna förslag. Värdering av potentiell produktivitetsökning och förändringens ekonomiska påverkan. 1.5 Avgränsningar Det system som ska studeras avgränsas från mellanlager efter kapningsprocessen till och med kvartovalsverket. Övrig påverkan som kan vara av intresse för studien ska ses som inparametrar till systemet. De tidpunkter för behandlingsdag som planeringssystemet PMSIM ger ska vara studiens utgångspunkt. Vid framtagning av lagerlayout har utrustningsalternativens livslängd inte tagits i akt. Till sist ska det framtagna systemet inte implementeras i realitet under denna studie. 2 Inledning 1.6 Läsanvisningar För att få en inblick i rapportens olika delar samt vara en hjälp vid läsning presenteras kortfattat varje kapitels innehåll. Som hjälp vid läsning finns även en ordlista i slutet av rapporten där svåra begrepp förklaras. Kapitel 2 – Företagspresentationen ger en inblick i det företag som fungerar som uppdragsgivare och dess produkter. Kapitel 3 – Detta kapitel redogör för studiens datainsamling och tillvägagångssätt. Här redovisas också studiens reliabilitet, validitet samt felkällor. Kapitel 4 – Den teoretiska referensramen innehåller den teori som ligger till grund för studien och berör områdena allmän logistik, lagerteori samt innehåller ett ramverk för lagerdesign. Kapitel 5 – Nulägesbeskrivningen ger en övergripande beskrivning av SSAB:s produktion samt en djupare kartläggning av det studerade produktionsområdet. Detta kapitel rekommenderas till läsare som inte är insatta i SSAB:s produktion. Kapitel 6 – Detta kapitel innehåller en analys av nuläget och ligger till grund för utarbetning av en ny styrning och hantering inom produktionsavsnittet. Kapitlet innehåller mått som ger en bild av dagens situation samt en inblick i SSAB:s egna nyckeltal. Kapitel 7 – Kapitlet presenterar en ny materialstyrning för produktionsavsnittet och ingår som en del i det slutliga resultatet. Kapitel 8 – Detta kapitel presenterar arbetet med att ta fram en ny lagerlayout som möjliggör för en individvis hantering. Arbetet följer det ramverk som presenteras i den teoretiska referensramen. Kapitlet avslutas med en sammanställning av layoutförslagen samt en utvärdering och presentation av dess för- och nackdelar. Kapitel 9 – Värderingskapitlet presenterar den potentiella produktivitetsökning som förändringen medför samt investeringens återbetalningstid. Denna del i rapporten innehåller även en värdering av de mindre kvantifierbara aspekterna med hjälp av DuPont-modellen. Kapitel 10 – Detta kapitel innehåller det resultat som en förändring genom ny materialstyrning och hantering föra med sig. En återkoppling ges till identifierade problem och dess lösning. Här finns de rekommendationer som studien ger till SSAB. 3 4 Företagspresentation 2 Företagspresentation I detta kapitel kommer SSAB Oxelösund AB kortfattat presenteras för att ge en inblick i det företag som fungerar som uppdragsgivare till denna studie. Kapitlet börjar med en kort introduktion av företaget som följs av en historisk tillbakablick. Därefter presenteras företagsorganisationen och företagets produkter för att avslutningsvis ge en övergripande presentation av företagets marknader. 2.1 Introduktion SSAB Oxelösund AB är beläget vid Oxelösund på den svenska östkusten och har genom sin närhet till havet goda möjligheter för att nå ut till resten av världen. I sin företagspresentation, (SSAB Oxelösund AB 2005b, s.4), beskriver företaget sin affärsidé som ”Att utveckla, tillverka och marknadsföra ämnen och grovplåt med bra teknisk och kommersiell service, så att vi har nöjda kunder”. Under 2005 redovisade SSAB Oxelösund AB en försäljning på 9 135 Mkr och en räntabilitet på sysselsatt kapital på 39 procent (SSAB Svenskt Stål AB 2006b). I dagsläget har SSAB Oxelösund AB 2 800 anställda och är det enda stålverk i Sverige som har en hel produktionslinje som sträcker sig från järnråvara till färdig plåt (SSAB Oxelösund AB 2006a). 2.2 Historik SSAB Oxelösund AB:s rötter kan spåras bak till början av 1900-talet då en masugn, kraftstation och ett koksverk uppfördes i Oxelösund som tillsammans bildade ett järnverk. Detta järnverk var det första i Sverige som grundade sin järnframställning på koks. Senare under perioden 1957 till 1961 byggdes verket ut till ett integrerat järn-, stål- och valsverk där grovplåt var huvudprodukten. (SSAB Oxelösund AB 2006a) 1978 blev järnverket i Oxelösund en del av den nystartade koncernen SSAB Svenskt Stål AB där även de forna konkurrenterna, Luleå Stålrörelse och järnverken i Domnarvet, ingick. Denna koncern ägdes till hälften av den svenska staten och till resterande del av Stora och Gränges som ägde 25 procent vardera. För att främja ett samarbete mellan koncernens tre producerande enheter omorganiserades företagen så att Oxelösund specialiserade sig på grovplåt, Luleå på balkprodukter samt specialstål och Domnarvet på band, tunnplåt och räls. Tio år senare, 1988, gjordes en annan omstrukturering till moder- och dotterbolag och därmed bildades SSAB Oxelösund AB som ett dotterbolag till SSAB Svenskt Stål AB som ett år senare, 1989, börsintroducerades. (SSAB Oxelösund AB 2006a) År 1998 invigdes SSAB Oxelösund AB:s nya kvartovalsverk som kom att bli världens starkaste plåtvalsverk.(SSAB Oxelösund AB 2006b) 5 Företagspresentation 2.3 Organisation Idag är SSAB Oxelösund AB en del av en multinationell koncern, SSAB Svenskt Stål AB, som i nuläget finns i stora delar av världen. Koncernen har i Sverige förutom i Oxelösund även produktion av stål i Luleå och Borlänge, där båda produktionsanläggningarna drivs av SSAB Tunnplåt AB. Denna del av koncernen är specialiserad på höghållfast tunnplåt som används till bland annat fordon. En tydlig decentraliserad organisation präglar SSAB Svenskt Stål AB och till koncernen hör även dotterbolagen Plannja och Tibnor (SSAB Svenskt Stål AB 2006b). Plannja genomför en vidareförädling av tunnplåt och är idag en av Europas ledande tillverkare av byggplåtsprodukter (Plannja 2006). Tibnor är först och främst ett handelsföretag som förser Nordens, Polens och Baltikums verkstads-, process- och byggföretag med stål och är en viktig säljkanal för SSAB-koncernen (SSAB Svenskt Stål AB 2006a; Tibnor AB 2006). I B Bilaga 1 redovisas organisationsstrukturen för hela SSAB-koncernen samt för SSAB Oxelösund AB. 2.4 Produkter SSAB Oxelösund AB är specialiserade på grovplåt och kan leverera plåtar med en tjocklek på 4 mm och upp till 160 mm (Karlsson 2006). Företagets specialitet är kylt stål, vilket innebär grovplåt med extra hög hållfastighet, god slitstyrka, svetsbarhet och formbarhet. Företagets produktflora består till huvudsak av fyra olika sorters plåt: HARDOX, WELDOX, ARMOX och TOOLOX, där HARDOX och WELDOX utgör kärnan. (SSAB Oxelösund AB 2005b) Produkternas användningsområden presenteras i Tabell 2.1. Tabell 2.1. SSAB Oxelösund AB:s produktflora. (SSAB Oxelösund AB 2005b). Produkt HARDOX – slitplåt WELDOX – konstruktionsstål ARMOX – skyddsplåt TOOLOX – färdigvärmebehandlat verktygsstål Exempel på användningsområden Grävskopor, dumperflak, betongkross, stenkross Broar, lyftkrokar, kranarmar, takbalkar Bankdiskar, minröjare, skottsäkra bilar Konstruktionsdetaljer, gångjärn, slitskenor till valsar 2.4.1 HARDOX HARDOX är en form av slitplåt som har en hög hårdhet, hög hållfasthet och god slagseghet. Detta gör att HARDOX används vid konstruktioner där slitage tidigare har orsakat problem. Denna typ av plåt är en av SSAB Oxelösund AB:s huvudprodukter och finns i fyra olika hårdhetsnivåer: HARDOX 400, HARDOX 450, HARDOX 500 och HARDOX 600. Dessa olika hårdhetsnivåer har olika egenskaper främst beträffande bockbarhet, seghet och svetsbarhet. HARDOX 600 är det starkaste HARDOX–plåten men är inte lika verkstadsvänligt som de mindre tåliga sorterna. (SSAB Oxelösund AB 2006a) 6 Företagspresentation 2.4.2 WELDOX WELDOX är en konstruktionsplåt som används först och främst vid konstruktioner som ska vara starkt bärande med samtidigt vara av låg vikt. Därför används WELDOX bland annat vid brobyggen, mobilkranar och trailers. Denna typ av plåt finns i elva olika sorter där WELDOX 1100 är den starkaste sorten som också anses vara världens starkaste konstruktionsplåt. WELDOX har en hög hållfasthet och seghet, god svetsbarhet samt en god bockbarhet vilket är de krav som ställs på en modern konstruktionsplåt. (SSAB Oxelösund AB 2006a) 2.4.3 ARMOX ARMOX är en form av skyddsplåt för civilt skydd med utmärkta ballistiska egenskaper. Dessutom är denna typ av plåt lätt att bearbeta trots sin höga hårdhet och styrka. ARMOX används bland annat vid tillverkning av värdetransporter samt bankdiskar och finns att tillgå i sex olika typer. (SSAB Oxelösund AB 2006a) 2.4.4 TOOLOX Utvecklingen av TOOLOX är baserad på SSAB Oxelösund AB:s erfarenheter från tillverkning och utveckling av HARDOX-plåten. Denna utveckling har lett fram till att TOOLOX är ”härdat och klart med uppmätta garanterade fysikaliska egenskaper” (SSAB Oxelösund AB 2006a). TOOLOX finns i två olika hårdhetsnivåer där båda produkterna har goda egenskaper för vidare behandling så som nitrering och ytbeläggning. (SSAB Oxelösund AB 2006a) 2.5 Marknader SSAB Oxelösund AB kan genom sina välsorterade lager i 40 länder tillgodose kunder i nästan hela världen och snabbt leverera det kunden efterfrågar (SSAB Oxelösund AB 2006b). Företaget startade under 2005 bolag i länderna Chile, Serbien och Rumänien och ökade därmed sin marknad (SSAB Svenskt Stål AB 2006b). Under 2005 gick 20 procent av grovplåtsleveranserna till Tyskland som därmed är det land som SSAB Oxelösund AB exporterar mest grovplåt till. Av den totala försäljningen under 2005 gick 72 procent av grovplåtsleveranserna till Europa, se Figur 2.1. I Europa finns idag stor potential för tillväxt då kunderna mer och mer får upp ögonen för det hållfasta stålet. Inom Skandinavien har SSAB-koncernen en försäljning som uppgår till 25 procent varav 10 procent går till den svenska marknaden. Dock finns en begränsning i tillväxtmöjligheter inom hela regionen och satsningar genomförs därför mer på övriga marknader samt på företagets specialprodukt, kylt stål. (SSAB Oxelösund AB 2005b; SSAB Svenskt Stål AB 2006a) Försäljningen av kylt stål ökar, dock finns en begränsning i produktion som leder till att företaget inte kan tillgodose all efterfrågan. Arbete sker därför kontinuerligt för att kunna öka produktionen. (SSAB Svenskt Stål AB 2006b) 7 Företagspresentation Figur 2.1. Grovplåtsleveranser 2005 (SSAB Oxelösund AB 2005b). 8 Metod 3 Metod I detta kapitel redogörs för hur datainsamling har genomförts samt tillvägagångssättet vid utarbetning av studiens olika delar. Avslutningsvis finns en diskussion kring studiens reliabilitet och validitet samt möjliga felkällor. 3.1 Datainsamling Studien innefattas av till största delen sekundärdata, genom att data erhålls av SSAB och ej samlas in på egen hand. Denna data är en historisk datamängd från de system som styr produktionsavsnittet och sträcker sig över en månad, från vecka 37 till vecka 40 år 2006. Ur denna datamängd utförs egna beräkningar i Excel för att erhålla efterfrågade nyckeltal. För sammanställning av kriterier till kravspecifikationen insamlas data med hjälp av intervjuer och en enkätundersökning. Intervjuerna utförs semistrukturerat, vilket innebär att endast ämnesområden ställts upp innan intervjun och konkreta frågor definieras först under själva intervjun (Björklund & Paulsson 2003). Data som erhålls i intervjuerna består av primärdata och ska bland annat ge möjlighet för en djupare förståelse av processen. För att komma i kontakt med fler personer ska en enkät lämnas till varje skiftslag och berörda personer får tillfälle att tycka till i frågan om vilka kriterier som är aktuella. I undersökningen ska namn och yrkesbeteckning anges för att möjliggöra uppföljning av oklarheter, svaren är dock anonyma för övrig personal på SSAB. Ytterligare ska observationer utföras för att få en uppfattning om hur personalen arbetar vid de olika produktionsavsnitten. För att utveckla både en ny materialstyrning och lagerlayout ska ett flertal ostrukturerade intervjuer, samtal där frågorna uppkommer efter hand, ske med berörda personer. Vid värdering av potentiell produktivitetsökning kommer historiska data över hur ugnarna har packats att användas som grund. Denna data sträcker sig från vecka 6 till 9 under år 2006. 9 Metod 3.2 Tillvägagångssätt I Figur 3.1 illustreras studiens tillvägagångssätt och varje del finns mer detaljerat beskrivet i respektive kapitel. Figur 3.1. Tillvägagångssätt. 3.2.1 Nulägesbeskrivning För att kartlägga produktionen vid det studerade systemet bör ett antal besök vid de berörda produktionsavsnitten genomföras. Under dessa besök ska semistrukturerade intervjuer med personalen som arbetar vid det aktuella tillfället utföras. Utöver dessa visiter kommer ett flertal samtal med handledaren vid SSAB att leda till en helhetsbild av det studerade systemet, vilket tillsammans med besöken i produktionen kommer att användas som grund för nulägesbeskrivningen. 3.2.2 Nulägesanalys Grundat på studiens nulägesbeskrivning kommer en nulägesanalys arbetas fram. Denna analys ska ligga till grund för utarbetning av en övergripande materialhantering samt ge en bild av nuläget i form av genomloppstider, avvikelser från planering etcetera. Det är också tänkt att dessa siffror delvis ska kunna användas för jämförelse med studiens förslag på förändringar. Stora delar av analysen grundas på sekundärdata från SSAB gällande ämnen som behandlats under en månads tid vid det studerade systemet. Data angående lagernivåerna kommer att samlas in från SSAB:s egna produktionsstyrsystem vilket gör att även denna information kan klassificeras som sekundär. 10 Metod 3.2.3 Teoristudie Teoristudien grundar sig delvis på litteratur från tidigare kurser men även mer fördjupande material har använts. Detta material kommer delvis från olika handböcker i logistik och lagerhållning men också från artiklar från olika databaser, till exempel Emerald. Med studiens uppgifter som grund är teoristudien grovt uppdelad i tre större delar: allmän logistik, lager och lagerdesign. 3.2.4 Kravspecifikation Vid framtagande av studiens kravspecifikation kommer arbetet att påbörjas genom att studera de gällande packningsinstruktionerna som finns för berörd personal. Med denna instruktion som grund kommer en enkät sammanställas som konstrueras genom ett flertal påståenden angående vilka kriterier som följs idag. De svarande har möjlighet att ange vilka kriterier som används i dagsläget, om kriterierna är ett måste och om så inte är fallet hur viktiga på en skala från 1 till 5 kriteriet för inläggning är, se Bilaga 2 för enkät. Därefter ska svaren sammanställas för analys och vidare utvärdering. Till sist kommer en kravspecifikation utformas som finns i Bilaga 3 där de aktuella kriterierna och dess orsaker redovisas. Denna kravspecifikation kommer till sist att godkännas av berörda personer. 3.2.5 Materialstyrning En ny materialstyrning ska utarbetas med utgångspunkt att öka styrbarheten och produktiviteten och på så sätt lösa så många som möjligt av de identifierade problemen. Till grund för problemlösning finns information om dagens styrning och dess för- och nackdelar. 3.2.6 Lagerlayout Utarbetning av lagerlayout ska genomföras med hjälp av det ramverk för lagerdesign av Rushton et al. (2000) som presenteras i den teoretiska referensramen. Dock kan inte alla delar tillämpas när studiens lager är ett mellanlager och ramverket vänder sig i första hand till lagerdesign av ett färdigvarulager. Efter framtagning av lagerdesign och dess utrustning kommer en utvärdering av de olika layoutförslagen att genomföras. 3.2.7 Värdering Arbetet med att värdesätta förändringen av produktionsavsnittet ska göras utifrån historisk data över hur ämnena lagts in i ugnarna. Genom att studera hur ämnena kombinerats ihop ska en potentiell produktionsökning kunna erhållas. Övrigt kommer förändringens effekter att diskuteras med hjälp av DuPont-modellen. 11 Metod 3.3 Metodkritik 3.3.1 Reliabilitet ”Reliabilitet: graden av tillförlitlighet i mätinstrumentet, d.v.s. i vilken utsträckning man får samma värde om man upprepar undersökningen.” (Björklund & Paulsson 2003 s.59) I studien ska en kravspecifikation utformas som en del av det slutliga resultatet. Vid framtagning av kravspecifikationen ska en enkät skickas ut till berörda personer i produktionen. Denna enkät kan leda till en något sänkt reliabilitet på kravspecifikationen då de svarande kan påverkas av varandra, motivationen till att svara kan sänkas under enkätens gång samt reservationer finns för missuppfattningar av påståenden. Dock kommer ytterligare frågor ställas vid ovanliga svar i enkäten för att försäkra att svaret verkligen är korrekt och på så sätt öka kravspecifikationens reliabilitet. Datamängd som används vid nulägesanalysen erhålls från SSAB och anses ha en relativt hög reliabilitet då datamängden ursprungligen kommer från SSAB:s produktionsstyrsystem. Om samma datamängd ska insamlas av författarna själva, vilket kan bli svårt, kan många faktorer spela in och därmed sänka reliabiliteten. Dock kan diskuteras om själva datamängden är tillräcklig samt representativ då den endast sträcker sig över en månad. Enligt SSAB representerar dock denna mängd en normalmånad och en större datamängd kan bli svårhanterlig. De mätvärden som ligger till grund för areaberäkningarna mäts av författarna själva vilket ger en viss sänkning av reliabiliteten på resultatet. Denna osäkerhet beror främst på en svårighet i att utgå från liknande mätpunkter vid själva mätningen. Dock anses inte denna sänkning av reliabiliteten påverka det slutgiltiga resultatet nämnvärt då förslaget på en ny lagerdesign ligger på en övergripande nivå. Vid värdering av förslagets potentiella produktivitetsökning kommer historisk data över hur ämnena lagts in i ugnen att användas. Denna data representerar tre veckors produktion vilket gör att produktivitetsökningen kan variera något vid beräkning med data från andra veckor och bidra till en viss sänkning av reliabiliteten. 3.3.2 Validitet ”Validitet: i vilken utsträckning man verkligen mäter det man avser att mäta.” (Björklund & Paulsson 2003 s. 59) Kravspecifikationen kommer att innehålla kriterier som inhämtas från en instruktionsmanual för packning av ämnesugnarna samt kriterier som uppkommer under intervjuer. Genom att dessa kriterier endast berör inläggningsarbetet och flödet av produkter i denna produktionsprocess är validiteten relativt hög. 12 Metod Den lagernivådata som kommer att insamlas under några veckor kommer att innehålla endast historiska lagernivåer för veckodagar, lagernivån under helgdagar kommer tyvärr inte att finnas med i datamängden. Då syftet med denna datainsamling är att erhålla underlag för beräkning av medellagernivån anses datamängden ha relativt hög validitet. Om syftet dock hade varit att studera förändringar i lagernivån kan datamängdens validitet ifrågasättas på grund av att förändringar kan upplevas mer drastiskt än vad verkligheten egentligen visar då luckor i datamängden finns. 3.3.3 Felkällor I denna studie försöker eventuella felaktigheter att undvikas men trots det finns några tänkbara felkällor som ej går att undgå. Genom en medvetenhet av dessa potentiella brister minskar dock risken att de eventuella felkällorna får genomslag i studiens resultat. En felkälla vid nulägesbeskrivning och framtagning av kriterier för inläggning kan vara att aktuell information inte har nått ut till all personal vilket kan leda till att felaktiga uppgifter kan erhållas. För att undvika detta kontrolleras erhållen information med andra parter, triangulering, mestadels med handledaren vid SSAB vilket troligtvis rättar till de flesta felaktigheter. Vid den utförda enkätundersökningen finns en viss osäkerhet huruvida de svarande uppfattar frågorna på ett korrekt sätt vilket gör att detta kan utgöra ytterligare en felkälla. Om detta sker är risken dock relativt liten att det avspeglar sig vid analys av undersökningen då alla avvikande svar kontrolleras närmare. Den datamängd som används vid nulägesanalysen som representerar en normalmånad kan vara en källa till vissa felaktigheter. Som tidigare nämnts, försäkrar dock handledaren vid SSAB att datamängden är normal. I samband med nulägesanalysen utförs Excel-beräkningar baserat på denna datamängd och då denna data, trots sin korta tidshorisont, är mycket omfattande i form av antal rader och kolumner finns risk för felaktigheter i beräkningar. För att undvika denna potentiella felkälla kontrolleras beräkningarna samtidigt som resultatens rimlighet ifrågasätts innan resultaten fastställs. Vid beräkning av cykeltiden görs en grov indelning av området i zoner för att kunna få fram en medelcykeltid. Denna indelning kan göras mer noggrann för att få mer exakta värden men detta innebär en alltför stor mängd beräkningar och då studien endast utförs på en övergripande nivå anses indelningen vara tillräcklig. Det finns även en viss osäkerhet i den tid som används vid beräkning av antalet omflyttningar vid ett sorteringsarbete. Här används en generell tid på halva cykeltiden men som dock i verkligheten kan variera beroende på var det omflyttade ämnet placeras, på en närliggande hög eller en hög längre bort. Detta bör dock jämna ut sig över det stora antalet högar och därmed fungerar en generell tid. 13 Metod Vid beräkning av kranarnas beläggning vid de olika layoutförslagen används samma cykeltid oberoende om ämnen hanteras med eller utan rotation. Hantering med rotation kan troligtvis ta lite längre tid men bortses från i studien då sådan information ej är tillgänglig. Då den potentiella produktivitetsökningen beräknas görs antaganden att körningen som ligger till grund för beräkningen följer de rekommendationer som finns för kombination av längdgrupper så långt som möjligt. Detta kan innebära en viss felaktighet i resultatet om körningen inte följt rekommendationer men ger en bra övergripande potential. De utrustningskostnader som används vid beräkning av investeringskostnader är uppskattade kostnader av personal på SSAB som dock vill poängtera att viss felaktighet kan finnas i uppskattningarna. För att balansera upp dessa eventuella brister används ett pålägg på 15 procent. Beräkning av genomloppstid för förändringen förenklas på grund av svårigheterna med att uppskatta spridningens omfattning, vilket gör att resultatet kan vara lite högre vid en djupare analys. Dock påvisas det väsentliga att genomloppstiden minskas. 14 Teoretisk referensram 4 Teoretisk referensram I detta kapitel presenteras den teori som ska ligga till grund för studien. Till att börja med presenteras logistikens mål och därefter redovisas en rad logistiska begrepp såsom DuPont-modell, genomloppstid etcetera. Dessa begrepp efterföljs sedan av ett kapitel om allmän lagerteori för att leda in på en av studiens huvuddelar: lagerdesign. Där presenteras ett ramverk för design av lagerlayout som efterföljs av ett antal kompletterande delar vilket avslutar den teorietiska referensramen. 4.1 Allmän logistik 4.1.1 Logistikens mål ”Logistik omfattar att på ett effektivt sätt planera, genomföra och kontrollera förflyttning och lagring av material och produkter från råvara till slutkund för att tillfredsställa kundens behov och önskemål. Dessutom innefattas det informationsflöde som behövs för att materialflödet ska fungera.” (Aronsson et al. 2004, s.19) Vinstdrivande företag är idag pressade av både ett hårt kostnadstryck och kundernas krav på snabba, säkra och flexibla leveranser. Ett hårt kostnadstryck leder till att företagen måste pressa ner kostnaderna så mycket som möjligt, men ändå kunna erbjuda en hög leveransservice. Logistiken handlar om att kombinera kostnadsminskningar med en hög leveranssäkerhet och Aronsson et al. (2004, s.19) uppger att logistikens mål är att ”kunna ge den service kunden vill ha till så låga logistikkostnader som möjligt”. Arbete med logistik innebär att kunna göra en avvägning mellan leveransförmåga, kapitalbindning i material samt tillverkningskostnader, se Figur 4.1, och lösa de konflikter som ofta uppkommer dem emellan. (Aronsson et al. 2004; Olhager 2000) Figur 4.1 Avvägning mellan mål (Olhager 2000, s.47) Olhager (2000) anser att en god leveransförmåga uppnås genom en hög lagertillgänglighet eller att företaget kan erbjuda en kort och säker leveranstid. För att kunna pressa ner tillverkningskostnaderna till en låg nivå måste det finnas ett högt och jämnt resursutnyttjande. Vad avser kapitalbindning i material erhålls en låg kapitalbindning genom att korta ner materialets genomloppstid. 15 Teoretisk referensram Dock finns vissa motstridigheter mellan en låg kapitalbindning och ett högt resursutnyttjande, om en låg kapitalbindning eftersträvas erhålls i allmänhet ett lägre och ojämnare resursutnyttjande. Detta är den största konflikten och uppstår i vanliga fall mellan tillverkningskostnad och genomloppstid. Leveransförmåga, tillverkningskostnad och kapitalbindning i material kan kopplas till varsin del av lönsamhetsbegreppet: intäkt, kostnad och kapital. 4.1.2 DuPont-modellen DuPont-modellen är ett grafiskt sätt att illustrera hur ett antal ekonomiska poster resulterar i tre vanligt förekommande nyckeltal. Den översta delen av DuPontmodellen kommer från företagets resultaträkning och leder fram till företagets vinstmarginal, hur stor vinst företaget genererar. I den nedre delen redovisas siffror från balansräkningen som tillsammans ger företagets kapitalomsättningshastighet. Kapitalomsättningshastigheten, KOH, visar hur fort företaget omsätter sitt kapital, ju snabbare kapitalomsättningshastighet desto mindre kapital krävs för att driva företaget. Tillsammans ger dessa två delar företagets räntabilitet. Räntabilitet är ett mått som visar på företagets avkastning på satsat kapital och en hög räntabilitet ger en bra avkastning. (Aronsson et al. 2004) Ett företags balans- och resultaträkning kan redovisas på ett mer eller mindre detaljerat sätt, vilket gör att även DuPont-modellen kan redovisas på ett flertal detaljeringsnivåer. (Lumsden 2006) I Figur 4.2 redovisas en principiell struktur över hur en DuPont-modell kan se ut. Figur 4.2 Principiell struktur för DuPont-modellen. (Aronsson et al. 2004, s.197 ) 16 Teoretisk referensram DuPont-modellen är ett bra verktyg för att belysa logistikens betydelse för företagets ekonomiska hälsa. Genom en hög leveransservice till en låg kostnad, vilket enligt Aronsson et al. (2004) är ett av logistikens mål, kan företagets konkurrenskraft öka vilket möjliggör för fler kunder som i sin tur ökar intäkterna. En ökad leveransservice med mer flexibla och säkra leveranser kan leda till att kunderna är beredda att betala lite extra för sina varor. En mer effektiv logistik kan också leda till kostnadssänkningar vilket även det påverkar DuPont-modellen. Genom effektivare hantering av gods och information finns möjlighet att sänka företagets lagernivå, lagerutrustning och kanske till och med själva lagerutrymmet. En minskning av någon av dessa tre faktorer sänker företagets kostnader vilket avspeglar sig i DuPont-modellens tillgångsdel. Genom en sänkt lagernivå höjs likviditeten hos företaget då tillgångar frigörs. I Figur 4.3 illustreras hur logistik kan påverka DuPont-modellen. (Aronsson et al. 2004) Figur 4.3. Logistikens påverkan på nyckeltalen i DuPont-modellen (Aronsson et al. 2004 s.203) Med hjälp av DuPont-modellen kan logistiska förändringars påverkan på företagets ekonomiska resultat simuleras genom att sätta in de förväntade effekterna från förändringarna. Genom en DuPont-simulering kan flera olika förslag övervägas och en ekonomisk prioritering sättas upp. Nyckeltalen i DuPont-modellen är inte lämpliga att använda för jämförelse mellan flera företag utan passar bättre att nyttjas som ett mått över tiden inom det egna företaget. (Aronsson et al. 2004) 4.1.3 Kapitalbindning Termen kapitalbindning kan enligt Aronsson et al. (2004, s.33) ”ses som en alternativ kostnad för att inte kunna använda kapitalet på ett bättre sätt”. Genom att låsa pengar i till exempel utrustning och produkter utesluts möjligheten att utnyttja pengarna på ett annat sätt, vilket hade kunna leda till en större vinst. (Aronsson et al. 2004) 17 Teoretisk referensram Efter varje bearbetningssteg som produkten genomgår längs produktionskedjan stiger produktens värde. När produkten är färdigproducerad kan fortfarande kapitalbindningen stiga i form av förädling genom till exempel transporter. I Figur 4.4 illustreras hur kapitalbindning sammankopplas genom en förädlingskedja. (Storhagen 2003) Den nedre delen av figuren visar hur en kombination av tidsreducering och senareläggning av aktiviteter kan minska kapitalbindningen. Det innebär bland annat att det är billigare att lagerhålla tidigt i flödet i form av råmaterial eller halvfabrikat istället för att hålla ett stort färdigvarulager. Detsamma gäller vidareförädlingsmoment där de dyraste momenten bör läggas så sent som möjligt i produktionskedjan för att minska kapitalbindningen. (Storhagen 2003) Figur 4.4. Exempel på hur kapitalbindningen normalt utvecklas och byggs upp för ett tillverkande företag, samt hur kapitalbindningen kan påverkas. Pilarna illustrerar hur lagervolymerna pressas ihop. (Storhagen 2003, s.131) 4.1.4 Genomloppstid Olhager (2000 s.21) definierar begreppet genomloppstid som ”den totala tiden kopplad till produktion av en produkt eller en viss kvantitet av denna produkt”. Definitionen avser därmed den totala genomloppstiden för en produkt. Många gånger finns dock ett intresse att mäta genomloppstiden för en viss del av ett produktionssystem vilket också benämns genomloppstid. Enligt Aronsson et al. (2004 s.185) är genomloppstid ett tidsmått för ”den tid det tar för en produkt eller ett ärende att gå igenom ett visst flödesavsnitt”, se Figur 4.5. 18 Teoretisk referensram Figur 4.5. Genomloppstider (GLT) på olika nivåer. (Aronsson et al. 2004 s.185) Den totala genomloppstiden delas enligt Olhager (2000) in i tre olika sorters ledtider: Förråds- eller inköpsledtid Produktionsledtid Lagerledtid Förrådsledtiden är den del av genomloppstiden som råmaterial och/eller komponenter som ska ingå i produkten ligger i förråd. Om en produkts insatsvaror köps in direkt mot en kundorder motsvaras förrådsledtiden av inköpsledtiden, det vill säga leveranstiden från leverantör. Produktionsledtiden är den tid som en produkt befinner sig i själva produktionsflödet och då benämns ofta själva produkterna som produkter i arbete, PIA. Produktionsledtiden kan delas in i mindre komponenter, se Kapitel 4.1.5. Den sista av genomloppstidens tre huvuddelar, lagerledtid, avser den tid som en produkt ligger i färdigvarulager innan den skickas iväg till kund. (Olhager 2000) Genom att minska produktionsledtiden för en produkt kan ett företag indirekt reducera även de andra delarna av genomloppstiden. Detta beror på att en kortare produktionsledtid innebär färre order i omlopp vilket ger en mindre mängd PIA i produktionen. Det gör i sin tur att förrådsledtiden minskas eftersom en kortare produktionsledtid oftast innebär en jämnare takt av uttag av komponenter och råmaterial. Lagerledtiden påverkas också då den förkortade produktionsledtiden leder till att ledtiden till kund eller färdigvarulager minskar, vilket gör att färdigvarulagrets storlek kan reduceras. (Olhager 2000) Enligt Aronsson et al. (2004) medför en kort genomloppstid flera fördelar. Dels minskas kapitalbindningen så som tidigare nämnts, dels minskas behovet av stora ytor och hanteringskapacitet samt planering och styrning av flödet underlättas. När genomloppstiden blir längre ökar svårigheten att sköta planering och styrning. Det beror då på att det krävs längre framförhållning i planeringen som i sin tur grundas på prognoser vars osäkerhet ökar vid ett längre tidsintervall. 19 Teoretisk referensram 4.1.5 Värdeskapande- och icke-värdeskapande ledtid Enligt den indelning av genomloppstid som Olhager (2000) anger är det endast produktionsledtiden som innehåller värdeskapande ledtid. Produktionsledtiden för en enskild artikel delas enligt Olhager (2000) upp i fem delar: Transporttid Kötid (innan operation) Ställtid (uppsättningstid, omställningstid) Operationstid Väntetid (efter operation, i väntan på transport) Av dessa fem delar av produktionsledtiden är det endast själva operationstiden som är värdeskapande, det vill säga tid som ger ett mervärde till kund. Den värdeskapande tiden utgör inom många industrier endast 0.05 procent till 5 procent av den totala genomloppstiden. (Olhager 2000) Tidigare har industrin koncentrerat sig på att minska genomloppsiden genom att minska den värdeskapande ledtiden vilket bland annat har gjorts genom investeringar i effektivare produktionsenheter. Detta är dock enligt Aronsson et al. (2004) inte det mest effektiva sättet att minska genomloppstiden på. Genom att reducera en produkts icke-värdeskapande ledtid finns större möjligheter till besparningar då den delen utgör en mycket större andel av den totala genomloppstiden än den värdeskapande ledtiden. Enligt Storhagen (2003) kan ett flöde värderas genom att ifrågasätta vilka processer som skapar värde för slutkunden. Onödig kapitalbindning, dubbelarbete, långa ledtider etcetera, bör utvärderas och eventuellt elimineras. Rudberg (2005) kategoriserar processer i tre grupper: kundvärdeskapande, kundvärdeneutral och kundneutral men nödvändig. De kundneutrala processerna anses vara en form av slöseri och bör elimineras men vissa icke-värdeskapande processer måste kvarstå i flödet för att flödet ska fungera. 4.1.6 Behovsplanering Behovsplanering, även kallat materialplanering, baseras generellt på huvudplanen och används för att beräkna behovet av komponenter med beroende behov, komponenter som ingår i en produkt och därmed beror av dess efterfrågan. Tillsammans med denna indata och information angående produktstruktur, ledtider och lagernivåer ser behovsplaneringen till att ”rätt komponenter och halvfabrikat (inköpta och/eller tillverkade) finns i rätt tid och i rätt kvantitet så att huvudplanen kan fullföljas”.(Rudberg 2005) För att göra en behovsplanering kan en materialbehovsplaneringstablå användas där materialbehovet jämförs med aktuell lagernivå och pågående produktion och inköp. Detta resulterar i en planering av tillverknings- och inköpsorder där behovet av ingående material listas. Några vanliga metoder som används vid behovsplanering är tvåbingesystem, beställningspunktssystem och periodbeställningssystem. (Rudberg 2005) 20 Teoretisk referensram 4.1.7 Detaljplanering Detaljplanering har som huvudsakligt syfte att ”uppfylla den produktion och hålla de leveranstider, som givits av ramar och övergripande planer från huvud- och materialplaneringen” (Olhager 2000, s.270). Enligt Olhager (2000) kan normalt två faser urskiljas ur detaljplaneringen: Tidplanering – bestämmer när och var operationer ska utföras. Körplanering – bestämmer ordersekvens vid köbildning med hjälp av prioriterings-regler. Vid tidplanering finns två huvudsakliga alternativ: bakåt- eller framåtplanering. När planeringen utgår från orderns beordringstidpunkt kallas det framåtplanering. Orderns beordringspunkt kan vara vid start av nästa planeringsperiod eller när kapacitet finns tillgänglig vid första processen. En framåtplanering utgår sedan från en lämplig starttidpunkt där produktens ledtider genom alla processer adderas för att få fram ett färdigdatum, en möjlig leveranstidpunkt. När utgångspunkten istället är orderns leveranstidpunkt benämns planeringen som en bakåtplanering. Den utgår från den tidpunkt som en produkt planeras att vara klar att leverera, leveranstidpunkten. Därefter räknas produktens ledtider för varje operation som ska genomgås bakåt, för att erhålla en starttid för produktion, beordringstidpunkt. Båda planeringsmetoderna följer produktens precedensrelationer2 enligt produktstrukturen vid planering. (Olhager 2000; Mattsson 1997; Mattsson 2002) Den andra delen av detaljplanering, körplaneringen, kallas även för sekvensering eller turordningsplanering. Sekvensering avser att planera in en viss ordningsföljd av produkter vid en produktionsprocess eller produktionsgrupp. Vid val av denna turordning beaktas ett visst mål, till exempel att minimera den totala genomloppstiden eller minimera medelförseningen, vilket kommer att ge olika resultat beroende på vad som ska optimeras. (Mattsson 1997) Vid sekvensering finns ett flertal tillvägagångssätt och Browne et al. (1996) beskriver fyra generella sekvenseringsteorier: Operationsanalytiskt tillvägagångssätt för sekvensering Sekvenseringsalgoritmer Heuristiska tillvägagångssätt för sekvensering Gantt-schema Vid operationsanalytiskt tillvägagångssätt för sekvensering finns i huvudsak två välkända metoder: dynamisk programmering och Branch and Bound. Dynamisk programmering är ”en matematisk metod att bestämma lösningar till optimeringsproblem med tidsstruktur” (Nationalencyklopedin 2006a) och är en relativt avancerad metod. Branch and Bound använder sig av ett sökträd för att undersöka möjliga lösningar på problemet och jämför dessa lösningar för att nå optimum. 2 Precedensrelationer - hur aktiviteter är kopplade relativt till varandra vid tillverkning av en produkt. Anger bland annat om någon aktivitet måste vara slutförd innan en annan kan påbörjas. (Olhager 2000 ) 21 Teoretisk referensram Tekniken kan vara relativt tung beräkningsmässigt men har som fördel att den kan användas vid många olika målfunktioner och att den oftast ger ett mycket bättre resultat än fullskaliga beräkningar. (Browne et al. 1996) Det finns ett antal sekvenseringsalgoritmer som till grunden består av en eller ett antal regler som ska följas för att uppnå ett visst resultat. Om alla villkor för en särskild algoritm kan uppfyllas och reglerna tillämpas enligt teorin kommer en optimal sekvens att erhållas. Problemet med dessa algoritmer är att de oftast är tillämpbara på endast specifika fall under väldefinierade och restriktiva förhållanden. Som exempel på sekvenseringsalgoritmer nämner Browne et al. (1996) SPT, Shortest processing time, och EDD, Earliest due date. Dessa algoritmer behandlar endast en-maskinsproblem men kan tillämpas vid flera maskiner, dock i manipulerad form som heuristiker. (Browne et al. 1996) Heuristiska tillvägagångssätt för sekvensering används då ingen optimal lösning kan beräknas fram inom rimlig tid. Det är inte troligt att erhålla en optimal lösning med hjälp av till exempel Branch and Bound om sekvenseringsproblemet är för stort vilket gör att ett heuristiskt tillvägagångssätt är det enda alternativet. Metoderna baseras på erfarenhet och har visat sig fungera bra och ger en lösning som oftast är bättre än genomsnittet. Nackdelen är dock att heuristiska metoder kan ta upp stora mängder datorkraft vid större sekvenseringsproblem. (Browne et al. 1996) Den sista sekvenseringsteorin som Browne et al. (1996) tar upp är Gantt-schemat. Ett Gantt-schema är en manuell sekvenseringsmetod som utgår från ett grafiskt gränssnitt där tid och processer eller maskiner finns representerade på varsin axel i en graf. Användaren kan då placera in varje aktivitet som ska utföras i denna graf för att se de slutresultat som erhålls vid olika sekvenser. Ett Gantt-schema har sina begränsningar då det ligger till själva användaren att ta fram en lösning men kan visa sig vara användbart då antalet processer är litet och dess styrka är just det grafiska gränssnittet. 4.2 Lager 4.2.1 Orsaker till lager Enligt Aronsson et al. (2004) kan lager generellt ses som en frikopplande funktion mellan två olika avsnitt i flödet som befrias från störningar. Den enskilda delen kan därmed styras individuellt för att uppnå en hög servicenivå till en låg kostnad. Storhagen (2003) beskriver fyra huvudsakliga logistiska anledningar till varför ett lager uppstår: 22 Lägre produktions- och transportkostnader Samordning av tillgång och efterfrågan Produktionsmässiga skäl Marknadsmässiga skäl Teoretisk referensram Om ett företags situation består av varierande kundleveranser och en önskan finns om ekonomisk produktion i långa serier skapar ett lager lägre produktionskostnader. Lagret kan då ta hand om de färdiga produkterna från produktionen vilket möjliggör för långa och ekonomiska produktionsserier oberoende av utleveranserna. Då ett lager även gör det möjligt för företaget att skeppa ut sina produkter i större kvantiteter sänks också transportkostnaderna genom en lägre styckkostnad per levererad produkt. (Storhagen 2003) Lagrets förmåga att samordna tillgång och efterfrågan beror på dess förmåga att fånga upp variationer från båda håll. Om produktionen skulle stå stilla kan företaget fortfarande leverera varor från sitt lager ut till kund. Lagret kan även ta hand om en ojämn efterfrågan så som säsongs- eller konjunkturvariationer. (Storhagen 2003) För att kunna uppnå stordriftsfördelar kan ett företag behöva lager, vilket Storhagen (2003) rubricerar som lager av produktionsmässiga skäl. Vid större produktionsanläggningar blir avståndet längre ut till kund eftersom stordrift medför färre antal anläggningar. Det behövs då ett lager som kan balansera upp dessa ökade avstånd genom en högre lagernivå. Av marknadsmässiga skäl hålls lager för att kunna ge företagets kunder en viss leveransservice. ”Ju högre lagertillgängligheten är desto större värde har produkten för kunden” (Storhagen 2003 s.120). 4.2.2 Olika typer av lager Enligt Aronsson et al. (2004) finns lager i flera delar av företaget. I Figur 4.6 ges ett exempel på var lager kan förekomma och vad det kallas i de olika delarna av företaget. Observera att alla lager i figuren inte förekommer hos alla företag. Figur 4.6. Olika lagers placering i flödet (Aronsson et al. 2004 s.103) Företag som säljer industriprodukter saknar oftast distributionslager, istället finns hela färdigvarulagret i direkt anslutning till produktionsenheten. De lager som presenteras i figuren kan ha flertal namn samt olika betydelse från företag till företag. Enligt Andersson et al. (1992) har svenska logistiker valt två olika begrepp för lagring av produkter beroende på hur långt i förädlingsprocessen produkten har kommit. 23 Teoretisk referensram För lagring av produkter som ligger och väntar på vidareförädling benämns lagret förråd, uppdelat i råmaterialförråd och halvfabrikatförråd. När produkten är färdigproducerad och klar för försäljning till kund talas det om att produkten förvaras i lager. Uppdelningen grundar sig på ansvaret för lagret, där det ekonomiska ansvaret för lager oftast finns hos försäljningsfunktionen. Detta på grund av att de är de som tar beslut rörande mängden färdigproducerade produkter i lagret samt artikelsortimentet. I denna studie kommer dock begreppet lager även att användas för det som Andersson et al. (1992) benämner som halvfabrikatförråd. (Andersson et al. 1992; Aronsson et al. 2004) Enligt Lumsden (1998) beror lagrets karaktär av dess motiv och det finns tre olika sätt att klassificera ett lager: lager efter processen, lager efter funktion eller lager efter flödet. För att befria företaget från störningar i form av materialbrist uppstår lager som kan klassificeras som lager efter processen. Hit räknas bland annat förråd, förbrukningsmaterial, produkter i arbete (PIA) och färdigvarulager. Lager efter funktion kallas de lager som definieras efter den funktion som lagret fyller för företagets totala verksamhet. Till denna kategori hör exempelvis säkerhetslager, utjämningslager, marknadslager och spekulationslager. Till sist kan lager definieras utefter flödets uppbyggnad, därmed kan produkter följas i förädlingskedjan när de är placerade i väntan före processen, efter processen eller under förflyttning. Till denna kategori räknas buffertlager, processlager och transportlager. (Lumsden 1998) Genom den uppdelning som Lumsden (1998) använder kan ett lager benämnas med olika termer men fortfarande utgöra samma fysiska mängd produkter. I ett färdigvarulager utgör troligtvis en viss mängd av produkterna ett säkerhetslager vilket exemplifierar att samma produkter får två olika benämningar. 4.2.3 Lagernivå Lagrets uppgift är att täcka efterfrågan av produkter, vilket medför att lagernivån minskas i takt med efterfrågan. Lagret behöver därför fyllas på med jämna mellanrum och en hemtagningskvantitet anger hur många produkter som anländer vid varje påfyllnad, denna kvantitet utgör omsättningslagret. För att kunna hantera oväntade händelser, som till exempel avvikelser i planerad in- och utleverans, hålls oftast ett visst antal produkter i lagret som utgör ett säkerhetslager. Vid kontinuerligt uttag ur lagret kan de olika kvantiteterna illustreras enligt Figur 4.7 och medellagernivån för lagret beräknas enligt Lumsden (1998) på följande sätt: Medellager (ML) = Säkerhetslager (SL) + Omsättningslager (OL) = = Säkerhetslager + ½ hemtagningskvantitet (Q) 24 Teoretisk referensram Figur 4.7. Lagernivåer i ett principiellt uppbyggt lager. (Lumsden 1998 s.259) Materialet i ett lager kan styras på flera olika sätt. Det som oftast definieras som styrning är hur stora hemtagningskvantiteterna ska vara, när beställning ska göras samt hur stort säkerhetslager som krävs. (Mattsson 2002) 4.2.4 Täcktid Till hjälp för att se hur länge ett lager räcker samt för att beskriva kapitalbindningen i lager används enligt Storhagen (2003) begreppet täcktid. ”Täcktiden anger hur lång tid inneliggande lager kommer att räcka med utgångspunkt i en given förbrukning” (Storhagen 2003 s.126). Måttet går att använda vid en studie av hela lagersituationen men är dock mycket användbar vid beskrivning av ett enskilt lager, förråd. Täcktiden för ett lager kan beräknas enligt följande (Olhager 2000): Täcktid = Disponibelt lagersaldo Förväntad efterfrågan per period Täcktidsmåttet används också många gånger istället för lageromsättningshastigheten på grund av att måttet är lättare att förstå och enklare att tolka. (Olhager 2000) 25 Teoretisk referensram 4.3 Ramverk för design av lagerlayout I ett arbete med att designa en lagerlayout ingår många olika arbetsmoment. Rushton et al. (2000) anser att designprocessen innefattar följande steg: Definition av systemkrav och designrestriktioner. Definition och insamling av data. Analys av data. Beslut gällande vilken typ av enhetslastbärare som ska användas. Sammanställning av grundoperationer och metoder. Övervägande av möjliga utrustningsalternativ för lagerhållning och hantering. Beräkning av utrustningskvantiteter. Beräkning av personalnivån. Förberedelse av möjliga byggnads- och områdeslayout. Utvärdering av designen mot systemkrav och restriktioner. Identifiering av vald design. 4.3.1 Definition av systemkrav och designrestriktioner De systemkrav som ställs på ett lager sätts med avseende på hur företaget kommer att se ut i framtiden, till exempel med avseende på hur prognoserna kommer att växa. Beslut som ska tas i detta steg består av vilken kapacitet som krävs för lagerhållning och genomflöde av produkter, vilken servicenivå som systemet ska uppnå samt vilka speciella inrättningar som krävs för paketering och kvalitet. Vid nybyggnation av ett lager eller vid en omstrukturering av redan befintligt lager kan restriktioner finnas för när lagret ska vara i funktion, hur stort kapital som finns att tillgå samt vilken teknik som är lämplig för lagret. Tekniken ska till exempel vara kompatibel med företagets övriga delar och även möjliggöra för ett mer flexibelt genomflöde för att kunna möta säsongsvariationer. 4.3.2 Definition och insamling av data Vid insamling av data är det viktigt att ta reda på hur säker och fullständig den data är som finns att tillgå och som lagerdesignen kommer att bygga på. Vanligtvis bygger lagerdesignen på data som finns över hur företaget ser ut idag och det är därför av vikt att ta reda på hur företaget kommer att utvecklas samt vilka framtida lagerbehov som lagret ska kunna tillgodose. Det finns oftast hål i den insamlade datamängden eller brist på viss typ av data som gör att en viss del av lagerdesignen bygger på antaganden och erfarenheter. Rushton et al. (2000) rekommenderar att skapa en datarapport som berörda personer får godkänna innan den slutliga designen tas fram. Följande data kan vara av vikt att ta i akt: 26 Teoretisk referensram Godshantering – data innehållande godsets egenskaper, paketeringsform, enhetslastbärare, lagernivåer angivet i SKU, genomflödesnivå i SKU samt trender och ökningar i prognostiserad efterfrågan. Orderkaraktärer – data som har inverkan på val av orderplockningssystem. Detta kan vara data i form av servicenivåer för tid och fulländande av order, storlek på order i SKU per order samt antal per order. Även data som orderfrekvens, detaljer rörande paketering och enhetslaster samt speciella eller prioriterade orderkrav inverkar på val av orderplocknings-system. Godsets ankomst- och avgångsmönster – data rörande fordonets storlek, typ, frekvens och tider. Även data om hur enhetslastbärarna ska hanteras, sändningsstorlek samt om det ska köras ut till kund med egna fordon eller om en tredjepartslogistiker ska anlitas. Lageroperationer – grundläggande operationer som ska utföras, extra aktiviteter som till exempel kvalitetskontroll och batteriladdning. Placerings- och byggnadsdetaljer – data som behövs vid nybyggnation av ett lager och definierar lagrets placering, storlek, koordinater och tillgänglighet. Data rörande intilliggande aktiviteter och mått på expansions-möjligheter, restriktioner och hinder samt tillgängligheten på service. Existerande anläggningar och utrustning – anläggningar och utrustning som kan tänkas användas, dess storlek, skick samt antal som finns att tillgå. 4.3.3 Analys av data I detta steg analyseras insamlad data för att sedan ligga till grund för de lagerdesignförslag som designern av systemet tagit fram. Analysen ska till exempel stödja val av utrustning, operationsmetoder, system, personalkostnader samt layout. Det finns många olika metoder för att analysera och presentera data och Rushton et al. (2000) framhäver ABC-klassificering, även kallat Pareto-analys, som en mycket bra metod. Metoden gör att det går att urskilja de viktiga SKU ur en stor grupp och med vetskap om detta hitta lämplig lagringsform. 27 Teoretisk referensram 4.3.4 Beslut gällande vilken typ av enhetslastbärare som ska användas Det finns många olika typer av enhetslastbärare, pallar, rullburar, bingar etcetera. Den mest vanliga lastbäraren är träpallen som finns i många olika utformningar men det finns dock några standardiserade format för att underlätta hanteringen mellan olika företag och transportslag. ISO-pallen är en typ av standardiserad lastbärare som är vanlig i Storbritannien, men den mest vanliga i Europa är dock Europapallen med en storlek på 800 x 1200 mm. Valet av enhetslastbärare ska göras i början av designprocessen för att underlätta val av utrustning samt beslut rörande hur utrymmet ska utnyttjas effektivt. Vid val att använda enhetslastbärare erhålls vissa positiva effekter till exempel att mer standardiserad utrustning kan användas, att materialet förvaras säkrare samt att tiden för på- och avlastning i fordon minskas. Oftast använder materialförsörjaren en typ av enhetslastbärare och kunden en annan, vilket är viktigt att ta i akt för att underlätta framtida förflyttningar. 4.3.5 Sammanställning av grundoperationer och metoder Vid all typ av lagerdesign ingår det att urskilja vilka grundoperationer som ska utföras i lagret. Detta måste fastställas innan det är möjligt att utse lämplig utrustning samt det utrymme och personal som dessa operationer kräver. Grundoperationer i ett lager kan till exempel vara inleverans i lagret, lagring av material, plockoperationer, paketering samt utlastning. Beroende på vilken typ av information som krävs samt vilken kommunikation mellan operationerna som behövs i lagret, måste designern avgöra vilket lagerhanteringssystem som anses lämpligt och ska användas. Till varje grundoperation finns ett antal extra tillhörande aktiviteter som måste ske för att stödja grundoperationerna. Dessa extra aktiviteter måste även tas hänsyn till under designfasen och inte behandlas i efterhand då de i sin tur kräver både utrymme och resurser. Exempel på dessa extra aktiviteter kan vara lagring av paketeringsmaterial, pallreparationer, returgodsytor, batteriladdningsytor samt kontorslokaler. 4.3.6 Övervägande av möjliga utrustningsalternativ för lagerhållning och hantering För att kunna välja vilken utrustning som krävs för just det lagret som ska designas krävs en medvetenhet om vad som finns tillgängligt och en förståelse i vad de olika utrustningstyperna klarar av att hantera och utföra. Detta arbete innebär att se tillbaka till tidigare beslut rörande till exempel vilken typ av operationer som ska utföras i lagret samt vilken typ av enhetslastbärare som ska användas. För- och nackdelar med de olika utrustningsalternativen övervägs tills ett lämpligt utrustningsalternativ har valts. Efter att utrustningstyp har valts ska en kontakt ske med leverantörer för att avgöra vem som är en lämplig leverantör till just den utrustning som efterfrågas. Här behövs utrustningskapacitet tillsammans med många andra faktorer, till exempel ska service av utrustningen vägas samman med erfarenheter från tidigare beställare av systemet innan slutlig beställning görs. 28 Teoretisk referensram 4.3.7 Beräkning av utrustningskvantiteter Till hjälp för beräkning av mängden utrustning som krävs används grunddesigndata och utrustningens operationskaraktärer. Lagerhållningskraven som ställts på lagret tillsammans med vilken typ av lagring som kommer att ske avgör hur stor lagerkapacitet som erfordras. För att bestämma mängden hanteringsutrustning som kommer att behövas i lagret studeras materialförflyttningar i lagret tillsammans med operationsdata på utrustningens kapacitet. Ej att förglömma är att inkludera säsongsvariationer och efterfrågetoppar vid beräkning av utrustningskvantitet. Hänsyn ska även tas till om lagret kommer att innefatta skiftarbete, detta på grund av att utrustningen kanske behöver laddas upp med jämna mellanrum och en extra truck kanske blir nödvändig. Genom att steg för steg med hjälp av lager- och genomflödessiffror samt utrustningens operationskaraktärer beräkna vilken mängd utrustning som krävs för respektive operation kan arbetet med att bestämma den totala mängden utrustning framskrida. Enligt Rushton et al. (2000) är det dock svårt att se effekten av samarbetet mellan utrustning och personal och simulering anges som ett bra hjälpmedel för att synliggöra samarbetet. 4.3.8 Beräkning av personalnivån Beräkning av personal som krävs till de olika operationerna i lagret faller sig oftast naturligt utifrån beräkningen av utrustningskvantiteter då dessa två beräkningar är starkt länkade tillsammans. De är dock viktigt att ta i akt denna beräkning för att kunna avgöra den slutliga kostnaden av lagret. 4.3.9 Förberedelse av möjliga byggnads- och områdeslayout För att kunna lagerhålla gods krävs att en layout över lagret tas fram. Layouten sammanför alla komponenter av lageroperationerna tillsammans i en byggnad. Design av lagrets layout kan delas upp i den interna och externa lagerlayouten. Den interna lagerlayouten ska möjliggöra en bra tillgänglighet av lagerprodukter, ge ett logiskt flödesmönster som ska baseras på analys av material- och personalförflyttningar och ge minimala flödeskrockar. Layouten ska även underlätta för att undvika återflöden av människor och material, minimera antalet förflyttningar av personer och hanteringsutrustning, använda lagervolymen på bästa sätt och ge en säker arbetsplats. Vid design av intern lagerlayout är det ett grundläggande beslut att avgöra om lagret ska ha en U-flödes- eller en genomflödeskonfiguration. Med U-flödes konfiguration menas att inleverans och utleverans sker från samma sida, flödet av produkter genom lagret sker i en U-form. Positivt med denna typ av konfiguration är att lastytan används bättre samt hanteringsutrustningens utnyttjandegrad är högre när utrustningen kan användas till både av- och pålastning. Ytterligare ett plus är att vanligt efterfrågat gods kan lagras nära lastutrymmet och på så sätt minimeras denna godstyps förflyttningar. Genom att välja en genomflödeskonfiguration bildas ett rakt flöde av godset genom lagret och det blir lätt att separera på in- och utleveransoperationer. 29 Teoretisk referensram Detta kan vara positivt när flera operationer krävs vid in- och utleverans. Det kan till exempel röra olika säkerhetskontroller eller att fordonen är olika vid in- och utleverans. Några övriga frågor som kan inkluderas vid framtagning av layouten är till exempel vilken typ av golv och planhet på golvet som tolereras, placering av kontor för övervakning av operationer, placering av extra utrustning med mera. Sist men inte minst ska möjligheten till expandering av lagret implementeras för att minska störningar i den interna layouten vid förändring. Ytterligare faktorer som måste tas hänsyn till vid design av den externa layouten är hur fordon ska anlägga plattformen, säkerhetsåtgärder som stängsel och portvakter, interna vägar och riktningar som fordon ska få förflytta sig i, manövreringsytor och väntplatser för fordon i väntan på av- eller pålastning samt tillgängligheten för brandfordon. Vid design av det yttre området ska möjligheter för expansion tas i akt genom att utrymme ska finnas för nya byggnader i framtiden. 4.3.10 Utvärdering av designen mot systemkrav och restriktioner Efter genomförande av tidigare steg i designprocessen ska ett lager ha utformats som ska tillgodose de krav och restriktioner som ställdes på lagret från början. De grundläggande kraven på lagerkapacitet, utrustning med mera, kan alla ganska lätt bli validerade. Olika kostnader för lagret kan beräknas så som kapitalkostnad, kostnad för land, byggnad, utrustning, system med mera, men även operationskostnader som bland annat innefattar kostnader för personal, utrustningsoperationer samt byggnadsförsäkringar. 4.3.11 Identifiering av vald design Under arbetets gång med framtagandet av lagerdesignen uppkommer många iterativa operationer där designern måste gå tillbaka till tidigare steg och stämma av med de krav som ställts. Den slutgiltiga lagerdesignen ska presentera följande: Operationsprocesser och metoder Servicekrav Utrustningsspecifikationer och krav Personalnivå Kapital- och operationskostnader Layoutritningar Enlig Rushton et al. (2000) är förändringar i designen relativt enkla och ej så kostsamma när arbetet fortfarande befinner sig på ritbordet. Det blir dock dyrt och svårt att förändra något när anläggningen väl är byggd och de vill därför påpeka vikten av ett väl utfört designarbete. 30 Teoretisk referensram 4.4 Kompletterande material till ovanstående ramverk För att komplettera ovanstående ramverk för lagerdesign har två delar från ett liknande ramverk av Hassan (2002) lagts till samt ytterligare fördjupningsteori. Fördjupningsteorin innehåller information om fastplatssystem och flytande placeringssystem samt tvåbingesystem. 4.4.1 Prognos och analys av förväntad efterfrågan Detta steg är tänkt att komplettera det första steget hos Rushton et al. (2000) genom att tydliggöra vilka data som behövs tas fram angående efterfrågan, det vill säga prognosen som besluten ska grunda sig på. Hassan (2002) rekommenderar att följande data och uppgifter bör identifieras eller uppskattas: Produkter med hög och låg efterfrågan. Trender och förändringar i efterfrågemönstret. Antal procent av produkterna som kan beställas i hela eller uppdelade lastenheter. Variationer i efterfrågan. Procentandelar för inhemska respektive globala marknader. Säsongvaror och tidpunkter för när deras efterfrågan är som störst respektive lägst. Volym av order. 4.4.2 Fastställande av lagernivåer I Rushton et al. (2000) finns inga klara riktlinjer för när lagernivåerna ska fastställas och inte heller hur det ska ske. Ramverket av Hassan (2002) innehåller mer information om hur lagernivåerna ska fastställas. Lagernivåerna påverkar lagrets storlek och hjälper till att uppskatta de utrymmesbehov som finns. Som grund för detta beslut ligger den prognos och analys av efterfrågan som utförts i tidigare steg. Beslut rörande lagernivå kommer att påverka efterföljande steg, uppdelning av utrymme och lagerallokering, vilket gör att dessa beslut eventuellt bör beaktas samtidigt. En möjlighet är att ta fram ett flertal scenarion med lagernivåer och lagerallokering för utvärdering för att uppnå rimliga uppskattningar på lagernivåerna. (Hassan 2002) 4.4.3 Fastplatssystem och flytande placeringssystem Rushton et al. (2000) bortser från fast eller flytande placeringssystem vid förberedelse av möjliga byggnads- och områdeslayout. Vid lagerdesign kan det vara av stor vikt att besluta vilken typ av placeringssystem som ska tillämpas och enligt Aronsson et al. (2004) finns det två huvudsystem för placering: fastplatssystem och flytande placeringssystem. Ett fastplatssystem ger varje produkt en bestämd plats i lagret. Denna reservation gäller för såväl plock- som buffertplatser. Genom detta system måste lagringsutrymmet dimensioneras för maximal lagernivå av varje enskild produkt vilket dock bara utnyttjas fullt ut direkt efter inleverans. 31 Teoretisk referensram Lagringsutrymmet som krävs vid fasta lagerplatser kan beräknas fram enligt följande formel : (Aronsson et al. 2004; Lumsden 1998) Lagringsutrymme = (Lufix) = säkerhetslager + max omsättningslager En fördel med detta placeringssystem är att det kräver en minimal administration. Grant et al. (2006) anger också att systemet möjliggör en effektivare lagerhantering då personalen har möjlighet att lära sig var produkterna finns i lagret. Aronsson et al. (2004) varnar dock för den stora mängden lagerutrymme som krävs och som till största delen av tiden står outnyttjat samt att lagret riskerar att bli inkurant då plockplatserna riskerar att aldrig tömmas. Vid ett flytande placeringssystem lagras produkten på första lämpliga ställe i lagret. Denna placering sker utifrån någon form av prioriteringssystem där data om placering och produktnummer måste lagras i relativt avancerat system för administration. När en inleverans sker till ett lager med flytande placeringssystem placeras de nya produkterna på ett annat ställe än de som eventuellt återstår i lager. På så vis töms alltid plockplatsen på produkter och risken för inkurant lager minskar. Detta möjliggör också för en löpande kontroll av lagersaldon, så kallad nollagerinventering. (Aronsson et al. 2004) Ett flytande placeringssystem sparar ungefär 40 procent lagringsutrymme jämfört med ett fastplatssystem. (Aronsson et al. 2004) Vid flytande lagerplacering beräknas lagringsutrymmet som krävs på följande sätt (Lumsden 1998): Lagringsutrymme = (Lufl) = säkerhetslager + omsättningslager = = säkerhetslager + ½ hemtagningskvantitet Då båda placeringssystemen har sina för- och nackdelar har det utvecklats ett blandsystem av dessa två. Ackerman (1997) föreslår en gruppering av produkter i familjer. Familjen har en bestämd placering i lagret medan de enskilda produkterna placeras godtyckligt inom familjen. Detta förfarandesätt gör att produkter som inte lämpar sig att lagerhållas i närheten av varandra kan åtskiljas samtidigt som lagerutrymmet kan utnyttjas mer effektivt än vid ett vanligt fastplatssystem. 4.4.4 Tvåbingesystem Ett tvåbingesystem är en enkel form av kanbanstyrning, japanskt system som används vid beordring av material och produktion, där själva lastbäraren fungerar både som en påfyllningssignal. Detta skapar ett sugande system vilket är typiskt för kanbanstyrning. Enligt tvåbingesystemet placeras två lastbärare vid en förbrukningspunkt i flödet där den ena lastbäraren flyttas ut när den är tom vilket ger en signal till exempelvis truckföraren att påfyllning behövs. När en påfyllning sker kan produkter plockas ur den andra lastbäraren. Mängden på varje lastbärare anpassas så att den lastbärare som står kvar vid förbrukningspunkten inte hinner ta slut förrän den andra lastbäraren är tillbaka. (Aronsson et al. 2004; Olhager 2000; Storhagen 2003) 32 Nulägesbeskrivning 5 Nulägesbeskrivning I detta kapitel ges en inblick i hur SSAB:s produktion ser ut idag. Kapitlet inleds med ett avsnitt med grundläggande termer och klassificeringar som görs angående stålämnet. Sedan följer en övergripande beskrivning av hela produktionskedjan, där området för vår studie kommer att introduceras. Därefter börjar en mer detaljerad beskrivning av de aktuella produktionsdelarna. Beskrivningen är indelad i tre delar: lager, ugn och inläggning samt blästring och valsning. Därefter redogörs för hur styrningen och planeringen går till vid de olika produktionsavsnitten. Till sist sammanfattas information med hjälp av en kartläggning av flödet. Om inget annat anges är informationen som förekommer i detta kapitel inhämtad vid besök i produktionen. 5.1 Ämnet och dess klassificeringsparametrar När ett ämne anländer till kapning i valsverket kallas det för moderämne. Moderämnena kapas efter individuella mått och vid kapning erhålls ett antal döttrar som klassas antingen som orderämne eller lagerämne. Ämnen som kallas för orderämnen är kopplade till kundorder medan lagerämnen uppstår om inte hela modern är ansluten till order. Orderämnena går vidare till respektive mellanlager och eventuella lagerämnen skickas till annat lager i väntan på att kopplas till order. Vid tillverkning tilldelas moderämnet ett identifikationsnummer som utgör grunden för det ämnes-ID som varje dotter får efter kapning. Detta ID-nummer följer ämnet ända fram till valsningsprocessen och möjliggör för den styrning och kontroll av ämnen som finns idag. För att underlätta hantering och planering av ämnena sorteras de efter ett antal längdgrupperingar, se Tabell 5.1. Om längderna skulle blandas okontrollerat försvåras plockningsarbetet och rasrisken ökar för de högar som ämnena lagras i. Detta skulle vara både arbetsmässig tidsödande och en säkerhetsrisk. Tabell 5.1. Redovisning av längdintervall. (Carlen 2006a; Karlsson 2007) Längdgrupp Lång Lång (290) Medellång Kort Kort (290) Kortkort Tvärlagd3 Tvärlagd min Intervall [mm] 2901-3500 2601-3500 2601-2900 2201-2601 1685-2600 1685-2200 1300-1684 900-1299 3 Längdgruppen tvärlagd har fått sitt namn genom att denna grupp av ämnen läggs in på tvären i ugnen på grund av att sidan där ämnet kapats är längre än dess orörda sidor, se kapitel 5.4.1. 33 Nulägesbeskrivning Ämnena delas också in beroende på dess tjocklek: 140, 220 eller 290 mm. Dessa tre dimensionsgrupperingar resulterar i det som kallas ämnestyper. Det finns i dagsläget fjorton olika ämnestyper, se Tabell 5.2. Observera att tjocklek 140 mm och 290 mm har större intervall för gruppen lång som innefattar båda intervallen för lång och medellång. Detsamma gäller för intervallet kort där ämnen som är 290 mm tjocka innefattar längder mellan 1685-2600 mm, det vill säga även längdgruppen kortkort. Tabell 5.2. Redovisning av möjliga längd och tjocklekskombinationer. Lång Längdgrupp Tjocklek 140 220 290 X X Medellång X Kort X X X Kort- Tvärlagd kort X X X X X Tvärlagd min X X X Utöver dessa dimensionsgrupperingar delas ämnena in efter styrande behandlingsform för att lättare kunna samla ämnen som ska till samma process längre ner i flödet. Dessa indelningar grundas på de behandlingar som presenteras i Tabell 5.3. Tabell 5.3. Ämnesindelning efter behandlingsform. Gruppnamn A ACC D Q T T1 T2 Behandling Ingen värmebehandling Accelererad kylning Direktkylning Härdning Anlöpning Termomekanisk valsning Normal valsning Beteckningarna kan kombineras ihop för att ange ämnets alla styrande behandlingar, benämningen QT visar till exempel att ämnet ska både härdas och anlöpas. Alla ämnestyper kan ges alla ovanstående behandlingar, med undantag för ämnen som är 140 mm tjocka vilka inte DQ-behandlas. Det finns många olika sorters material i ämnena som tillverkas hos SSAB men det är endast de som innehåller nickel som särskiljs från de övriga. Detta görs för att nickelhaltiga ämnen lättare riskerar att få glödskalsproblem vid uppvärmning. Vid SSAB förekommer kampanjer, vilket är en följd av liknade ämnen som körs efter varandra. Detta görs av flera anledningar som till exempel att ämnen ska köras med en annan temperatur än vid normal körning. I Tabell 5.4 presenteras de olika kampanjerna som förekommer vid ämnesugnarna och deras orsaker. 34 Nulägesbeskrivning Tabell 5.4. Kampanjer. Kampanj Förklaring Tunnkampanj Ämnen som ska ge plåt som är tunnare än 5,8 mm och värms i en högre temperatur. DQ-kampanj Ämnen som ska ge plåtar som ska direktkylas och får inte blandas med annat material längre fram i flödet. 290-kampanj Tjockare ämnen som kräver längre tid i ugnen för att bli genomvarma. D1 Extra känsligt material som inte bör blandas med övriga ämnen. 5.2 Tillverkning av en plåt Det flöde som kommer att beskrivas nedan finns schematiskt illustrerat i form av en flödeskarta, se Figur 5.1, där den del av systemet som innefattas i studien finns markerad. Dessa delar är sedan mer ingående beskrivna i Kapitel 5.3 Lager, 5.4 Ugn och inläggning och 5.5 Blästring och valsning. Produktionen av stål vid SSAB börjar med att koksverket tillverkar masugnskoks av stenkol. Denna koks skickas sedan vidare till masugnen där den blandas med järnmalmspellets och kolpulver. I masugnen sker en uppvärmning som frigör syre ur järnmalmen och resulterar i flytande råjärn. Råjärnet transporteras sedan i torpeder, stora transportvagnar som går på räls, till stålverket där råjärnet förädlas till stål. Till att börja med renas råjärnet från svavel genom en LD-konverter, även kallad stålugn. Där blåses även syrgas in och råjärnet förvandlas till råstål. Råstålet renas därefter och stålsorten justeras genom tillsats av legeringar. Detta sker i en LD-efterbehandling där temperaturen och kvalitén också kan finjusteras. LD-efterbehandlingen görs i skänkar, stora behållare för flytande stål som kan liknas med grytor. I dessa skänkar sker dessutom transport mellan stålugn, skänkugn och stränggjutning då stålet fortfarande är flytande. Därefter sker en process som kallas stränggjutning där det flytande stålet omvandlas till fast form. Detta är en kontinuerlig process och därmed sker gjutningen i ett jämt flöde. Det sista som görs vid stränggjutningen är att strängarna av stål skärs upp till ämnen. Efter stränggjutningen värms en del av ämnena upp i en diffusionsugn för att motverka sprickbildning i stålet. Ämnena skickas sedan vidare för bearbetning inom den egna produktionen vid valsverket eller till SSAB Tunnplåt AB i Borlänge för ytterligare bearbetning. (SSAB Svenskt Stål 2006b; SSAB Oxelösund AB 2006b) Till valsverket kommer ämnen som moderämnen där de kapas upp till ett antal döttrar. Därefter läggs döttrarna i ett mellanlager innan de skickas in i en av de två ämnesugnarna. Här upphettas ämnena till cirka 1200°C och skickas sedan vidare till kvartovalsverket där ämnena valsas ut till råplåtar. Efter valsning måste plåtarna svalna och det sker på svalbäddarna. Där varierar plåtarnas svalningstid beroende på deras tjocklek och om de kylts ned i en direktkylningsanläggning innan ankomst till svalbäddarna. När plåtarna svalnat skickas de till formatering där de märks och klipps. Därefter värms plåtarna igen för att uppnå önskad seghet och hållfasthet. Till sist blästras och målas plåtarna innan de kan skickas iväg till kund. (SSAB Svenskt Stål 2006b; SSAB Oxelösund AB 2006b) 35 STÅLVERK KOKSVERK Uppvärmning Nedkylning MASUGN TORPED STÅLUGN SKÄNK Uppvärmning Transport Tryckhöjning och syrgasbehandling Transport TN OCH SKÄNKUGN efterbehandling, se * SKÄNK Transport VALSVERK STRÄNGGJUTNING Gjutning Kylning Kapning DIFFUSIONSUGN Uppvärmning** ÄMNESUGN Kapning Lager Uppvärmning KVARTOVALSVERK Valsning SVALBÄDD Direktkylning ** Svalning Studerat system Formatering Värmebehandling Blästring Målning * - Analys, temperaturjustering, tillsättning av legeringar, borttagning av föroreningar. Leverans ** - Alla produkter går inte igenom denna process. Kund Figur 5.1. Generell illustration av hela produktionsflödet vid SSAB:s tillverkning av plåt. 36 Nulägesbeskrivning 5.3 Lager Figur 5.2. Lagerlayout. När ett ämne ska passera produktionens olika processer krävs en viss lagring mellan processerna. I Figur 5.2 ges en överblick över lagret som ingår i denna studie. Området sträcker sig från kapningsprocessen fram till inläggning in i ämnesugnarna och är cirka 5 700 kvadratmeter stort. Lagerytan består endast av golvyta då inget ställage används. Lagerutrymmet är grovt indelat i tre olika hallar, hall 3, 4, och 5. Varje hall är därefter indelat i olika lagerhögsområden, där områdets första siffra anger vilken hall området befinner sig i. Inom varje lagerhögsområde finns specificerade högplatser som har angivits ett högnummer. Dessa högplatsområden samt högplatser finns ej utmarkerade på golvytan utan finns endast planeringsmässigt i systemen där de finns tillgängliga för berörda personer som till exempel kranförarna. Till varje hög styrs en viss typ av ämnen med en viss valsdag, för mer information om styrning av ämnen i lagret se Kapitel 5.6.2. Lagret består av följande lagerområden: Kortlager (42 och 43) För tidigt kapade (40) Överföringshögar (32) 14-ämnen (33) Tunnkampanjer (34) Övriga lagerplatser (31, 41, 51-53) 37 Nulägesbeskrivning 5.3.1 Kortlager Varje högområde lagrar en viss typ av ämnen antingen orderämnen eller lagerämnen. I hall 4 område 42 och 43 lagerhålls ämnen som ej tilldelats en order, lagerämnen. Lagret kallas för kortlager och utgör en del av det materialförråd som finns. 4 Lager uppkommer på grund av att vid stålverket tillverkas cirka nio moderämnen vid varje gjutning, alla behöver dock inte vara kopplade till en order och måste därför lagerhållas. Om ett moderämne kapats och det finns okopplat material kvar uppstår också lagerämnen. Dessa benämns som kort- eller långämnen beroende på hur stor bit av moder som finns kvar. Gränsen mellan kort- och långämnen går vid 3,5 meter där de mindre ämnena skickas till kortlagret medan de större går till långlagret innan kapningsprocessen. Ämnen som lagras i kortlagret väntar på att kopplas till en ny order eller ersätta kasserat ämne eller plåt. 5.3.2 För tidigt kapade Ämnen som genomgått kapningsprocessen för tidigt lagras i hall 4 område 40. Till för tidigt kapade ämnen räknas ämnen som kapats mer än tre veckor för tidigt. De för tidigt kapade ämnen uppkommer när ett helt moderämne kapas upp för att undvika returtransport av resterande del av moderämnet som har en kaptidpunkt längre fram i tiden. 5.3.3 Överföringshögar Överföringslagret, område 32 i hall 3, innehåller ämnen som finns med på körplanen och inom en snar framtid ska läggas in i ugnen. Ämnen anländer hit från lager i hall 4 eller 5 och en högplats tilldelas ämnena manuellt av kranföraren vid ankomst. Denne utser en lämplig plats för ämnena och registrerar in dess koordinater samt högplatsnummer i systemet. 5.3.4 14-ämnen Detta lagerområde, område 33, innehåller ämnen som är aktuella för valsning. Ämnena styrs därför hit direkt från kapningsprocessen och behöver ej först lagras vid något annat lagerområde. 14-ämnen har fått namnet av att högplatserna har nummer som börjar på 14. Ämnena i detta lagerområde finns oftast inte med på körplanen utan plockas av kranföraren när denne anser att ämnet passar in i inläggningssekvensen. 5.3.5 Tunnkampanjer Närmast ugnarna, område 34, lagerhålls tunnkampanj. Till tunnkampanjer räknas ämnen som ska ge plåt med en tjocklek tunnare än 5.8 mm och dessa ämnen tillhör oftast längdintervallen tvärlagd och tvärlagd min. För att förenkla inläggningsarbetet styrs tunnkampanjer till separata högar nära ugnarna. 4 Ingen koppling finns till längdintervallen kort eller kortkort. 38 Nulägesbeskrivning När tunnkampanjämnen ligger i separata högar kan kranföraren plocka högarna rakt av och ingen sortering eller planering krävs. Om dessa högar även befinner sig nära ugnarna minskas även transporttiden vilket underlättar arbetet avsevärt då inläggning av tvärlagda ämnen sker mer frekvent på grund av att fler ämnen ryms inne i ugnarna och har därmed en högre uttagningsfrekvens. 5.3.6 Övriga lagerområden I övriga lagerområden lagras orderämnen i väntan på valsning. Ämnen med kortare tid till valsning styrs till lagret i hall 3 men om utrymme saknas kan lagring ske i de övriga hallarna. För styrning av orderämnen finns vissa principer som planeraren går efter som till exempel att 290-ämnen oftast styrs till ett visst område och 220-ämnen till ett annat. Dessa principer är inget som strikt följs utan är endast en hjälp för planeraren. 5.3.7 Materialtransport Materialtransporter inom lagret sker med hjälp av traverskranar5 samt överföringsvagnar. När ämnet har kapats och märkts transporteras de med hjälp av en kran till en lagerplats i hall 5 eller till en vagn som ska transportera den till hall 3 eller 4. Det finns två stycken överförningsvagnar och de har varsin bana som går igenom de tre hallarna. Vid ankomst till hall 3 lastar kranföraren i hallen av ämnet till en given lagerplats. 5.4 Ugn och inläggning 5.4.1 Ugn Vid SSAB finns det i nuläget två ämnesugnar av typen genomskjutningsugn, de är placerade enligt Figur 5.3. Dessa ugnar är uppdelade på två rader vardera där ämnena skjuts fram på skenor under uppvärmningen. Det finns dock ingen typ av skiljevägg inom ugnarna och således måste varje rad av ämnen ligga rakt för att undvika sammanstötning med den andra raden i ugnen eller ugnens vägg. Båda ugnarna är 8 meter breda och 30 meter långa och rymmer ungefär 20 ämnen per rad. När ett nytt ämne ska läggas in skjuts alla ämnen i den aktuella ugnsraden på av en hydraulisk arm, därav namnet genomskjutningsugn. Detta leder till att när ett nytt ämne skjuts in måste det sista ämnet i ugnen plockas ut. Utplockning av ämnet sker via ett automatiskt uttag och skickas vidare för blästring och sedan valsning via en rullbana. Om det automatiska uttaget av någon anledning inte skulle fungera har personalen vid inläggning möjlighet att manuellt styra uttaget av ämnet ur ugnen. Om en rad eller ett ämne börjar dra snett i ugnen måste detta genast åtgärdas annars finns det risk för ett så kallat avåk, ett ämne som ramlat av i ugnen, vilket är mycket kostsamt. Därför försöker SSAB förebygga detta på alla sätt men arbetet försvåras bland annat av ugnarnas utformning som genomskjutningsugnar och ämnenas olika längder. 5 ”Traverskran - lyftkran vars bärande konstruktion utgörs av en kranbrygga” (Nationalencyklopedin 2006b) 39 Nulägesbeskrivning Figur 5.3. Schematisk illustration över ugnarnas placering och ugnsradsnumreringen. Alla ämnen läggs in med kapytan på sidan förutom de tvärlagda ämnena, se Figur 5.4. De skickas in med kapytan mot de andra ämnena, eftersom de skulle vara för smala och trilla av ugnens skenor om de skulle läggas in på vanligt vis. Denna inläggning tillför ett ytterligare problem då det tillåts en skillnad på 6 mm vid kapning. Det gör sig märkbart vid inmatning av tvärlagda ämnen då detta kan leda till att ugnsraden börjar gå snett. I genomsnitt ligger ett ämne fyra till fem timmar i ugn, men detta är mycket beroende av ämnets karaktär och yttre omständigheter som till exempel stopp vid valsningen. Figur 5.4. Illustration av inläggning vid ugnarna. Vid uppvärmningen i ugnarna finns det två temperaturer, 1160°C och 1245°C. Den lägre temperaturen anses vara normaltemperatur och den andra används vid kampanjkörning av tunna ämnen. 40 Nulägesbeskrivning När en temperaturförändring ska göras är det viktigt att innehållet i den aktuella ugnen består av gråzonsämnen, ämnen som inte tar skada av temperaturförändringen. Ämnen som innehåller exempelvis nickel, är mycket känsliga för temperaturförändringar och kan således inte fungera som gråzonsämnen. De ämnen som tjänstgör som gråzonsämnen får vid planering den fiktiva temperaturen 1161°C för att visa att dessa ämnen klarar av en temperaturförändring. I kontrollrummet kan varje ämnes aktuella temperatur följas. Båda ugnarna kan hålla båda temperaturerna men har andra egenskaper som skiljer dem åt. Ugn 1 har ett antal förvärmare som gör att ämnena värms upp snabbare vilket är en stor fördel då till exempel 290-ämnen behandlas. Förvärmarna i ugn 1 sparar ungefär en halvtimme i genomloppstid jämfört med ugn 2. Ugn 2 har däremot en jämnare temperatur som gör att den lämpar sig väl för tunnkampanjer. 5.4.2 Inläggning Vid ugnarnas ena kortsida finns ett kontrollrum där inläggaren sitter. Inläggaren är den person som i samarbete med kranföraren ser till att ugnarna hela tiden fylls på med nya ämnen. Mellan kontrollrummet och inläggning finns fyra magasin, ett för varje ugnsrad. När ett av dessa magasin är tomt hämtar kranföraren en lämplig tångfylla, tre till fyra ämnen, som registreras av inläggaren och sedan placeras på det tomma magasinet. Det är mycket väsentligt att denna registrering sker på ett korrekt sätt då ämnesförväxling är en mycket problematiskt. Därför har varje ämne en kontrollsiffra som vid registrering måste stämma för att datasystemet ska godkänna påfyllningen av magasinet. Dessutom sker en inspektion av ämnenas längder genom att inläggaren visuellt kontrollerar dess rimlighet i jämförelse med de uppgifter som finns i systemet angående ämnena. När det är dags för inläggning får inläggaren en signal från ett datasystem som anger vid vilken rad som inläggning är aktuell. För varje ämne som tas från magasinet höjs det för att möjliggöra för nästa inläggning. Vidare kan inläggaren se vid vilken rad som ämne ska läggas in i nästa gång och hur lång tid det är kvar till denna aktivitet. 5.5 Blästring och Valsning 5.5.1 Blästring När ämnet är uppvärmt tillräckligt i ugnen plockas det ut på en rullbana. Ämnet transporteras med hjälp av rullbanan till blästringen, se Figur 5.5. Blästringsprocessen innebär att ämnet tvättas rent från brännkol och slagg genom att vatten sprutas på ämnet med högt tryck, 200 bar. Ju renare ämnet är desto slätare yta får plåten. Därför sker även en blästring längre fram i processen, närmare bestämt efter varje valsningsstick för att rena ämnet från den smuts som tillkommit, dock med ett lägre vattentryck än vid tidigare blästring, 100 bar. 41 Nulägesbeskrivning Figur 5.5. Schematisk illustration över blästring och kvartovalsverket. 5.5.2 Valsning Vid valsning pressas ämnet ner till råplåt. Kvartovalsverket ska under en bra produktion valsa cirka 480 ämnen per dygn eller ett ämne var tredje minut. Valsningsprocessen för ett ämne består av ett antal stick, i genomsnitt 13 stycken. Dessa stick bildar ett mönster för hur valsningen ska gå till och innehåller information som kommer från valsdatorn om bland annat plåtens längd, tjocklek, bredd, valskraft, böjkraft samt när ämnet ska vridas. När ämnet ska valsas ut till plåt valsas först plåtens bredd sedan dess längd. Ämnet vrids manuellt för att kunna valsa ut bredden, detta sköts av valsaren i övervakningsrummet. Till varje vals finns en stödvals som hjälp, se Figur 5.6, då valsarna annars tenderar till att bågna. Valsarna byts ut varje dag och skickas då för omslipning och annan reparation innan den åter kan användas igen. Kvartovalsverket använder ungefär tio par valsar per år, vilket innebär att en vals har drygt en månads livslängd. Det finns kriterier för i vilken ordning kvartovalsverket vill valsa tjocka och tunna ämnen för att minska slitaget på valsarna och förlänga livslängden, se Bilaga 3 för mer information om kriterier. 42 Nulägesbeskrivning Här igenom pressas ämnet. Vals Hydraulisk cylinder Stödvals Figur 5.6. Illustration av valsarna. Valsarna finjusteras av hydrauliska cylindrar som höjs och sänks beroende på önskad tjocklek. Cylindrarna är kopplade till datorer som väldigt snabbt kan reagera och ställa om sig och justeringarna kan göras väldigt fina. En valsningsmetod som används för att göra ämnet mer hållbart är termomekanisk valsning, metoden innebär att ämnet får svalna innan den åter valsas igen. Vid längre svalningstider valsas ämnet ett antal stick, åker fram och hissas upp i en korg där den får svalna ett visst antal sekunder innan den åker tillbaka och valsas igen. Genom att ämnet får svalna dras det dåliga i ämnet ut och en slitstarkare plåt erhålls. Denna metod används oftast vid tillverkning av HARDOX eller WELDOX. Svalningstiden kan vara upp mot 800 till 900 sekunder och ett annat ämne kan, om svaltiden är lång, valsas under tiden för att utnyttja kvartovalsverket så mycket som möjligt. Vid beräkning av möjligheten att valsa ett annat ämne under tiden ämnet svalnar tas transporttiden i akt. Det tar cirka 30 sekunder att transportera ämnet från korg till valsning, denna tid är inräknad i den totala svalningstiden. Rullbanan som ämnet transporteras på kyls hela tiden ner av vatten för att inte smuts ska fastna på plåten samt för att rullbanan inte ska ge ifrån sig märken. Ämnet bör på grund av detta inte ligga stilla och åker därför fram och tillbaka på rullbanan om det anländer för tidigt. Vissa ämnen etappvalsas vilket innebär att ämnet valsas till en plåt, plåten åker ut och klipps av flygande saxen, se Ordlista, och därefter åker en del av plåten tillbaka in för valsning till en tunnare tjocklek samtidigt som den andra delen fortsätter till svalbädden. Resultatet blir att från ett ämne erhålls plåt med två olika tjocklekar. 43 Nulägesbeskrivning 5.6 Planering och styrning 5.6.1 Planeringssystem I dagsläget använder SSAB ett planeringssystem som företaget kallar för PMSIM. Detta system är företaget Lawsons avancerade planeringssystem Movex APP, dock har SSAB behållt namnet från systemets föregångare som tidigare använts på SSAB. PMSIM sköts av konsultbolaget Optilon som konfigurerat systemet för att passa just SSAB:s behov. PMSIM utför idag planeringen av flödet för hela produktionskedjan. Systemet gör både en bakåt- och en framåtplanering, där bakåtplaneringen följs fram till och med stålverket medan den del av valsverket som utgör det studerade systemet följer en framåtplanering. Detta kan tyckas vara ett komplicerat förfarandesätt men bakåtplaneringen kan sägas vara kundanpassad medan framåtplanen är produktionspassad. I det aktuella produktionsavsnittet måste en sådan omplanering göras för att produktion ska kunna ske överhuvudtaget då orderstocken, vilken ligger till grund för bakåtplanen, varierar kraftigt både över tiden och gällande produkter. Vid framåtplaneringen planerar PMSIM in order utefter beläggning av processerna, där målet är att belägga de trånga resurserna fullt ut. Planeringen styrs idag efter kvartovalsverket och härdningsprocesserna och systemet ger efter dess planering behovet av ämnen samt tidpunkten för när ämnet ska valsas. Denna framåtplanerade tidpunkt är den som kommer att ligga till grund för denna studie och en viktig parameter i sammanhanget. VIPS, Valsverkets Informations- och ProduktionsStyrsystem, är ett internt system hos SSAB och finns som tre delsystem, ämnes-, plåt- och utlastnings-VIPS. Varje delsystem styr och kontrollerar ämnets eller plåtens förlopp genom produktionen. Ämnes-VIPS är det delsystem som berör rapportens område och styr ämnet från tilldelning från stålverk fram till och med kvartovalsverket. All information som finns om respektive ämne kan erhållas från systemet ÄmnesVIPS. Systemet tilldelar ämnet dess lagerplats efter kapningsprocessen och ger bland annat information om vilka ämnen som ligger i vilket lagerområde samt på vilken högplats. Ämnes-VIPS lägger även grunden till den körplan som tas fram för inläggning av ämnena till ugnarna. Därefter ger den bland annat information om vilka ämnen som ligger i ugnarna på respektive rad, hur länge de legat i ugnarna samt vilket ämne som är på tur att plockas ut. Denna information är även av intresse vid kvartovalsverket för att veta vad som kommer näst. Övrig information som kan hämtas från Ämnes-VIPS är bland annat information om lagernivåer, vilka ämnen som erhållit behandlingsinstruktioner, senast utförda behandlingar på ämnet samt all information om råplåten som respektive ämne ska bli. 44 Nulägesbeskrivning 5.6.2 Styrning i lager Vid styrning av ämnen till en specifik lagerplats finns många aspekter som måste tas i akt för att få ett bra flöde av produkter genom lagret samt fysiskt möjliggöra lagringen. Ämnet tilldelas idag sin specifika lagerplats efter kapningsprocessen. Detta görs genom att ämnets längd samt vikt registreras in i systemet, som då automatiskt tilldelar det ett högplatsnummer. SSAB har valt att styra orderämnena i lagret utifrån ett antal kriterier, ämnestyp, behandling, ordertyp, internsort samt råplåtdimensioner, se Figur 5.7. Olika varianter av dessa kriterier representeras i olika högtyper. Dessa olika styrkriterier ska leda till den styrbarhetsnivå som de anser lämplig för det aktuella ämnet samt förenkla hanteringen av ämnena. De ämnen som klassificeras som lagerämnen styrs endast med avseende på ämnets längd. Figur 5.7. Styrparametrar för ämne i lager. Som förklaras i Kapitel 5.1 anger ämnestypen samt behandling vilka dimensioner ämnet har samt de styrande behandlingar ämnet ska erhålla efter valsning. Behandlingsinstruktioner för en högtyp kopplar ihop ämnen till en specifik behandlingsplats, till exempel innehåller högtyp 21 och 22 ämnen som ska härdas i härdningsprocess N2. Inom ordertyp finns två huvudgrupper, ordertyper numrerade under hundra innehållande ämnen som separerats efter dess tekniska egenskaper och ordertyper numrerade över hundra där ämnena särskiljts med avseende på specifika ändamål till exempel med avseende på en kund. Av kriterierna för styrning av ämnen till lager måste ämnes- och ordertyp finnas med för att högtypen ska anses giltig, se Figur 5.7. Om styrningen av ämnet inte ska ske med avseende på ordertyp kan detta kringgås genom att tilldela ordertypen standardvärdet 21. De övriga kriterierna, behandling, internsort samt råplåtsdimensioner, finns för att möjliggöra en ökning av styrbarheten. En ökning i styrbarhet kan vara lämplig med avseende på tilldelning av specifik ordertyp, till exempel då en speciell kunds ämnen bör särkskiljas från övriga på grund av osäkerhet rörande leveransmöjligheter. För att underlätta för en behandlingsprocess längre fram i flödet kan ämnet särskiljas med avseende på behandling. 45 Nulägesbeskrivning Detta leder till att de separerade högarna kan produceras tillsammans vid behandlingsstationen och till exempel möjliggöra för en minskning av ställtider. Internsorten kan specificeras vid val av högtyp för att ge en separering av ämnena beroende på deras ”recept”. Internsorten tillsammans med ämnets tjocklek ger dess produktnummer och det finns cirka 150 stycken olika produkter i SSAB:s sortiment. Varje högtyp tillåter flera olika ämnestyper och kan bestå av ett antal fysiska högar som delas upp beroende på höginnehållets ämnestyp och valsdag. Båda dessa faktorer kan variera inom ett visst intervall, där valsdagsintervallet vanligtvis är tre dagar. Varje fysisk hög tilldelas idag ett högplatsnummer som hänvisar till vilken hall högen ligger i och innehåller en specifik högtyp och ämnestyp samt ett valsdagsintervall. Nedan redovisas systemets tillvägagångssätt vid tilldelning av specifik högplats till ett orderämne. 1. Ämnet tilldelas en ämnestyp beroende på ämnets dimensioner. 2. Ämnes-VIPS söker efter en tillåten högtyp med avseende på kriterierna. 3. Efter att ämnet tilldelats en högtyp undersöks om det finns någon eller några högplatser som har den aktuella högtypen. Dessa högar får inte vara spärrade eller brutna, förklaring se Tabell 5.5, för att en utplacering ska kunna göras. Tabell 5.5. Kort förklaring av möjlig status respektive högplats kan erhålla. Status för högplats Körplan Bruten Spärrad Spärrad mot körplan Tom Betydelse Högplatsen finns med på körplan och inget nytt ämne kan placeras på högen. Högplatsen anses var full och inga ytterligare ämnen kan läggas till högen. En fysisk hög måste tömmas helt efter det att högen är bruten innan nya ämnen kan läggas på denna plats. Högplatsen är ej tillgänglig för lagring av ämnen. Orsak kan vara att platsen behövs till något annat ändamål, till exempel utrymme för kassetter. Högplatsen får ej läggas med på körplanen. Högplatsen är tom. Nytt ämne kan adderas och tilldela högen dess högtyp. Om det inte finns några högar som passar högtypen måste en ny högplats väljas. Till hjälp har Ämnes-VIPS ett första-, andra- och tredjehandsval och så vidare, där ett högplatsnummerintervall anges för utplacering. 46 Nulägesbeskrivning Detta högplatsnummerintervall har planeraren som sköter Ämnes-VIPS tilldelat högtypen och kan på detta sätt styra ämnena till olika delar av lagret. Dessa intervall överlappar varandra för att högplatser inte ska stå tomma i onödan om en specifik högtyp för tillfället inte är belagd med något ämne, dock har intervallen olika prioritet inom olika högtyper. Det första ämnet som läggs på en högplats bestämmer högens högtyp, ämnestyp samt valsdagsintervall och styr på detta sätt vad som fortsättningsvis kommer att kunna läggas i högen. Högen kan till exempel tilldelats högtyp 142 och innehålla ämnestyp 220 Tvärlagd min och ha valsdagsintervallet 06357-063646. Orderämnet har nu tilldelats antingen en ny eller en redan befintlig högplats beroende på högtyp, ämnestyp samt valsdag. 5.6.3 Styrning av ämnen till inlägg I nuläget är det kranföraren som bestämmer ämnenas slutliga sekvens in till ugnarna. Som grund för ämnenas sekvens används den aktuella körplanen som tagits fram av samordnaren, vilket är den person som utför den dagliga planeringen och styr med hjälp av planeraren av valsverket vilka ämnen som ska finnas med på körplanen. På körplanen redovisas de ämnen som är aktuella för valsning och således även för uppvärmning och körplanen innehåller ungefär 300 ämnen. En körplan görs för respektive ugn för att på så sätt erhålla en grov planering över vilka ämnen som bör läggas in var, på grund av ugnarnas olika egenskaper, men placering är inte definitiv utan kan ändras av kranföraren. Vid uppdatering av körplan kontrollerar samordnaren nuvarande sammansättning av ämnen på körplanen, detta för att se om det till exempel saknas någon speciell typ av ämnen med avseende på den aktuella mixen in till ugn. Samordnaren tar även hänsyn till om det finns order om att köra en specifik kampanj. För att uppdatera körplanen använder samordnaren systemet Ämnes-VIPS. Här väljs först det körsätt som är aktuellt, till exempel tunnkampanj, och från systemet erhålls ett förslag av lämpliga högar för det valda körsättet. Samordnaren har möjlighet att justera vilka högar som ska finnas med i denna körning. Justeringar utförs med avseende på att valstidpunkten inte ligger för långt fram i tiden, vanligtvis maximalt en vecka framåt, antal ämnen i högen samt med avseende på om något problem uppstått längre fram i flödet. Om ett problem uppstått längre fram i flödet kan samordnaren välja att ta bort ämnen som riskerar att störa flödet ytterligare samt ta med ämnen som underlättar. När samordnaren anser att uppsättningen är bra skickar han eller hon förfrågan om BHI, behandlingsinstruktioner - en lista innehållande de behandlingar som det enskilda ämnet ska genomgå, till centraldatorn. Efter att centraldatorn har skickat tillbaka respektive ämnes BHI läggs ämnet upp på körplan. Ett ämne som saknar BHI kan inte läggas upp på körplanen oavsett om ämnets planerade valsdag snart är ankommande. 6 Betydelsen av valsdag 06357 är år 2006, vecka 35, dag 7 i veckan. 47 Nulägesbeskrivning Vid plockning av ämnen för inlägg försöker kranföraren att prioritera de äldsta ämnena först men måste först och främst ta hänsyn till de ämnen som är rödmarkerade på körplanen. Dessa ämnen är de som har högst prioritet från planeraren och oavsett valstidpunkt ska de därmed läggas in så snabbt som möjligt. Därefter försöker han eller hon mata in de angivna ämnena enligt alla kriterier som ställs på inläggning. Det är då viktigt att körplanen innehåller en bra blandning av ämnen för att inläggningen och flödet nedströms ska fungera. Detta innebär till exempel att körplanen inte får innehålla för mycket tjockplåt, klipp etcetera, se Bilaga 3. Då ämnena som ska in i ugnen är av olika längd behöver kranföraren göra upp- och nedtrappningar i ugn. Det innebär att ämnena stegas upp eller ned mot den längd som ska köras härnäst. Detta är en fysisk begränsning av ugnen och kriteriet används för att ämnena inte ska stöta ihop, således måste denna begränsning alltid tas hänsyn till även om ingen upp- eller nedtrappning sker. Genom detta förfarandesätt finns alltid behov av ämnen som är av typen kort och kranföraren försöker i möjligaste mån spara på dessa ämnen och inte lasta in dem i onödan. Det finns regler om hur upp- och nedtrappningar ska gå till då två närliggande ämnen inte får skilja sig allt för mycket till storlek. Om skillnaden är för stor riskerar ugnsraden att dra snett vid genomskjutningen vilket kan orsaka ett avåk eller en krock. Idag plockas ämnena oftast i grupper om tångfyllor men ibland plockas vissa ämnen individvis, särskilt om det ska ske en upp- eller nedtrappning. Kranföraren har möjlighet att plocka ämnen från olika högar men försöker dock tömma en hög i taget, detta är främst möjligt med långa ämnen. Under arbetet vid ugnarna använder både inläggaren och kranföraren systemet ÄmnesVIPS. Det kan användas bland annat av inläggaren för att se ugnsradernas innehåll och av kranföraren för att få ut sin körplan från systemet. Ämnes-VIPS är det system som styr det här avsnittet av produktionen men det finns andra system som används under arbetet, till exempel ugnsdatorn. Ugnsdatorn är ett system som ger detaljerad information om ugnarna och är kopplad till Ämnes-VIPS. I ugnsdatorn rapporteras till exempel magasininnehåll och där finns information som tid till nästa inlägg, vilken rad som nästa inlägg sker vid, etcetera att tillgå. 5.6.4 Styrning av kvartovalsverket Kvartovalsverket styrs idag av cirka 40 olika system, varav några av dessa system är kopplade till kvartovalsverket endast för att samla information och är inte nödvändiga för valsverkets funktion. De övriga systemen måste dock vara i funktion samt ha en fungerande koppling till kvartovalsverket, annars larmar systemet och valsverket kan ej köras. Ett av dessa 40 system är valsdatorn Kalle, vars uppgift är att bland annat ge information om valssticken. Med hjälp av information från ett annat system, Valle, kan valsaren i kontrollrummet hela tiden följa ämnet. 48 Nulägesbeskrivning När ämnet anländer till valsningsprocessen används ämnets löpnummer som det aktuella identifikationsnummret, ämnes-ID:et är inte längre i bruk. Alla senare behandlingsstationer får, när ämnet tilldelas dess löpnummer, information om att plåten är på gång samt vilka behandlingar plåten ska erhålla. Plåten klipps och varje plåt får då ett eget löpnummer som märks på plåtens över- och undersidan. PMSIM är, som tidigare nämnts, det system som utför planeringen av hela flödet och styr flödet av ämnen till kvartovalsverket. Kvartovalsverket är en viktig del i SSAB:s produktion och det är således viktigt att det går bra. Därför styr SSAB PMSIM till att planera kvartovalsverket som en kritisk resurs och fullbelägga denna process, tiden är dyrbar i kvartovalsverket och enligt SSAB är det omöjlig att ta igen förlorad tid. Kvartovalsverkets produktion styrs i högsta grad av ugnarnas kapacitet då detta är den föreliggande processen. Om ugnarna inte klarar av att leverera ämnen till kvartovalsverket måste kvartovalsverket vänta och tid förloras. 5.7 Sammanfattning av material- och informationsflödet Det som har beskrivits i föregående kapitel sammanfattas i Figur 5.8 genom kartläggning av flödet. Nedan följer en kort beskrivning av flödet. Ämnet anländer från kapningsprocessen in till det studerade lagret med hjälp av en krantransport. Beroende på den lagerplats som ämnet tilldelas stannar den antingen kvar i hall 5 eller skickas med vagntransport till hall 3 eller 4. När ämnet anländer till respektive lagerområde utförs en ankomstkontroll där ämnet registreras in i ÄmnesVIPS. När ämnets valstidpunkt närmar sig plockas ämnet ut från lagret för inläggning. Om ämnet befinner sig i hall 4 eller 5 sker först en överföring med hjälp av en vagntransport till hall 3, där lagring sker i överföringslagret tills inläggning är aktuell. Vid ankomst till överföringslagret registreras ämnets nya lagerplats in i Ämnes-VIPS. Lagerämnen är ämnen som ej ännu kopplats till en order eller frånkopplats order, dessa ämnen lagerhålls i hall 4 och flyttas efter koppling till order till en ny lagerplats. Denna lagerplats kan vara belägen i hall 3, 4 eller 5 och en extra vagntransport kan bli nödvändig. Det är samordnarens uppgift att ta fram en körplan innehållande de ämnen som är aktuella för inläggning i ugnarna. Samordnaren efterfrågar aktuella ämnen från Ämnes-VIPS och gör sedan ett urval ur de föreslagna ämnena efter vad som finns i lagret. Detta för att kranföraren ska kunna plocka ut en bra mix av ämnen för inläggning med avseende på alla de krav som ställs på sekvensen. När samordnaren anser att körplanen är bra skickas den iväg för beräkningar till centraldatorn. Samordnaren erhåller ett godkännande från centraldatorn och körplanen läggs upp i Ämnes-VIPS. 49 Nulägesbeskrivning Figur 5.8. Flödeskartläggning av studerat system. 50 Nulägesbeskrivning Genom Ämnes-VIPS erhåller kranföraren körplanen och väljer utifrån denna en lämplig sekvens för inläggning av ämnen in i ugnarna. Ämnena läggs först fyra och fyra på magasinet i väntan på att skjutas in i ugnen för uppvärmning. De befinner sig cirka fem timmar i ugnen och ett ämne plockas automatiskt ut ungefär var tredje minut och läggs på rullbanan. Där går ämnet vidare för blästring och sedan för valsning i kvartovalsverket. Information sänds till Ämnes-VIPS rörande ämnets magasin-, inläggning- samt dragtid. När ämnet hamnar på rullbanan är det systemet Valles uppgift att hålla reda på ämnets position på rullbanan och skicka information till valsdatorn att ämnet är på gång. Valsdatorn Kalle tar fram stickinformation för det aktuella ämnet. Stickinformationen innehåller uppgifter om hur ämnet ska valsas, antal gånger ämnet ska gå igenom kvartovalsverket, hur ämnet ska vridas med mera. Efter valsning går plåten vidare ut från det studerade systemet till svalbäddarna för att svalna. 51 52 Nulägesanalys 6 Nulägesanalys Målet med detta kapitel är att analysera nuläget samt att lyfta fram mått som ska vara till hjälp för att påvisa studiens syfte, att förbättra ämneshanteringen. Analysen kommer att ligga till grund för utarbetning av ett övergripande materialstyrningsförslag samt till den förändring av lagerlayouten som krävs för att möjliggöra materialstyrningen. Alla mått som listas i kapitlet kan dock inte användas för en direkt jämförelse mellan verkligheten och studiens systemförslag men redovisas för att ge en bild av dagens situation samt ge en inblick i SSAB:s egna nyckeltal. Den största delen av analysen grundas på data om ämnen som behandlats i kvartovalsverket under vecka 37 till 40 år 2006. 6.1 Lagrets beroende av ämnets karaktär Det gods som hanteras i det studerade systemets lager, det vill säga ämnena, är relativt stora men framförallt tunga. Ett ämne väger i genomsnitt cirka sex ton vilket gör att vanlig lagerutrustning så som till exempel enhetslastbärare inte är gångbart. Istället lagras ämnena på hög i vad som Lumsden (2006) kallar fristapling. Genom att använda denna lagringsform kan lagret utnyttjas väl men vid plockning är det endast LIFOprincipen (Last In First Out) som faller sig naturligt då lagringsformen fristapling försvårar för andra plockningsprinciper (Lumsden 2006). Vid det aktuella lagret används ett antal traverskranar som kan lyfta upp till fyra ämnen åt gången. Dessa kranar kan således åka över de fristaplade ämnena vilket gör att ingen hög ”stängs in”. Lagret begränsas ytterligare beroende på ämnets karaktär då ämnena maximalt kan lagras 16 stycken i höjd på grund av rasrisk vilket minskar möjligheterna att utnyttja lagrets volym. Denna rasrisk höjs om olika längdintervall för ämnena blandas vilket också sänker lagrets potential för en god utnyttjandegrad. Dagens lagringsform kommer förmodligen till viss del att behållas vid en omstrukturering, detta för att ämnets karaktär sätter stora begränsningar för vad som kan förändras och mycket av det som kan anses som normal lagerutrustning är uteslutet. Därför kommer liknande utrustning som den som finns idag troligtvis att användas fast kanske på ett alternativt sätt och med eventuella tillägg. Dessutom kan hanteringsutrustning som används i andra delar av valsverket, som till exempel rullbanor, ge en hänvisning om vad som kan användas. I dagsläget fungerar systemets nuvarande lagerplaceringssystem i huvudsak som ett flytande lagerplaceringssystem med vissa fasta delar, ett blandsystem. För att kunna sköta lagerplacering och annan styrning delas ämnena grovt in i följande grupperingar: tunnkampanjsämnen, D1-ämnen, DQ-ämnen, tjockplåt och övriga ämnen. Dessa kommer inte att förändras utan kommer att utgöra en grund för ett nytt lagerförslag på grund av att SSAB kommer att fortsätta att köra i kampanjer och antalet kampanjer kommer troligtvis också öka vilket ytterligare ökar behovet av grupperingar. Utöver detta sker i dagsläget en styrning på ytterligare ett antal parametrar men som kan komma att helt eller delvis försvinna. 53 Nulägesanalys 6.2 Produktivitet 6.2.1 Produktiviteten idag Produktionen som sker i det studerade systemet beror av hur mycket kvartovalsverket klarar av att producera. SSAB vill öka upp produktionen inom detta område på grund av att stora vinster kan erhållas vid en produktionsökning i kvartovalsverket och det talas om hur mycket tonnage som släpps igenom. Idag producerar kvartovalsverket cirka 650 000 ton plåt per år men genom en förändring mot en individvis hantering ska produktionen troligtvis kunna öka. Den mängd som har producerats under de veckor som studien grundas på finns presenterat i Tabell 6.1. Tabell 6.1. Produktionsvolymer i kvartovalsverket under studerade veckor. Vecka 37 38 39 40 Totalt Medel Antal [st] 2 879 2 847 2 407 2 573 10 706 2 677 Tonnage ämne Tonnage plåt [ton] [ton] 15 746 12 597 17 270 13 816 14 344 11 475 14 676 11 741 62 036 49 629 15 509 12 407 Tabell 6.1 visar på att produktionsvolymen kan variera ganska kraftigt under en månads tid, dock finns det speciella orsaker till denna månads förändring. Under vecka 39 och 40 producerades lägre volymer än tidigare veckor, vilket beror på att under dessa veckor var SSAB tvungna att minska produktionen i kvartovalsverket. Detta för att de vid tillfället hade problem med sortering och utlastning av den färdiga plåten på grund av ombyggnationer. Om produktionen hade varit mellan 12 -14 kton plåt per vecka skulle årsresultatet ha blivit det som förväntats, cirka 650 kton, dock kan förlorad produktion i kvartovalsverket ej tas igen. Denna mängd färdig plåt motsvaras av cirka 780 kton ämnen. 6.2.2 Företagets produktivitet i ekvationstimmar SSAB använder sig av ett nyckeltal som kallas för ekvationstimmar vid planering av produktion samt för kontroll och analys av produktiviteten. Detta nyckeltal kan ses som en form av beläggning7 och ekvationstimmarna för ämnesugnarna, valsningen och svalbäddarna beräknas fram med hjälp av en gemensam ekvation som gäller just dessa produktionsprocesser. Varje ämne tilldelas en ekvationstid framräknad med hjälp av råplåtslängd, råplåtstjocklek, ämnesbredd etcetera vilket finns att tillgå innan produktionens start. Ekvationstiden anger en differens till nästa ämne som visar hur långt efter nästa ämne kan påbörja sin behandlig. 7 Beläggning - inplanerade operationer under en viss tidsperiod. (Andersson et al. 1992) 54 Nulägesanalys Denna tid används för att planera in hur många ämnen som kan köras under exempelvis en vecka, vilket görs genom att summera ämnenas ekvationstider tills det planerade antalet ekvationstimmar är uppnått. Det totala antalet planerade ekvationstimmar som processen klarar av att köra bygger på information från personalen vid den aktuella processen samt på historisk data och planerade stopp. Ekvationstimmar blir ett mått på hur bra processen gått både jämfört med planering och generellt sett, förutsatt att ekvationen beskriver processen bra. Vid de berörda produktionsavsnitten differentierar ekvationen mot verkligheten med endast ± 2,5 procent per vecka vilket anses vara en noggrann ekvation, dock kan ekvationen skilja sig mycket mer på ämnesbasis. (Stålberg 2006) I Tabell 6.2 redovisas kvartovalsverkets planerade och verkliga ekvationstimmar för vecka 37 till 40. Början av denna period tycks ha varit stabil med små skillnader mellan planerade och utförda ekvationstimmar. Under vecka 39 och 40 tycks något ha hänt då processen ena veckan låg 18 procent under planerad produktion medan andra veckan 19 procent över. Detta beror av samma orsak som vid minskad produktionskapacitet, hanteringsproblem av färdiga plåtar, vilket ledde till en försämrad produktion hos kvartovalsverket på 18 procent under planering och därmed sänktes de planerade ekvationstimmarna medvetet för vecka 40. Dessvärre tycks sänkningen ha varit lite väl drastisk då produktionen bevisligen kunnat producera 19 procent över planerat. Denna sänkning av de planerade ekvationstimmarna är dock ett ovanligt förfarandesätt och försöker undvikas i möjligaste mån. Givetvis sänks också de planerade ekvationstimmarna om kvartovalsverkets egen produktion skulle gå sämre. Tabell 6.2. Ekvationstimmar för kvartovalsverket vecka 37 till 40. (Blomqvist 2006) Vecka 37 38 39 40 Summa Planerade ekvationstimmar [antal] 140,7 135,6 140,7 106 523 Utförda ekvationstimmar [antal] 138 137 115 126 516 Skillnad [procent] -2 1 - 18 19 -1 55 Nulägesanalys 6.2.3 Produktivitetsökning inom de närmsta åren Det är svårt att säga hur mycket själva kvartovalsverket maximalt klarar av att producera, emellertid finns det kännedom om en marginal uppåt i produktionskapacitet. En stor efterfråga på plåt finns på grund av dagens högkonjunktur och om SSAB klarar av att producera mer finns goda förutsättningar för försäljning. Produktionen begränsas i nuläget av faktorer runt om kring kvartovalsverket som till exempel ugnarnas utformning, hanteringen av ämnen innan ugnarna samt svalbäddskapaciteten. Vid en omstrukturering av hanteringen av ämnena i den studerade delen finns goda förhoppningar om en ökad produktivitet. SSAB räknar med att inom de närmsta åren nå en produktionsvolym på cirka 670 kton plåt för den egna produktionen, vilket motsvarar cirka 800 kton ämnen.(SSAB Oxelösund AB 2005a) Framtida produktionsnivåer för respektive produktionsgrupp presenteras i Tabell 6.3. Tabell 6.3. Företagets planerade produktion inom de närmsta åren (SSAB Oxelösund AB 2005a) Materialkampanj 1 2 3 4 5 Summa planering Summa idag Tonnage ämne Tonnage ämne [ton/år] [ton/v] 32 640 660 4 800 97 186 000 3 757 220 800 4 461 360 000 7 273 804 240 16 248 780 000 15 757 Produktionsvolymerna per vecka har beräknats med bakgrund om en jämn produktion under 49,5 veckor per år. En sådan jämn produktion är inte möjlig i verkligheten men genom en ökad styrning och en bättre lagerhantering innan ämnesugnarna kan produktionen bli mer jämn och möjliggöra för en bättre produktivitet. 56 Nulägesanalys 6.3 Lagerkapacitet 6.3.1 Analys av lagernivå I dagsläget krävs mellan 7 till 10 kton orderämnen i lager mellan kapningsprocessen och inläggning för att produktionen ska kunna hållas igång utan stopp. Detta utgör cirka 1 500 till 2 000 orderämnen. Om nivån sjunker ner till 6 kton ordertonnage börjar det bli problem för en mänsklig resurs att hitta ämnen som passar in enligt alla inläggningskriterier. I lagret förvaras även lagerämnen kortare än 3,5 meter, vilket utgör cirka 4 kton till. Det kan då totalt i lagret lagerhållas ungefär 14 kton. (Karlsson 2007) Lagertonnage 16000 14000 Hall 5 12000 Hall 4 Hall 3 kton 10000 Tidigt kapat 8000 Kortlager orderämnen 6000 Kortlager lagerämnen 4000 Totalt orderämnen 2000 Totalt 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Dag Figur 6.1. Lagernivå i kiloton för studerat lager under 20060927-20061026. Antal ämnen i lager 3000 Hall 5 2500 Hall 4 Antal 2000 Hall 3 Tidigt kapat 1500 Kortlager orderämnen 1000 Kortlager lagerämnen Totalt orderämnen 500 Totalt 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Dag Figur 6.2. Lagernivå i antal för studerat lager under 20060927-20061026. 57 Nulägesanalys I Figur 6.1 och Figur 6.2 kan avläsas att lagernivån i hela lagret är nästan jämn, en liten variation finns dock. Medellagernivån för orderämnen ligger på 8,6 kton ämnen vilket motsvarar 1 615 stycken ämnen. Detta ger ett PIA-värde på cirka 1 700 baserat på medellagernivån, antal ämnen i ugnarna och kvartovalsverket. Medellagernivån för alla ämnen som finns i det studerade lagret är cirka 12 kton eller ungefär 2 150 stycken ämnen. Datamängden har insamlats under kontorstid, helgdagarna finns inte representerade, vilket gör att variationen kan upplevas mer drastisk än vad verkligheten egentligen är. Ämnen som befinner sig i lagerområdet för tidigt kapat kan inte analyseras under den korta tid som datainsamlingen har skett, då det troligen är samma ämnen som legat i detta lagerområde under tiden. Ett för tidigt kapat ämne kan hamna på denna plats om det har mer än tre veckor kvar till valsning och studien sträcker sig endast över en månad. Lagernivån i hall 3 och 5 har en viss variation och påverkar den totala lagernivån vid tillfällen då båda varierar åt samma håll, antingen ökar eller minskar. Ur diagrammen kan avläsas att vid bland annat dag två och tio finns motsatt variation i de två hallarnas lagernivå, hall 3 har en ökad lagernivå medan hall 5 har en minskning. Detta beror troligtvis på en förflyttning av ämnen från hall 5 till hall 3 på grund av att ämnenas valstidpunkt närmar sig vilket gör sig märkbart vid förflyttning av en stor mängd ämnen, till exempel en kampanj. Hall 3 innehåller överföringshögar där ämnen som finns med på körplanen och lagerhålls i hall 4 eller 5 förflyttas till när valstidpunkten nalkas, därav differensen. Ämnen som ligger i kortlagret väntar på att bli kopplade till en order. Till den analyserade datamängden tillhör de ämnen som har blivit kopplade men ligger kvar i kortlagret. Systemet försöker i första hand att koppla en order till ett lagerämne i kortlagret för att utnyttja redan kapade ämnen. Ur diagrammen kan avläsas att denna mängd nästintill har fördubblats under undersökningsperioden vilket endast ger positiva effekter genom att ämnena kommer till nytta när det kopplas och inte binder onödigt kapital. Orsak till en ökning av lagernivån över 10 kton för orderämnen i Figur 6.1 beror av att kapningsprocessen har gått bättre än kvartovalsverket och mer ämnen har stannat kvar i lagret. 6.3.2 Analys av hur länge lagret räcker För att analysera hur länge lagret räcker används måttet täcktid. Detta är ett användbart mått för att studera hur länge lagret räcker med dagens efterfrågan. Täcktiden ska enligt SSAB vara cirka tre dagar, vilket betyder att lagret ska räcka för cirka tre dagars produktion. Vid beräkning av täcktiden för det studerade tidsintervallet har beräkningar utförts med och utan ämnen i kortlager. 58 Nulägesanalys Täcktiden beräknas enligt Olhager (2000): Täcktid [dagar] = Medellagernivån utan orderämnen i kortlager 1365 = = 3,57 Efterfrågan per dag av valsverket 382 Täcktid [dagar] = Medellagernivån med orderämnen i kortlager 1615 = = 4,23 Efterfrågan per dag av valsverket 382 Enligt beräkning av täcktiden räcker lagret för 3,57 dagars körning utan orderämnen i kortlagret inräknat och för 4,23 dagars körning med orderämnena i kortlagret. Det kan diskuteras om orderämnen i kortlagret ska finnas med eller inte vid beräkning. Dessa ämnen kopplas så snart det är möjligt och kan ha lång tid kvar till valsning. Räknas de med blir täcktiden mer än en halv dag längre, vilket är ganska mycket med avseende på att den inte är speciellt lång. Av dessa ämnen kan dock inte alla omsättas inom fyra dagar som täcktiden anger på grund av att de har lång tid kvar till valsning. Resultatet av beräkningen visar i båda fallen på en täcktid lite längre än önskad, vilket kan betyda att det är möjligt att minska denna lagernivå vid en framtida omstrukturering. 6.3.3 Analys av lagerkapacitet vid omstrukturering Förändringen av det studerade systemet ska leda till en möjlighet till individvis hantering av ämnena. För att detta ska vara möjligt krävs att den totala lagernivån, totala antalet ämnen, minskar för att hinna med att plocka dem en och en. Dock är det viktigaste fortfarande att tillgången på ämnen är tillräckligt stor att den kan tillgodose ämnesugnarna, och därmed kvartovalsverket, med ett konstant flöde av ämnen. Vid en tidigare förändring av lagerhanteringen innan kapningsprocessen till individvis hantering av moderämnena löstes problemet genom en ytterligare hall för lagring av ämnena samt utnyttjandet av en automatkran för plockning i denna hall. Genom att det fanns möjlighet till ytterligare utrymme för lagring kunde antalet högar öka. Förändringen ledde till att det som tidigare varit en hög, idag består av tre högar. Detta gör att behovet av omplockningsarbete minskade och med hjälp av en automatkran som plockar med jämn hastighet blev det möjligt att genomföra en individvis hantering. Vid omstrukturering finns ingen möjlighet till att öka lagerytan, dock kan det vara av intresse att försöka pressa ner lagernivån tillräckligt mycket för att kunna lagerhålla en lagerhögs mängd i flera högar och minska sorteringsarbetet. Varje kran har en kapacitet motsvarande ett visst antal cykler per år och behovet av krancykler ökar drastiskt vid ett ökat sorteringsarbete, det är därför av stor vikt att hålla nere detta antal. En parameter som påverkar lagernivån är att det finns en viss returkostnad för att skicka tillbaka ett moderämne till lagret innan kapning, hall 8, då ett helt moderämne inte har aktuell kaptidpunkt. Denna returkostnad bör jämföras med kostnaden för att lagerhålla ett ämne som har kapas trots att det inte är aktuellt. Om fler moderämnen åker i retur finns en risk för att ledtiden för kapningsprocessen till valsning ökar. 59 Nulägesanalys Detta genom att returhanteringen tar längre tid då ingen direkthantering finns för returflödet och inflödet till kapningsprocessen stoppas upp, vilket i sin tur gör att det krävs en högre lagernivå för att täcka upp för störningar i processen. 6.4 Genomloppstider i systemet 6.4.1 Total genomloppstid Studien definierar begreppet total genomloppstid som den tid det tar för ämnet att gå från kapningsprocessen fram till att ämnet har valsats, observera att den tid själva kapningsprocessen tar är inte inräknad. I det studerade systemet kan genomloppstiden klassificeras som en del av det totala flödets produktionsledtid, se Kapitel 4.1.5. Genomloppstiden ska enligt SSAB ligga under 4 dagar vilket utgörs av ungefär tre dagar i lager, fem timmar i ugn och tre minuter i kvartovalsverket. I Figur 6.3 redovisas genomloppstiderna för de ämnen som ingår i den analyserade datamängden. Den genomsnittliga genomloppstiden för denna datamängd är 3,63 dagar, vilket stämmer relativt bra överens med SSAB:s egen planering. Vid beräkningen har inga enskilda genomloppstider plockats bort då inga extraordinära händelser inträffat under perioden som datamängden insamlats. Resultatet i Figur 6.3 visar att 68 procent av ämnena har en genomloppstid mellan 0,2 och 3,99 dagar och övriga 32 procent passerar genom systemet på 4 till 39 dagar. Figur 6.3. Sammanställning av ämnets genomloppstid från lager till kvartovalsverk. 60 Nulägesanalys Den varierande genomloppstiden kan bero på en mängd orsaker, bland annat på att inläggningsarbetet inte kan följa den plan som PMSIM skapar. En annan orsak är att ämnet kan ha frånkopplats order och legat kvar i väntan på en ny eller att de ämnen som hamnat i kortlagret, det vill säga lagerämnen mindre än 3,5 m, kopplats till en order med en valstidpunkt långt fram i tiden. SSAB kopplar kortlagerämnen vanligtvis maskinellt ungefär samtidigt som vanliga ämnen kopplas till order. En del av kortlagerämnena kopplas manuellt vid olika tillfällen, till exempel när ämnen kopplas till en specifik kund eller när ämnen har rabatterats vid försäljning och måste reserveras för att inte användas till någon annan order. Vid dessa tillfällen kopplas ämnen vanligtvis för tidigt. En annan orsak till långa genomloppstider kan vara att mängden data som analyserats även innehåller ämnen som har kapats för tidigt vilket gör att dessa ämnen får en onormalt lång genomloppstid. Dessa ämnen uppstår när ett moderämne behöver fyllas ut med order på grund av att SSAB i första hand vill koppla restbitar som annars skulle ha gått till kortlagret. Det kan till exempel vara när en kassationsersättare behöver kapas upp och då drar med sig för tidigt material eftersom moderämnet fylls upp med andra order. Till sist kan det även nämnas att ämnen ibland saknas i lager och måste ersättas vilket gör att de saknade ämnena finns kvar i Ämnes-VIPS en längre tid och ger utslag vid genomloppstidsberäkningar. Denna förlust kan bero på ett flertal anledningar som till exempel felplacering i lager eller felmärkning. Varje ämne är kopplat till en order, men binder även kapital. Om ämnet sakna innebär det inte bara att kunden kan få vänta på sin plåt utan även att kapital har förlorats då ett nytt ämne måste produceras. Trots att hela 68 procent av ämnena har en genomloppstid enligt uppskattat mått kan de resterande 32 procent anses oroande. Om en sådan stor andel ämnen avviker från den planerade genomloppstiden i detta system, som bara utgör en liten del av hela produktionskedjan, finns risk för stora avvikelser i hela kedjan. Med en osäker genomloppstid i detta system kan även andra delar av flödet ha en liknade variation i dess genomloppstid som till viss del kan bero på avvikelser i det aktuella systemet. Detta gör att genomloppstiden för hela kedjan riskerar att variera och blir därmed svår att hantera. Frågan är då om det är acceptabelt att ungefär en tredjedel av ämnena i systemet har en genomloppstid som är minst 30 procent längre än planerad genomloppstid. 6.4.2 Värdeskapande och icke-värdeskapande ledtid I studiens begränsade del av produktionen utgörs den värdeskapande tiden till största del av tiden som ämnet ligger i ugnen. Blästring och valsning tar endast ett fåtal minuter och bortses därmed från vid denna studie då dessa tider endast utgör en liten del av både systemets totala genomloppstid och värdeskapande ledtid. Den värdeskapande ledtiden kan anses som relativt svår att påverka om inte ny produktionsutrustning införs. Det leder till att den del av genomloppstiden som lättast går att påverka är den icke-värdeskapande ledtiden. 61 Nulägesanalys Genom att minska den icke-värdeskapande ledtiden sjunker systemets genomloppstid och andelen värdeskapande ledtid ökar vilket bland annat leder till en minskad kapitalbindning, se Kapitel 4.1.5. I Tabell 6.4 redovisas den värdeskapande ledtiden, som ämnet ligger i ugn, för varje ämnestyp. Detta med undantag för ämnestyp 140 tvärlagd då denna ämnestyp är ovanlig och därmed har ingen data kunnat erhållas. Tabell 6.4. Värdeskapande ledtid för de olika ämnestyperna. Ämnestyp 140 tvärlagd min 140 tvärlagd 140 kortkort 140 kort 220 tvärlagd min 220 tvärlagd 220 kortkort 220 kort 220 medellång 220 lång 290 tvärlagd min 290 tvärlagd 290 kort 290 lång Medel Värdeskapande ledtid [h] 3,90 3,93 3,73 3,92 4,05 3,98 4,80 5,02 4,57 5,62 5,83 7,92 7,53 4,98 Andel av genomsnittligt GLT [%] 4,5 4,5 4,3 4,5 4,6 4,6 5,5 5,8 5,2 6,5 6,7 9,1 8,6 5,7 När ämnestypernas värdeskapande ledtider sammanfattas erhålls ett medel på 4,98 timmar. Dock kan det ifrågasättas om detta medel är en bra utgångspunkt då ovanstående tabell visar en relativt stor spridning mellan ämnestypernas genomloppstider. Detta rättfärdigas emellertid av två skäl. För det första stämmer detta medelvärde relativt bra för 220-ämnena vilka är den vanligaste typen som körs. För det andra utgör den värdeskapande ledtiden endast en liten del av systemets totala genomloppstid och då spelar en differens på någon timme inte så stor roll. Grundat på framtaget medelvärde utgör den värdeskapande ledtiden cirka sex procent av systemets totala genomloppstid. Om denna andel jämställs med den värdeskapande andelen ledtid för en genomloppstid hos en hel förädlingskedja, är denna procentsats i nivå med övriga industrier se Kapitel 4.1.5. Dock utgör den värdeskapande ledtiden fortfarande en mycket liten del av den totala genomloppstiden och det finns därmed möjlighet för förbättringar. 62 Nulägesanalys Idag är den icke-värdeskapande ledtiden för ett ämne i snitt tre dagar och tio timmar, vilket är ungefär 94 procent av systemets genomloppstid. Den största delen av denna tid kan ses som en kötid inför inläggning till ämnesugnarna men det förekommer även en viss transporttid för att möjliggöra denna inläggning. Dessa två tider är båda kundneutrala men det är endast transporttiden som kan ses som kundneutral men nödvändig, se Kapitel 4.1.5. Tiden ämnet ligger i lager kan ses som en form av slöseri och borde minskas. Tyvärr är verkligheten inte så enkel då det krävs en viss mängd ämnen för att hålla igång inläggningen enligt alla kriterier som förekommer. Detta gör att bara en viss del av kötiden kan minskas då kötiden delvis, liksom transporttiden, kan ses som kundneutral men nödvändig. Då ämnen som bearbetas har två olika behandlingstemperaturer kan det tyckas att systemet också borde ha en ställtid. Det är dock inte fallet eftersom under denna omställning kan andra ämnen behandlas, gråzonsämnen, och processen står därmed inte stilla under själva omställningen. Detta gör att systemets genomloppstid inte består av någon form av ställtid, med undantag för då ugnarna varit nedsläckta vilket sker mycket sällan. Genom att minska lagernivån i mellanlagret mellan kapning och inlägg skulle den icke-värdeskapande ledtiden kunna minskas, vilket leder till minskad kapitalbindning. Om denna minskning skulle innebära att lagernivån ökar längre bak i produktionen skulle SSAB fortfarande göra en vinst då lagring av mindre förädlat material är billigare än material som befinner sig längre fram i förädlingskedjan. Dock uteblir den besparning en minskad lagernivå medför om lagret skulle skjutas längre fram i kedjan av samma anledning. 6.5 Styrbarhet I systemet som studien behandlar är styrbarheten idag ett problem. Genom de krav som ställs för inläggning av ämnen finns ingen lätt styrmetod som kan kontrollera inflödet till ugnarna och istället är det kranföraren som styr flödet. Detta gör att flödet blir oförutsägbart och svårt att i förväg styra vilket visar sig bland annat genom de avvikelser mot planering som finns. Genom att flödet är beroende av kranföraren har det även stor betydelse vem som arbetar. Mellan de fem skiftlagen finns vissa skillnader i arbetssätt viket är en ytterligare parameter som påvisar behovet av en ökad styrbarhet. En ökad styrbarhet ger också möjlighet till en ökad produktivitet. 6.5.1 Avvikelser från bakåtplanering För att mäta avvikelser från planering använder sig SSAB av måttet rättidighet vilket anger procentuellt hur många ämnen som valsas vid planerad tidpunkt. Som tidigare nämnts i Kapitel 5.6 görs både en framåtplanering och en bakåtplanering för individuella order. Rättidighet är en jämförelse mellan verklig valstidpunkt och bakåtplanerad valstidpunkt, där även ämnen som valsas för tidigt inkluderas. (Karlsson 2007) 63 Nulägesanalys Figur 6.4. Avvikelse mellan verklig valstidpunkt och bakåtplanerad valstidpunkt. I Figur 6.4 redovisas avvikelsen mellan den verkliga valstidpunkten och den bakåtplanerade valstidpunkten för de ämnen som behandlat i kvartovalsverket under vecka 37 till 40 år 2006. Diagrammet visar tydligt att största delen ämnen valsats tidigare än planerat vilket till stor del beror på att SSAB väljer att ligga ungefär en halv vecka före bakåtplanerad valstidpunkt för att bland annat kunna fånga upp eventuella förseningar i produktionen. Förfarandet orsakas av att bakåtplaneringen är kundanpassad vilket betyder att den varierar efter orderstocken som är oregelbunden. Detta gör att det är svårt att följa denna plan i det aktuella produktionsavsnittet. Mängden av för tidigt behandlade ämnen är inte idealt men för att kunna fånga upp eventuella förseningar i en produktion som är i gång dygnet runt är det svårt att handla på något annat vis. Här finns ingen möjlighet till övertid eller extra personal vilket innebär att tid är det enda som går att justera. En ytterligare orsak till att ämnen valsats för tidigt är kampanjkörning, eftersom mindre hänsyn tas till planerad valstidpunkt då en viss mängd ämnen samlas ihop för att kunna köra en kampanj. Tabell 6.5. Avvikelser från bakåtplanering vid kvartovalsverket under vecka 37 till 40 2006. Totalt antal ämnen Antal ämnen valsade för tidigt Antal ämnen valsade på rätt dag8 Antal ämnen valsade för sent Rättidighet 8 Antal [st] 10 497 6 673 1 209 2 615 7 882 Andel [%] 100 63,6 11,5 24,9 75,1 Till gruppen ämnen valsade på rätt dag inkluderas ämnen som valsats inom intervallet -0,999 – 0,999 dagar. 64 Nulägesanalys I Tabell 6.5 har samma grupp av ämnen som presenterades i Figur 6.4 sammanfattats och grupperats beroende på om de valsats för tidigt, för sent eller på rätt dag enligt den bakåtplanerade valstidpunkten. Genom denna särskiljning kan tydliga brister i måttet rättidighet åskådliggöras. Det är endast 11,5 procent av ämnena som valsats vid rätt tidpunkt men eftersom rättidigheten även innefattar de ämnen som valsats för tidigt har kvartovalsverket en rättidighet på 75,1 procent under denna period. Dock ligger denna siffra fortfarande under SSAB:s egen planering på 90 procent för hela perioden. Förseningarna beror till största del på fyra orsaker: kassationsersättare, sent kopplade ämnen, sent kapade ämnen eller sent planerade ämnen. Den största orsaken av dessa fyra är ämnen som har blivit sent kopplade. De sent kopplade ämnena som utgör cirka hälften av förseningarna innefattar två grupper av ämnen. Den ena gruppen utgörs av ämnen som inte har kapats och kopplas till en order mindre än två dagar innan orderns bakåtplanerade kapningstidpunkt. Den andra gruppen består av lagerämnen som redan har kapats men som kopplats mindre än tre dagar innan orderns bakåtplanerade valstidpunkt. De återstående orsakerna utgör ungefär lika stora andelar av förseningarna. Kassationsersättare uppstår när ett ämne måste ersätta ett annat ämne som skrotats av någon anledning. Ersättningsämnena får då överta det första ämnets planering och blir då oftast försenat. Gruppen sent kapade ämnen utgörs av ämnen som kapats senare än den bakåtplanerade kapningstidpunkten. När ett ämne anses vara sent planerat har ämnets framåtplanerade valstidpunkt passerat den bakåtplanerade valstidpunkten vilket, som namnet anger, betyder att ämnet är sent enligt planering. 6.5.2 Avvikelser från framåtplanering För utöka analysen av avvikelser från planering, vilket kan ses som ett mått på systemets styrbarhet, introduceras här avvikelser från framåtplanering. Dessa avvikelser ger tillsammans med det mått som presenterats i kapitlet innan, rättidighet, en mer komplett bild av hur dagens planering fungerar. Den framåtplanerade planen är produktionsanpassad och jämnar ut orderstocken över tiden för att kunna möjliggöra produktion, vilket medför att vissa ämnen kapas för tidigt. Tidpunkten som har valts som utgångspunkt är den sista framåtplanerade tidpunkten som ämnet tilldelats av PMSIM utefter ämnets prioriteringstal9. SSAB har ett dynamiskt planeringssystem som kan beskrivas som förlåtande eftersom tidpunkterna uppdateras tre gånger per dag utefter de förändringar som sker. Ett försenat ämne tilldelas närmast möjliga valstidpunkt vid uppdatering och på så sätt åskådliggörs inga eventuella förseningar av ämnen. Detta gör framåtplaneringen kan fånga upp de förändringar som sker i produktionen. 9 Prioriteten sätts först efter en nätverksprioritering där olika typer av material anses mer eller mindre viktiga. Därefter utgår PMSIM från den bakåtplanerade valstidpunkten och den bakåtplanerade härdningstidpunkten för att beräkna prioritet. 65 Nulägesanalys När ämnet hamnar på körplanen kan valstidpunkten inte längre uppdateras och utgör då den sista framåtplanerade valstidpunkten. Skillnaden mellan den framåtplanerade valstidpunkten och den verkliga valstidpunkten beror bland annat på att PMSIM inte tar hänsyn till kampanjer vid sin planering, vilket tidsintervall samordnaren tolererar samt inläggningskriterierna till ugnarna. Om ämnen som egentligen inte ska valsas förrän en tid framöver ändå väljs av PMSIM eller samordnaren kommer denna skillnad att bli stor, ämnet kommer att valsas långt innan planerad valstidpunkt. Avvikelser mellan den framåtplanerade valstidpunkten och verklig valstidpunkt åskådliggörs i Figur 6.5. Figur 6.5. Avvikelse mellan verklig valstidpunkt och framåtplanerad valstidpunkt. Ur diagrammet kan avläsas att nästan två tredjedelar av ämnena valsats för tidigt. Detta är en relativt stor mängd ämnen och är ett bevis på att trots viss produktionsanpassning finns problem att följa framåtplaneringen vilket försvårar styrningen av materialflödet. En orsak till dessa för tidigt behandlade ämnen kan vara behovet av en bra mix av ämnen för inläggning vilket är en aspekt som inte tas hänsyn till i framåtplanen. Kranföraren saknar exempelvis stundtals korta ämnen för att möjliggöra en upp- och nedtrappning och meddelar samordnaren som adderar korta ämnen till körplanen. Detta leder till att ämnen med valstidpunkt längre fram läggs till och bidrar till att ämnen valsas för tidigt. Ytterligare en orsak till för tidigt valsade ämnen är när valsning sker i kampanjer och ger utslag på samma sätt som vid bakåtplaneringen, en stor spridning i ämnenas valstidpunkter. Det finns ingen gräns för hur långt i förväg ett ämne får ligga på körplanen men en tumregel finns som säger att ämnen som har en planerad valstidpunkt längre fram än en vecka inte tas med på körplanen. 66 Nulägesanalys En annan orsak till att ämnen valsas för tidigt samt att vissa ämnen valsas sent kan vara att kranföraren plockar ämnen som denne anser lätta att kombinera ihop. När nya ämnen hela tiden fylls på körplan finns det ofta tillgång till lätta ämnen och de svåra ämnena lämnas kvar och blir eventuellt försenade. I Tabell 6.6 finns fördelningen över avvikelser mellan den framåtplanerade valstidpunkten och verklig valstidpunkt presenterad. Tabellen visar att den procentuella andelen av ämnen som valsats för sent är väldigt liten, dock måste än en gång påminnas att SSAB har ett förlåtande planeringssystem med uppdatering av valstidpunkterna. Tabell 6.6. Avvikelse mellan verklig valstidpunkt och framåtplanerad valstidpunkt. Antal ämnen valsade på rätt dag10 Antal ämnen valsade för sent Antal ämnen valsade för tidigt Totalt antal ämnen Antal [st] 3 634 430 6 433 10 497 Andel [%] 34,6 4,1 61,3 100 6.5.3 Ämnets tid på körplanen Som en tredje del av studiens analys av styrbarhet redovisas ämnets tid på körplanen. För att ett ämne ska kunna valsas krävs att ämnet erhållit BHI, behandlingsinstruktioner, se Kapitel 5.6.3. Tiden för hur länge ett ämne har haft BHI använder SSAB som en kontroll att det inte funnits för länge på körplanen. Ämnet hamnar på körplanen i regel direkt efter att det erhållit BHI, dock finns några undantag för de som lagerhålls i området 14-ämnen vilka erhåller BHI vid ankomst dit och kan därför ha BHI långt innan verklig valstidpunkt. 10 Till gruppen ämnen valsade på rätt dag inkluderas ämnen som valsats inom intervallet -0,999 – 0,999 dagar. 67 Nulägesanalys Figur 6.6. Tid mellan att ämnet erhållit BHI och verklig valstidpunkt. En körplan ska innehålla ämnen för ungefär ett dygns körning, vilket motsvarar ca 350-400 ämnen. Detta innebär i princip att ett ämne inte bör ha BHI längre än ett dygn. I Figur 6.6 redovisas dock att endast 49 procent av ämnena har valsats inom samma dygn som ämnet erhållit BHI och 86 procent inom två dygn. Det är samordnarens uppgift att ge kranföraren en bra grund av ämnen för körning det närmsta dygnet och att ett ämne legat mer än två dygn på körplanen borde egentligen inte ske. Orsaken till att vissa ämnen ligger längre på körplanen beror bland annat av att nya ämnen hela tiden läggs till körplanen och kranföraren väljer de ämnen som anses lätta att lägga in. En förklaring till varför kranföraren lägger in nya ämnen är att kranföraren inte kan se på sin körlista i vilken ordning ämnena anlänt till körplanen, han eller hon kan därför utan problem välja ett ämne som nyss inkommit istället för ett som legat där länge. Ytterligare orsaker till att ämnen haft BHI längre än två dygn kan vara att ämnet helt enkelt inte passar in i körningen och måste vänta tills lämpligt läge uppkommer. Det kan också hända att samordnaren ångrar sig och inte vill lägga upp ämnet på körplanen fast denne begärt BHI eller att ämnet för tillfället inte kan hittas på grund av till exempel felaktig märkning . Det är dock kranförarens ansvar tillsammans med samordnaren att ämnen inte ligger mer än två dygn på körplanen. Till sin hjälp har kranföraren tillgång till Ämnes-VIPS där information finns om vilka ämnen som funnits länge på körplanen, frågan ställs dock hur ofta kranföraren eller samordnaren tar del av denna information. Det kan ses som ett problem att kranföraren inte ser på sin körlista när ämnena anlänt men det är dock positivt att inte fler ämnen än 14 procent funnits längre än två dygn på körplanen när detta problem existerar. 68 Nulägesanalys 6.6 Analys av material- och informationsflödet Inom lagret sker många förflyttningar av ämnena och varje förflyttning kräver krankapacitet. Denna kapacitet tillsammans med den vagnstransportskapacitet som krävs för förflyttningar mellan hallarna begränsar till viss del flödet genom lagret, vilket bör tas i akt vid en omstrukturering. För ämnen som kopplas i kortlagret i hall 4 sker ytterligare förflyttningar då ämnet efter koppling flyttas till antingen hall 3 eller 5. Detta på grund av att det krävs ett visst sorteringsarbete att plocka ämnet från kortlagret och SSAB vill därför plocka ut det efter att det kopplats och placera det i en lämplig lagerhög. För att effektivisera hantering är det viktigt att minska den totala transportvägen inom lagret för respektive ämne. Vid en omstrukturering bör troligen dessa extra förflyttningar av ämnen från kortlagret reduceras. Inom mellanlagret krävs ett bra informationsflöde för att lagerhållningen ska fungera. Genom att lagret har flytande lagerplatser är det upp till Ämnes-VIPS att tilldela ämnet en lämplig lagerplats, dock efter vissa restriktioner. För att Ämnes-VIPS ska kunna göra det krävs att systemet erhållit rätt information. Det är flera datasystem och mänskliga resurser som ska samverka, vilket leder till att det studerade systemet blir mer känsligt. Produktionen från ugnarna och fram till svalbäddarna kan ses som en typ av produktionslina, vilket leder till att ett stopp längre fram i kedjan leder till ett stopp i kvartovalsverket. Ett stopp i kvartovalsverket påverkar i sin tur ugnen. Det är därför väldigt viktigt att en bra mix av ämnen läggs in i ugnarna med avseende på processer som ingår i denna lina, för att på så sätt få ett bra flöde av produkter. Ett bra flöde leder till en högre och jämnare produktion som i sin tur leder till en högre avkastning. 69 Nulägesanalys 6.7 Identifierade problem Följande problem har identifierats inom de olika områdena, inläggning, lager samt planering och styrning. Av de problem som presenteras kommer dock inte alla att lösas vid denna studie. 6.7.1 Inläggning Svårigheter att erhålla en bra mix av ämnen i ugnarna som uppfyller de kriterier som finns för inläggning. Kranföraren kan plocka ämnen som är lätta att kombinera för att erhålla en bra mix oberoende av valstidpunkten. Skillnad i inläggningsarbetet mellan personalen i de olika skiftlagen vilket försvårar möjligheten till ett jämt flöde av produkter inom valsverket. För lite krankapacitet för att utföra individvis hantering av ämnena vid inläggning. 6.7.2 Lager Höga lagernivåer som försvårar individvis hantering med dagens krankapacitet samt kräver en stor yta för lagerhållning. Stort antal godsförflyttningar av ämnen mellan lagerområden. Ämnen kapas för tidigt och upptar lagringsplats för aktuella ämnen. Begränsad lageryta att tillgå vid lagerhållning av ämnen med individvis hantering. Ämnen saknas i lagret, vilket leder till kapitalförluster. 6.7.3 Planering och styrning Avvikelser från framåtplaneringen visar på svårigheter att styra materialflödet. Stora variationer i orderstocken försvårar planering. Tidsintervallet vid uttag av körplanen är relativt stort vilket leder till en stor spridning bland ämnenas valstidpunkter. Måttet rättidighet är missvisande då det innehåller för tidigt behandlade ämnen. Stora avvikelser från planering märks ej på grund av att systemet för den framåtplanerade planen uppdaterar valstidpunkten tre gånger per dygn. Svalbäddarna begränsar möjligheten för ett flexibelt flöde av ämnen. 6.7.4 Lösning För att kunna lösa några av dessa problem kommer en ny styrning och hantering av ämnena inom produktionsområdet att tas fram. Den nya materialstyrningen tillämpar individvis hantering vilket kräver förändringar i mellanlagret och en ny lagerdesign behöver därmed utformas. 70 Materialstyrning inom produktionsavsnittet 7 Materialstyrning inom produktionsavsnittet Detta kapitel presenterar en förändrad materialstyrning för produktionsavsnittet. Modellen bygger på individvis hantering av ämnena för att förbättra styrbarheten och produktiviteten. Kapitlet sammanfattas med hjälp av en avslutande figur. 7.1 Idealt förfarande I den studerade delen av produktionen är ämnesugnarna flaskhalsen i systemet och det optimala skulle vara att planera allt flöde utefter flaskhalsen då det är den som begränsar produktionsflödet. För att uppnå kortare genomloppstider och en högre omsättningshastighet krävs att ett högre kapacitetsutnyttjande i produktionssystemets flaskhals åstadkoms. Vid denna del av valsverkets produktion skulle planering av flödet efter flaskhalsen innebära att redan vid kombinering av ämnen i ett moderämne ta i akt hur det bäst kan kombineras, ta fram sekvensen, för att få igenom så mycket tonnage som möjligt genom ugnarna. Detta är tyvärr inte möjligt idag då produktionen är sårbar och möjlighet till förändringar krävs för att produktionen inte ska stå still. Sårbarheten beror av störningar som uppkommer i delar längre fram i flödet och som leder till att vissa ämnen inte går att valsa och måste ersättas med andra. Detta kräver att systemet är relativt flexibelt och kan uppdateras vid denna typ av förändringar. 7.2 Koppling mellan behovs-, detalj- och materialplanering Den nya materialstyrningen som förslås utgår ifrån den behovs- och detaljplanering som PMSIM utför i valsverket och en illustration av den planerade materialstyrningen presenteras i Figur 7.1. I Kapitel 5.6.1 beskrivs att detaljplanering sker mot ett kapacitetstak, vilket betyder att hänsyn tas till processens kapacitet vid utläggning av order. Vid planering tilldelas varje order en valstidpunkt och ett behov av material uppstår och ordern måste kopplas till ett moderämne. Order kopplas i dagsläget till moderämne redan vid stålverket, dock kan frikoppling och omkoppling ske innan det är dags för kapning. Detta gör att kundorderpunkten idag ligger i stålverket. Kundorderpunkten är den punkt i produktionsflödet då materialet kopplas till en kundorder och produktionen framåt i flödet blir kundorderstyrt. SSAB arbetar med att implementera ett nytt materialplaneringssystem, MP 2, som ska koppla order till ämne. Genom användning av MP 2 kommer kundorderpunkten att flyttas innan kapningsprocessen, vilket leder till att ämnena kopplas senare i flödet och på så sätt ska endast aktuella ämnen kunna kopplas till moderämnen. En koppling av endast aktuella ämnen leder till en minskad lagernivå då andelen spridningsämnen minskar, vilket innefattar ämnen som har kopplats och kapats upp men ännu inte är aktuella för inläggning11. 11 Till aktuella ämnen räknas de som ska köras inom ett dygn. 71 Materialstyrning inom produktionsavsnittet Förflyttning av kundorderpunkten från stålverket till lagret innan kapningsprocessen ska även möjliggöra för lagerhållning av en jämn fördelning mellan andelen långa och korta ämnen och på så sätt kunna fylla ugnarna bättre. Hänsyn kan även tas till några av de krav som ugnarna ställer. Efter att MP 2 har kopplat order till ett moderämne skickas den kopplade mängden ämnen till kapningsprocessen och vidare till studiens lager. 7.3 Ny detaljplanering / optimering av ugnarna Den detaljplanering som görs i PMSIM, den sekvens som bildas utifrån de valstidpunkter som erhålls, går inte att tillämpa vid inläggning av ämnen i ugnarna då sekvensen måste ta hänsyn till de krav som finns för genomskjutning. Alla krav som finns för inläggning av ämnen har sammanställts i en kravspecifikation till en tänkt optimeringsmodell som ska ta fram sekvensen, se Bilaga 3. Denna specifikation består i huvudsak av en beskrivning av de kriterier som ska följas och finns bland annat för att möjliggöra en säker genomskjutning. Kriterierna är uppdelade i två huvuddelar: fysiska kriterier och flödeskriterier där de fysiska kriterierna sätts beroende av olika fysiska begränsningar som finns i produktionen för att möjliggöra en säker genomskjutning av ämnen. Flödeskriterierna finns för att förbättra flödet genom processen och innehåller bland annat kombinationer som inte får användas på grund av att de försämrar produktionsflödet. Den optimeringsmodell som kravspecifikationen ligger till grund för ska ge en ny detaljplanering och sekvens av ämnen för respektive ugnsrad. Optimeringen ska ske med avseende på att maximera härdtäckningen i ugnarna och genom att utnyttja ugnarnas ytor bättre kan mer tonnage gå igenom kvartovalsverket då ugnarna idag utgör flaskhalsen. Som indata till modellen skickas information från Ämnes-VIPS om mängden aktuella ämnen som redan finns i lager samt de aktuella ämnen som finns med på körplan för kapningsprocessen, de ämnen som kopplats av MP 2 för att sedan planerats in till kapning av PMSIM. Dock kan de ämnen som ligger på kapningsprocessens körplan endast användas för överlappning och måste ingå i nästa optimering på grund av att när ämnet ännu inte är kapat finns ingen information om dess slutgiltiga dimensioner. Ämnen som kopplats till order bör få BHI direkt efter kapningsprocessen för att vid ankomst till lagret vara tillgänglig för inläggning. Optimeringsmodellen ska vid beräkning kunna ta hjälp av fiktiva ämnen om en lösning inte är möjlig. Dessa fiktiva ämnen kan om möjligt hämtas från spridningslagret men om inte efterfrågade ämnen finns i detta lager ska det vara möjligt att beställa dessa från MP 2. För att erhålla den flexibilitet i hanteringen som efterfrågas ska optimeringsmodellen kunna optimera om sekvensen vid störningar i flödet. Störningar i flödet medför att vissa ämnen inte kan köras för tillfället eller att fler ämnen efterfrågas av en process längre fram i flödet och indata till modellen måste förändras. Förändringarna ska kunna utföras av SSAB och en ny optimering ska kunna ske. Om inga störningar inträffar ska en ny optimering ske var åttonde timma, eventuellt i samband med PMSIM:s uppdateringar. Sekvensen skickas sedan vidare via Ämnes-VIPS till inläggning som utför arbetet med att lägga in ämnena till respektive ugnsrad. 72 Materialstyrning inom produktionsavsnittet Figur 7.1. Illustration av materialstyrning i produktionsavsnittet. 73 74 Lagerdesign 8 Lagerdesign För att möjliggöra den nya detaljplaneringen och sekvenseringen som utgår ifrån individvis hantering måste lagerlayouten för mellanlagret mellan kapningsprocessen och ugnarna förändras. I detta kapitel kommer arbetet med att ta fram den nya lagerlayouten att presenteras. Arbetet följer Rusthon et al. (2000) ramverk som har presenterats i Kapitel 4.3 och består bland annat av analys och diskussion rörande möjliga utrustningsalternativ, utrustningskvantiteter, lagernivåer och lagerplaceringssystem. Kapitlet avslutas med en sammanställning av tre olika lagerlayoutförslag för produktionsområdet och en kort utvärdering av förslagen. 8.1 Systemkrav För att den nya lagerdesignen ska fungera krävs det att den uppfyller vissa krav. Till att börja med ska det nya lagret möjliggöra för en individvis hantering av ämnena så att en sekvens av individuella ämnen från en kommande optimeringsmodell ska kunna följas. Den mängd orderämnen som ska lagerhållas i lagret ska kunna tillgodose produktionen. För att tillgodose produktionen krävs ett utflöde från lagret på cirka 480 ämnen per dygn. Lagret ska även klara av att lagerhålla spridnings- samt kortlagerämnen. Spridningsämnen uppkommer då moderämnena som ska kapas upp fylls ut så mycket som möjligt för att slippa returer till hall 8. Kortlagret utgör de bitar av moderämnet som är mindre än 3,5 meter och blir över vid kapning, dessa ämnen har inte någon order kopplad till sig. 8.2 Designrestriktioner Vid denna omstrukturering begränsas lagerdesignen av ett flertal restriktioner. Det kanske mest påtagliga är att den ytan som finns att tillgå begränsas till de lokaler som redan finns vilket sammanlagt ger en yta på cirka 5 700 m2, se Bilaga 4. Genom användningen av redan existerande lokaler finns även fasta platser för in- och utflödet av produkter i lagret och den väg som finns genom lagret för att nå kvartovalsverket måste vara kvar av både tekniska och säkerhetsmässiga skäl. För lagring av ämnen på hög får maximalt 16 ämnen staplas på varandra och det är inte tillåtet att blanda längdintervall av säkerhetsmässiga skäl. Den sista restriktionen kan eventuellt justeras något om högarna innehåller ett fåtal ämnen. 8.3 Förutsättningar Vid fortsatt design av det aktuella lagret kommer följande antaganden att göras: PMSIM klarar av att planera utefter kampanjer. MP 2 är i fullt bruk. Kapningsprocessen kan tillgodose ugnarna. 140 mm tjocka ämnen kommer att utgå. 75 Lagerdesign 8.4 Grundoperationer För att kunna genomföra en förändring av det aktuella lagret måste lagrets grundoperationer identifieras. Detta är aktiviteter som måste ske för att de systemkrav som ställts på designen ska kunna uppfyllas. I lagret ska därmed följande operationer ske: Inleverans till lagret från kapningsprocessen. Lagerhållning av ämnen. Sortering av ämnen. Transport mellan hallarna. Inläggning till ämnesugnarna. 8.5 Förväntad efterfrågan Vid en omstrukturering av lagret och dess layout gäller det att dimensionera det nya systemet så att det klarar av att hantera det förväntade flödet av produkter enligt prognostiserad efterfrågan. I Kapitel 6.2.3 presenteras SSAB:s planerade produktionsvolymer för de närmaste åren vilket kommer att ligga som grund vid denna lagerdesign. Denna produktion avser ett år och bryts ner till dagsbasis med hjälp av ett veckokörschema för kampanjer, detta för att kunna avgöra vilket behov som finns av respektive grupp av ämnen för respektive dag, se Tabell 8.1. Tabell 8.1. Förväntad efterfrågan för de olika materialkampanjerna. (Karlsson 2006; SSAB Oxelösund AB 2005a) Efterfrågan materialkampanj Dag 1: Dag 2: Dag 3: Dag 4: Dag 5: Dag 6: Dag 7: Summa 68 0 69 0 103 0 0 240 1 0 0 0 24 0 0 0 24 2 200 0 200 0 200 0 200 800 3 50 134 50 134 50 134 68 620 4 113 243 113 194 113 194 130 1 100 5 431 377 432 352 466 328 398 2 784 Summa Under veckan varierar efterfrågemönstret för alla grupperingar vilket måste beaktas vid vidare design. Totalt sett efterfrågas cirka 330 till 470 ämnen per dag vilket är en relativt stor spridning i antal som lagret måste klara av att lagerhålla. En efterfrågan på 470 ämnen per dygn motsvarar att ett ämne dras från ugn var 3,06 minut. Detta kommer fortsättningsvis att avrundas till var tredje minut och efterfrågan blir då maximalt 480 ämnen per dygn vilket även stöds av de uppgifter som erhållits från SSAB och som redovisas i Kapitel 5.5.2. 76 Lagerdesign 8.6 Lagernivå I nuläget krävs en mängd på 7 till 10 kton eller 1 400 till 2 000 ämnen i lagret för att samordnaren, som plockar ut en körplan åt kranföraren, ska kunna plocka ihop en bra grupp av ämnen. Denna nivå måste sänkas om ämnen ska kunna hanteras individvis och eventuellt sorteringsarbete inte ska bli allt för omfattande. Mellanlagret som ska designas kan jämföras med en buffert i en produktionslina. Om ugnarna hade varit utformade annorlunda så att ämnenas ordningsföljd inte hade spelat någon roll hade buffertens enda uppgift varit att förse ugnarna med ämnen vid störningar i kapningsprocessen. Genom att inläggningsarbetet måste följa vissa krav på i vilken ordning ämnena får läggas in blir buffertens uppgift även att tillgodose behovet som finns av olika sorters ämnen för att möjliggöra en optimal sekvens. Då ugnarna är flaskhalsen i denna produktionsdel och på så sätt bestämmer takten på flödet bör tidigare processer kunna hålla minst den takten, gärna en snabbare takt. Om tidigare processer håller ungefär samma takt som ugnarna blir systemet mer känsligt mot störningar och ugnarnas produktion kan lättare påverkas negativt. De aktuella produktionsprocessernas takter illustreras i Figur 8.1 och redovisas mer detaljerat i Bilaga 5. Figur 8.1. Illustration av takterna för processerna. Genom att kapningsprocessens takt i snitt är nästintill lika med ugnarnas takt skulle kapningsprocessen behöva snabbas upp för att inte påverka flödet genom ugnarna. En buffert kan byggas upp för att tillgodose störningar i kapningsprocessen och på så sätt frikoppla processerna från varandra. Buffertens andra syfte, att tillgodose behovet av olika sorters ämnen vid inläggning, gör att en viss mängd av ämnen bör finnas i lagret. Genom att ta hjälp av en optimeringsmodell kommer mängden ämnen i lager med all säkerhet kunna minskas då det är en matematisk modell som ska ta fram sekvensen istället för en människa. Hur stor buffert optimeringsmodellen behöver för att finna en optimal sekvens går i nuläget inte att säga utan själva modellen men en trovärdig kvantitet kan tas fram som troligtvis måste omprövas innan systemet blir verklighet. Lagernivån, storleken på bufferten, beror även på hur bra mix av ämnen som kapas upp och anländer till lager. Detta beror i sin tur av kopplingen som sker i MP 2, där ett mål är att endast koppla aktuella ämnen, vilket kommer leda till att lagernivån kan minskas. 77 Lagerdesign För att kompensera för störningar i kapningsprocessen samt tillgodose behovet av olika sorters ämnen bestäms lagernivån på aktuella orderämnen till ett dygns körning, cirka 480 ämnen. Denna mängd tillsammans med de aktuella ämnena som finns på körplanen för kapningsprocessen bör räcka för optimeringsmodellen att hitta en optimal sekvens. Lagret kommer att designas för att lagerhålla orderämnen, kortlagerämnen och de ämnen som följer med som spridningsämnen. Spridningsämnen utgör i dagsläget cirka 40 procent av det som kapas upp. Genom att MP 2 ska koppla endast aktuella ämnen kommer denna nivå att minskas. Dock begränsas denna minskning av själva orderstocken, om det inte finns nog med aktuella order för att fylla ut ett moderämne tidigareläggs kapningen för order som egentligen ska kapas senare. Detta förfarande sker idag istället för att skapa returer och om detta är aktuellt i framtiden beror av hur lagernivån innan kapningsprocessen kommer att utvecklas och av kapningsprocessens kapacitet. Returflödet drar idag ner på processens kapacitet och spridningsämnena kapas istället upp och lagerhålls i mellanlagret. Om kapaciteten ökar eller om det blir ett skilt returflöde kommer troligtvis fler ämnen skickas i retur. Lagret kommer dock att designas så att spridningsämnena ska utgöra samma som i nuläget, cirka 40 procent av de ämnen som kapas upp. Då mängden spridningsämnen behålls trots att mängden troligtvis kommer att minska kan det ses som en säkerhetsåtgärd och leder till att extra utrymme finns vid behov. Genom det nya materialplaneringssystemet MP 2 kommer förhoppningsvis också kortlagret att kunna minskas men även här är det svårt att ange hur stor minskningen kommer att bli. Nivån på lagret är sammankopplat med stor osäkerhet och troligtvis kommer mängden att minska, dock kommer dagens mängd på cirka 700 ämnen användas vid design av mellanlagret. 8.7 Utrustning 8.7.1 Hantering inom hallarna För hantering av ämnena inom lagret används idag traverskranar, se Figur 8.2, och vid kommande lagerlayoutsförslag är denna typ av utrustning fortfarande aktuell. En traverskran har möjlighet att åka över högarna med ämnen och får på så sätt tillgång till alla högar och ingen hög kan stängas in. Ett annat alternativ för hantering som har kommit upp är att använda sig av truckar. Användning av denna typ av utrustning gör att det krävs flera stycken truckar för att sköta hanteringen och om någon truck går sönder kan någon annan truck ersätta den trasiga vilket är en fördel. Detta alternativ anses dock inte lämpligt i studiens fall då truckar kräver mer golvutrymme för hantering. Med begränsad lageryta utnyttjas golvutrymmet bättre med traverskranar, vilka inte drabbas av sitt annars dåliga volymutnyttjande då maximalt 16 ämnen får förvaras i varje hög. Ett ytterligare alternativ för både hantering och förvaring av ämnena är att installera ett höglager vilket kommer att behandlas längre fram i kapitlet. 78 Lagerdesign För att försäkra sig om att systemet inte stannar helt kan en extra kran eller annan utrustning, finnas som endast arbetar om den andra går sönder. Det är viktigt vid val av utrustning att försäkra sig om att ett alternativt flöde, alternativ utrustning, om något inträffar. Faktaruta: Traverskran Teknik: En traverskran är antingen rälsgående eller underhängande och har vanligtvis tre maskinerier: lyft-, kranåkoch tväråkmaskineri. Traverskranar finns både som automatiska och manuella kranar. De manuella styrs antingen via radiostyrning eller genom att föraren åker med kranen. Kapacitet: Upp till 40 ton. Fördelar: Möjlighet att hantera tungt och skrymmande gods, fria golvytor. Begränsningar: Kräver ofta förstärkt byggnadsstomme, dåligt volymutnyttjande av lokalen jämfört med truckanvändning. (TFK 2002) (WIMO Hebetechnik 2007) Figur 8.2. Faktaruta för traverskran. Vid val av traverskran finns två alternativ, antingen använda sig av en manuell eller en automatisk traverskran. I Tabell 8.2 finns fördelar och nackdelar med att använda sig av en automatisk kran jämfört med en manuell presenterade. Tabell 8.2. För- och nackdelar med manuell respektive automatisk kran. (Grant et al. 2006; Rampitsch 2006) Manuell kran Automatisk kran Fördelar + Flexibel för förändringar. + Maskinella fel upptäcks snabbt. Nackdelar - Risk för fel på grund av mänskliga faktorn. - Kranförarna arbetar olika. - Mindre noggrann. +Gör aldrig fel vid ämnes- - Tar längre tid för hantering utan mänsklig maskinella fel att påverkan. upptäckas. + Sliter inte på personalen. - Kräver ett mer avancerat + Arbetar i en jämnare takt. styrsystem. + Ökad noggrannhetsnivå. - Kräver att rätt ämne + Reduktion av arbetskostnader. ”kommer in” i systemet + Förmåga att öka för att materialförväxling utflödeshastigheten. inte ska uppstå. - Stor initialkostnad för system. 79 Lagerdesign För att undvika det sorteringsarbete som en individvis hantering kräver finns ett förslag där ämnena lagras på högkant, se Figur 8.3. Detta underlättar sorteringsarbetet betydligt då kranen har möjlighet att direkt komma åt alla ämnen. Lagerhållning av ämnena ståendes på högkant skulle bland annat kräva att hallarna utrustas med en typ av ställage där ämnena kan förvaras. Det skulle också innebära att traverskranen måste utrustas med en annan sorts tång då ämnena måste kunna roteras 90° för att hanteringen ska bli möjlig. Enligt en återförsäljare av aktuell utrustning hanterar den kran som visas i Figur 8.3 aluminiumämnen men enligt dem ska det inte vara några större problem att anpassa utrustningen, främst då gripdonet, till de krav som ställs för hantering av stålämnen. (Begner 2007) Figur 8.3. Lagring av ämnen på högkant. (WIMO Hebetechnik 2007) En annan lösning för att bli av med sorteringsarbetet är att installera ett höglager, se Figur 8.4. Ett höglager kan på en liten yta förvara många ämnen då lokalens volym kan utnyttjas på ett bra sätt. Detta skulle vid det aktuella lagret medföra att flera ytor frigörs och kan således användas till annat. Dock innebär ett höglager en stor investering som inte är så anpassningsbar till nya förhållanden, om lagernivån exempelvis skulle sjunka jämfört med den nivå som höglagret designats för, kommer många platser att stå tomma vilket är ett slöseri. 80 Lagerdesign Faktaruta: Höglager Teknik: Ett lager som är högre än 10 meter högt definieras som ett höglager. Höglagret består generellt sett av pallställ, staplingskranar, transportssystem, styrsystem och byggnad. Oftast förekommer höglager i form av ett automatlager vilket innebär att kranar och transportsystem fjärrstyrs med datorbaserade automatiska system. Hanteringen i ett höglager sker vanligtvis med hjälp av en spårbunden plockkran eller en golvgående plocktruck. Då placeras trucken mitt i lagret och kan plocka på båda sidor. Ett annat alternativ är att ha två kranar på varsin sida av lagret som båda når alla fack. Det finns även höglager som sköts med hjälp av takburna kranar för att kunna få en högre lyftkapacitet på kranen. (Verkstadstidningen 2005) Kapacitet: Maximal höjd på 40 meter, klarar 12 ton per fack. Fördelar: Hög utnyttjandegrad av lagrets yta och volym, hög plockkapacitet. Begränsningar: Dålig anpassningsförmåga vid ändrade förutsättningar, kräver oftast grundförstärkningar av golv. (TFK 2002; Wilhelmsson 2007) Figur 8.4. Faktaruta om höglager. För hantering inom hallarna har två lämpliga förslag presenterats, användning av automatiska traverskranar eller ett höglager utrustat med två takburna automatkranar. Dessa förslag skiljer sig egentligen endast till lagringsformen då båda förslagen innefattar användning av automatiska kranar. Fördelen med ett höglager i jämförelse med användning av traverskranar i studiens fall är att kranarna kan komma åt alla ämnen och en förändring av sekvensen kan lätt tillämpas. Fördelen med automatiska traverskranar är att lagret är flexibelt för långsiktiga förändringar som till exempel omstrukturering av layout. Båda dessa alternativ är därför aktuella för vidare uppbyggnad av lagerlayouten. 8.7.2 Transport mellan hallarna Transport mellan hallarna kan på ett realistiskt sätt inte göras lika flexibel som transport inom hallarna vilket beror huvudsakligen på två anledningar. Dels begränsar byggnadens utformning möjligheten att till exempel ha en stor traverskran som sträcker sig över hela området, dels ska hallarna också innehålla lager vilket gör att det inte finns plats för någon form av transportör som kräver en större mängd golvyta. Det primära målet är dock att se till att ämnena kan lastas från kapningsprocessen i hall 5 och in till hall 3 och 4, vilket gör att en lösning med begränsad rörlighet är tillräckligt bra. 81 Lagerdesign Utifrån detta har tre förslag tagits fram som alla går efter en bestämd bana. De tre förslagna lösningar är: 1. Vagnar 2. Luftkuddetruckar 3. Rullbanor Det första förslaget, vagnar, se Figur 8.5, har den stora fördelen att de redan finns och används idag för transport mellan hallarna vilket gör att det ur ekonomiskt perspektiv är ett attraktivt förslag. Problemet med vagnar är att vid varje pålastning utsätts vagnens mekaniska delar för en viss förslitning vilket medför mer reparation och service för att kunna hålla igång hanteringen. Faktaruta: Vagnar Teknik: Vagnar är rälsgående med elektrisk drivning på fyra hjul. Kapacitet: Upp till 150 ton. Fördelar: Kan lastas full med ett fåtal lyft med hjälp av tångfyllor, påverkas inte av transportsträckans längd. Begränsningar: Påfrestande förslitning vid varje lasttillfälle på vagnens hjullager. (Tschemernjack 2007) Figur 8.5. Faktaruta för vagnar. Det andra förslaget luftkuddetruckar, se Figur 8.6, innebär en nyinvestering och ombyggnation. Luftkuddetruckar har den stora fördelen att de inte slits vid pålastning och jämfört med en nyinköpt vagn är luftkuddetruckar en billigare investering. Vid användning av luftkuddetruckar kan det vara problem att få tag i ”bra” tryckluft, dock är detta inget problem vid SSAB då syrgasverket producerar tryckluft som redan idag används på andra ställen för att driva luftkuddetruckar. Den enda huvudsakliga service som denna typ av utrustning kräver är att golvytan som används vid förflyttning hålls ren. 82 Lagerdesign Faktaruta: Luftkuddetruckar Teknik: Luftkuddetruckar förflyttas med hjälp av att en luftkudde under trucken fylls med luft så att trucken erhåller en lyftkraft vilket även leder till en reducerad friktionseffekt mot underlaget. Kapacitet: Från 0,25 till 150 ton. Fördelar: Inga avgaser eller buller, minimalt underhåll, låg kapitalbindning och låga drifts- och underhållskostnader vid tung hantering, liten olycksfallsrisk. (Ab Solving Oy 2007) Begränsningar: Krav på golvkvalitet, det vill säga buktighet, lutning, täthet och ytjämnhet, begränsad användning utomhus, krav på luftkälla med tillräckligt tryck och kapacitet, enbart horisontell förflyttning är möjlig. (TFK 2002; Ab Solving Oy 2007) Figur 8.6. Faktaruta för luftkuddetruckar. Både vagnar och luftkuddetruckar har en liknande lastförmåga per transport vilket gör att dessa två alternativ jämställs ur denna synvinkel. Dock har de båda den stora nackdelen att ämnena måste batchas ihop i grupper innan transport kan ske. Det tredje förslaget är rullbanor, se Figur 8.7, vilket skiljer sig från de övriga två förslagen främst genom dess förmåga att kunna transporteras ämnena en och en in till destinerad hall. När ett ämne har kapats färdigt kan det genast skickas till destinerad hall utan att behöva vänta på att en hel batch ska fyllas innan ämnet kan avgå. Detta skapar ett sug genom lagret där kranarna har större möjligheter att styra, vilket är en stor fördel. Rullbanor minskar dessutom risken för materialförväxling i jämförelse med de andra två alternativen där transportering sker i högar. Detta är särskilt viktigt om hallarna ska skötas av automatkranar som inte lika lätt som en människa kan upptäcka att fel ämne hanteras. Rullbanor ger ytterligare en fördel vid kombination med automatiska traverskranar genom att de styr ämnena rakt, vilket är viktigt vid användning av en automatisk kran. Nyttjande av en manuellt lastad vagn eller luftkuddetruck kan ge en viss skillnad i placeringens precision av ämnena. Dock är rullbanor ett dyrt alternativ med en kostnad på cirka 100 000 kr per meter. Fördelar som ett sug genom lagret utan batchning, mindre risk för materialförväxling samt möjligheten till samarbete mellan manuell och automatisk kran gör att den dyra investeringskostnaden vid rullbanor kan motiveras. Detta gör att rullbanor är det alternativ som kommer att användas för transport mellan hallarna. 83 Lagerdesign Faktaruta: Rullbanor Teknik: En rullbana består av transportrullar monterade i en ram för förflyttning av styckegods. Det finns både drivna och odrivna rullbanor där de odrivna monteras i lämplig lutning för att godset ska kunna förflyttas med hjälp av sin egen tyngdkraft. Kapacitet: Cirka 30 ton. Fördelar: Bra standardlösning vid material-hantering med likformigt godsflöde, möjlighet till individuell layout tack vare byggsystem baserat på ett antal standardkomponenter. Begränsningar: Förutsätter att godset har en plan bottenyta eller att det förses med längsgående medar i transportriktningen, minskar systemets flexibilitet, kan utgöra hinder för exempelvis truckar, fordon och personal. (TFK 2002) (Nilsson 2002) Figur 8.7. Faktaruta för rullbanor. 8.7.3 Inläggning Idag sker inläggning via en traverskran i hall 3 och alla ämnen måste fraktas in till denna hall för att kunna gå vidare i produktionen. För att kunna utnyttja hallarna på ett bättre sätt föreslås att inlägg ska kunna ske både från hall 3 och hall 4 och att varje ugnsrad utrustas med en egen rullbana ut till hall 4 som kan förse ugnen med ämnen, se Figur 8.8. Figur 8.8. Rullbanor in till ugn. 84 Lagerdesign Dessa rullbanor ska placeras i jämnhöjd med ugnarna så att ämnen direkt kan styras in till ugnarna utan en vertikal förflyttning. Detta förslag innebär att de magasin som idag används inte kommer att behövas och det kommer även föreslås användning av en rullbana framför själva inskjutningsmekanismen för den sista transportsträckan. För att klara av denna växling mellan rullbanor som går i olika riktningar föreslås att så kallade allvägshjul används. Dessa hjul är utformade så att gods som befinner sig vid den yta där allvägshjulen finns kan förflyttas både i x- och y-led på ett horisontellt plan. Detta förslag är det enda realiserbara förslag som har erhållits under studiens gång. Det enda alternativet är att behålla inläggningen i stort sett så som den ser ut idag men då uppstår problemet att en kran inte kan tillgodose efterfrågan samtidigt som hanteringen ska ske individvis, se Kapitel 8.8. För att kompensera detta kan det tänkas att två kranar kan placeras i samma hall men detta skulle innebär ett alltför komplicerat styrsystem vid användning av traverskranar och risken för stillastånd för en av kranarna är stor då den ena måste tvingas att ge företräde till den andra för att undvika kollisioner. Detta fungerar dock vid utnyttjande av två kranar i ett höglager, vilket innebär att inläggning kan från samma hall. 8.8 Beräkning av utrustningskvantiteter 8.8.1 Tillgängligt antal lagerplatser För att kunna beräkna vilka kvantiteter av utrustning som behövs för hantering av ämnen krävs information om hur stort område utrustningen ska vara verksam på. Detta beror i sin tur av hur många ämnen som ska lagerhållas samt på vilket sätt som ämnena lagerhålls. Vid denna design har hittills tre förslag på lagerhållningsmetoder uppkommit: högvis lagring, ämnena lagerhålls stående på högkant och lagerhållning i ett höglager. I Tabell 8.3 redovisas antalet platser som finns tillgängliga i respektive hall om hela ytan som finns tillgänglig i hallen utnyttjas, se Bilaga 9 för beräkning. Tabellen presenterar dock endast antal platser för lagring högvis och på högkant, då antal platser i ett höglager till stor del är beroende av dess höjd. Tabell 8.3. Antal tillängliga platser i respektive hall. Hall Antal högplatser 3 4 5 150 201 109 Antal platser för stående lagerhållning 1 237 1 496 810 Antalet platser som redovisas för högvis lagring visar inte, till skillnad från antalet för lagring på högkant, hur många ämnen som kan lagerhållas i respektive hall då den siffran beror på antalet ämnen som väljs att placeras i varje hög. Antalet är bundet till hur mycket kapacitet hanteringsutrustningen har för att klara av ett sorteringsarbete samt önskad lagernivå. 85 Lagerdesign 8.8.2 Krankapacitet för automatisk traverskran Vid beräkning av krankapacitet används kranens cykeltid samt antalet cykler som kranen klarar av per dygn. Cykeltiden beräknas med hjälp av fakta som härrör från en redan installerad automatkran i hall 8, lagret innan kapningsprocessen, rörande bland annat åkhastigheter, tid för att fira ned lyftmaskineri och gripa tag samt hissa upp med eller utan last. Med hjälp av dessa fakta samt med information om de olika avstånd som kranen ska transportera ämnen kan en medelcykeltid beräknas. I Tabell 8.4 presenteras tider, hastigheter och accelerationer som kommer att användas vid beräkning av krankapacitet för en automatisk traverskran. Tabell 8.4. Fakta rörande tid, hastighet och acceleration för olika aktiviteter. (Nordlund 2000) Aktivitet Acceleration för kranåkning Hastighet för kranåkning Acceleration för trallåkning Hastighet för trallåkning Tid för att fira ned lyftmaskineri, gripa tag samt hissa upp med alternativt utan last 0,4 m/s2 3 m/s 0,4 m/s2 1 m/s 26,4 s Vid beräkning av krancykeltiden används följande fysikaliska formler: Hastighet : v = v 0 + at Sträcka : s = v 0 t + at 2 2 För att beräkna en generell cykeltid för hela lagret delas hall 4 in i ett antal zoner som kranen kan hämta ämnen ifrån, se Figur 8.9. Cykeltiden för hall 3 antas vara densamma som för hall 4 varpå inga specifika beräkningar görs för den hallen, dock saknas zon E och F i hall 3 vilket medför mindre lageryta. Figur 8.9. Illustration av zonindelning i hall 4 samt var i zonen beräkningar utgår från. Vid beräkningar utgår kranen från en av lagrets zoner där den hämtar ett ämne och åker sedan till en av ugnarnas fyra rullbanor, lastar på ämnet på rullbanan och åker tillbaka till den aktuella zonen, vilket representerar en cykel. Antalet rullbanor genererar fyra cykeltider per zon. Vid de tillfällen då åksträckan för kranen är för liten för att kranen ska kunna accelerera upp till sin rätta hastighet antas att kranen accelererar halva sträckan och bromsar under den andra halvan, enligt Figur 8.10. 86 Lagerdesign Figur 8.10. Illustration av hastighetsutveckling. Detaljerat resultat från cykeltidsberäkningar finns presenterade i Bilaga 6. Ur dessa beräkningar har två medelcykeltider tagits fram. En cykeltid för hela området, zon AK, och en annan cykeltid för zon A-F, detta på grund av att olika stora delar av ytan kan användas vid lagrets utformning. Medelvärdet adderas med ett pålägg på sju procent, en stabiliseringsfaktor, för att kompensera att den verkliga accelerationskurvan inte är så skarp som den teoretiska och värden för hela och halva ytan presenteras i Tabell 8.5. En kran klarar av att vara tillgänglig 8 107 timmar per år, se Bilaga 7, och med erhållna cykeltider kan antalet cykler som kranen klarar av per dygn beräknas. Tabell 8.5. Krancykeltid. Zon A-K: Zon A-F: Medelcykeltid inklusive pålägg [min] 1,89 1,65 Antal krancykler per dygn [st] 742 849 Varje ämne kräver minst en avlastning från rullbana till lager samt en pålastning från lager till inläggning i ugn, vilket motsvarar två krancykler. Antalet cykler per ämne kan dock öka om omflyttning i lagret krävs för att nå aktuellt ämne. Omflyttningar uppkommer om ämnena lagerhålls i hög och antalet omflyttningar beror av antalet ämnen i varje hög. En hög innehållande två ämnen kräver i genomsnitt en halv omflyttning och en hög med tre ämnen kräver på samma sätt en omflyttning. Antal omflyttningar beräknas genom ett medelvärde av antalet omflyttningar som krävs för att nå respektive ämne i högen. Eftersom omflyttning sker till en närliggande hög tar denna cykel inte lika lång tid som en av- eller pålastningscykel. Förenklat kommer därför en omflyttning representeras av en halv krancykel. Simuleringar har utförts i Excel, se Bilaga 8, för att testa hur många omflyttningar per ämne som en kran klarar av för att tillgodose ett flöde till ugnarna på 480 ämnen per dygn. Resultat från simuleringar presenteras i Tabell 8.6. 87 Lagerdesign Tabell 8.6. Kranbeläggning. Antal Cykeltid Krancykel- Beläggning Beläggning omflyttningar [min] behov 1 kran 2 kranar [st] [cykler/dygn] [%] [%] Zon A-K: 1,89 960 129 65 0 1,89 1 080 146 73 0,5 1,89 1 200 162 81 1 Zon A-F: 0 0,5 1 1,5 1,65 1,65 1,65 1,65 960 1 080 1 200 1 320 113 127 141 155 56 64 71 78 Från resultatet kan slutsatser dras att det behövs två kranar för att tillgodose ugnarna. En kran klarar av inläggningsarbetet då cykeltiden i medel för lagerhållning på hela området är 1,89 minuter och ugnarna efterfrågar ett ämnen var tredje minut. Dock klarar inte en kran av både inläggningsarbetet och försörjningen in till lager med den kapacitet som en kran har. Det krävs därför två kranar oberoende av antalet omflyttningar som antingen samarbetar med inläggning och påfyllnad eller utför var sin uppgift. Den krankapacitet som finns vid utnyttjande av hela området räcker för en omflyttning, tre ämnen i varje hög, och ger då en beläggning på 81 procent. Denna procentsats ligger på gränsen för hur mycket en resurs bör beläggas. Rudberg (2005) definierar beläggningsgraden som kvoten mellan beläggning och kapacitet där kötiden vid en process ökar exponentiellt mot beläggningsgraden, se Figur 8.11. Detta gör att en beläggningsgrad på cirka 80 procent ger en relativt bra avvägning mellan kötid och kapacitetsutnyttjande. Figur 8.11. Samband mellan kötid och beläggningsgrad. (baserat på Rudberg 2005) 88 Lagerdesign Om en mindre yta används för lagerhållning, zon A till F, räcker kapaciteten för en och en halv omflyttning och fyra ämnen kan lagerhållas per hög med en beläggning på 78 procent. Denna mindre yta tillsammans med antalet ämnen som kan lagerhållas i respektive hög leder till en betydligt begränsad lagernivå. 8.8.3 Krankapacitet vid höglager Vid beräkning av krankapacitet för ett höglager kommer samma antagande och formler som i Kapitel 8.8.2 användas. Däremot används data som redovisas i Tabell 8.7 för kranens hastighet, acceleration och andra hanteringstider. Denna data baseras på uppgifter från en kran som ska sköta ett annat höglager hos SSAB. Tabell 8.7 Fakta för olika aktiviteter hos en höglagerkran. (Wilhelmsson 2007) Aktivitet Acceleration för förflyttning i sidled Hastighet för förflyttning i sidled Acceleration för förflyttning i höjdled Hastighet för förflyttning i höjdled Tid för att gripa tag om en palett Tid för att släppa om en palett Tid för att dra ut en palett Tid för att skjuta in en palett 0,66 m/s2 4 m/s 0,34 m/s2 1 m/s 4s 2s 16 s 16 s För att få plats med den planerade lagernivån i ett höglager krävs en ställning som är 96 meter lång och 12 meter hög, se Bilaga 9. Detta ger då cirka 960 platser för förvaring av orderämnen, både aktuella och spridningsämnen. Kortlagret kommer dock att förvaras på annan plats då det finns risk att dessa ämnen kan ligga länge i lager innan de kopplas och de skulle därmed ta upp plats i höglagret som behövs för de aktuella orderämnena. Vid ett höglager blir antalet beräkningar som krävs för att få fram ett medelvärde för cykeltiden ganska snabbt eskalerande. Därför rekommenderas vid beräkningar av krancykeltider för höglager att räkna på att kranen ska förflytta sig fram och tillbaka två tredjedelar i både höjd- och sidled (Wilhelmson 2007). Detta ger i det aktuella fallet en förflyttning på 8 meter i höjdled och 64 meter i sidled. Tabell 8.8 Beräkning av förflyttningar i sid- och höjdled. Accelerationssträcka Sträcka Åksträcka [m] Inbromsningssträcka Totalsträcka Accelerationstid Tid Åktid [s] Inbromsningstid Total åktid Sidled 12,12 39,76 12,12 64,00 6,06 9,94 6,06 22,06 Höjdled 1,47 5,06 1,47 8,00 2,94 5,06 2,94 10,94 89 Lagerdesign I Tabell 8.8 redovisas den första delen av beräkningarna som utförs för att få fram höglagret åktid. Då kranen kan förflytta sig i både höjd- och sidled parallellt används bara den längsta åktiden, 22,06 sekunder, som vid beräkning av kranens cykeltid, se Tabell 8.9, dubbleras då kranen även ska åka tillbaka. Till cykeltiden adderas tid för att lasta och lossa ett ämne. Den totala cykeltiden för ett höglager av dessa dimensioner blir, inklusive stabiliseringsfaktorn, 87,9 sekunder vilket motsvarar 1,47 minuter. Tabell 8.9 Beräkning av cykeltid för höglager. Total åktid Lasta Lossa Stabiliseringsfaktor 7 % Total cykeltid Tid [s] 44,1 20 18 5,8 87,9 För att kunna gå vidare i beräkningarna antas att en höglagerkran ha samma tillgänglighet som en automatisk traverskran, 8107 timmar per år, se Bilaga 7. I Tabell 8.10 redovisas det behov av krancykler som finns i lagret, 960 stycken: 480 för inlastning och 480 för utlastning per dygn. Med dessa data som grund samt den beräknade cykeltiden syns klart och tydligt att en kran inte räcker till med avseende på dess beläggning utan även här, liksom vid automatiska traverskranar, krävs två kranar för att klara av dagsbehovet. Detta ger en relativt låg beläggning på bara 50 procent men det är omöjligt att klara av att sköta lagret med endast en kran då beläggningen blir 101 procent. Tabell 8.10 Beläggning av höglagerkran. Krancykel- Cykeltid Kapacitet Kapacitet Beläggning Beläggning behov [min] 1 kran 2 kranar 1 kran 2 kranar [cykler/ [cykler/ [cykler/ [%] [%] dygn] dygn] dygn] 960 1,47 955 1910 101 50 8.8.4 Kapacitet rullbanor Vid beräkning av rullbanekvantitet är det endast antal och längden på rullbanorna som är aktuellt. Båda dessa komponenter beror av rullbanans syfte. I studien är rullbanornas ändamål att vara till hjälp för försörjning av ämnen till ugnarna samt för transport mellan hallarna. För försörjning av ämnen till ugnarna blir rullbanornas uppgift att möjliggöra inläggning från hall 4, koppla hall 4 till ugnsraderna. Transporten mellan hallarna ska skötas med hjälp av rullbanor då denna typ av utrustning anses vara det bästa alternativet då de möjliggör för ett jämt flöde av ämnen in till lagret. Ett ämne läggs på rullbanan direkt efter kapningsprocessen vilket gör att en kran kan plocka ett ämne när den har möjlighet och behöver inte vänta på att en vagn eller luftkuddetruck ska anlända. 90 Lagerdesign För koppling mellan hall 3 och 5 vid användning av traverskranar och inläggning från två hallar krävs en rullbana på minst 34 meter, hall 4 är 28 meter bred tillsammans med minst tre meter i hall 3 och 5 vardera för att en traverskran ska kunna lägga på eller lasta av ett ämne. Försörjning från hall 5 till hall 4 kan ske på en separat rullbana som endast går till hall 4 och dess längd beror endast av antalet ämnen som ska vara möjligt att lägga på banan. Här behöver inte rullbanan fungera som en buffert då kapningsprocessens takt går mycket långsammare än kranens, vilket medför att kranen har nästan möjlighet att lasta av ett ämne så fort ämnet anländer. Längden på denna rullbana till hall 4 beräknas till cirka 8 meter och en lika lång rullbana behövs för att möjliggöra en transport från hall 3 tillbaka till hall 4. För den sista transporten till ugnarna ska fyra rullbanor tillgodose var sin ugnsrad. Vid inläggning från två hallar behöver rullbanorna ha en längd på 14 meter för att nå till hall 4 och vid användning av en traverskran i hall 4 ska kranen kunna lägga på två ämnen på rullbanan vilket kräver fyra meter till. Den totala längden för varje rullbana blir därmed 18 meter. Med hänsyn till ugnarnas takt på ungefär ett ämne var tredje minut i jämförelse med en traverskran som klarar av att hantera ett ämne på 1,65/1,89 minuter krävs ingen buffert mellan lagret och ugnarna. Dock uppstår automatiskt en buffert med plats för cirka nio ämnen då rullbanan måste nå till hall 4 från ugnarna. Vid försörjning med hjälp av ett höglager kommer rullbanornas längder som ska koppla samman det med övriga delar av lagret att variera beroende på var höglagret lokaliseras. Om ett höglager placeras i hall 4 krävs en koppling för transport från hall 5 vilket ger en rullbana på totalt 27 meter för att båda kranarna ska kunna nå den. Vid inläggning ska höglagret kopplas till alla ugnsrader via fyra rullbanor och för att båda kranarna ska kunna nå även dessa banor krävs en längd på 28 meter, där 14 meter krävs för att nå ugnarna från hall 4. Utöver de rullbanor som presenteras för hantering med hjälp av traverskranar eller ett höglager krävs ytterligare två, en vid varje ugn, som sköter den allra sista transporten till placering framför varje ugnsrads genomskjutningsarm vilka behöver vara 18 meter vardera. Dessa två rullbanor är gemensamma oberoende vilket sätt som övrig försörjning väljs att skötas på. Observera att alla längder på rullbanorna som presenteras i detta avsnitt kan behöva justeras vid en djupare analys. 91 Lagerdesign 8.9 Lagerplaceringssystem För att ha kontroll på gods i ett lager finns många olika teorier varav de mest välkända presenteras i Kapitel 4.4.3 och 4.4.4. Med den informationen som bas diskuteras olika lämpliga förslag. Då det aktuella lagret har en begränsad lageryta passar teoretiskt sett ett flytande lagerplaceringssystem bra vilket utnyttjar lagrets ytor bäst. Ett sådant placeringssystem kräver dock ett relativt avancerat datasystem för att hålla ordning på ämnena och framförallt ett avancerat styrsystem för att få två kranar att samarbeta vid inläggning. Om dessa faktorer skulle överkommas är ett helt flytande lagerplaceringssystem ändå inte fullt möjligt då tvärlagda ämnen läggs in med en högre takt än vad kranen klarar av om dessa ämnen skulle placeras långt ifrån själva inläggningen. Detta medför att dessa ämnen bör lagerhållas nära själva inläggningen och därmed bör vissa fasta delar införas i lagerplaceringssystemet. Inom dessa fasta delar är tanken fortfarande att placeringen ska vara flytande liksom de övriga områdena, vilket ger ett blandsystem. Med en grundtanke från teorier om tvåbingesystem kan hall 3 och 4 efterliknas som varsin binge där dagsbehovet av ämnen finns i respektive hall. Under den ena dagen tillgodoses ugnarnas ämnesbehov från hall 3 samtidigt som hall 4 fylls på med morgondagens ämnen och andra dagen sker utlastning från hall 4 och hall 3 fylls på. Inom varje hall kan det blandsystem som diskuterats tidigare användas. Ett av problemen som uppstår vid ett tvåbingesystem orsakas av de spridningsämnen som tidigare diskuterats i Kapitel 8.6. Om dessa ämnen ska köras i övermorgon behöver de lastas in i den hall som tillgodoser ugnarna och tar därmed kapacitet från inläggningen. Antalet ämnen som kan tas emot begränsas också av lagerutrymmet vilket leder till att spridningsämnena eventuellt kan tänkas lagerhållas på annan plats vilket dock skapar ett behov av extra förflyttningar inom lagret. En annan svårighet som måste tas hänsyn till är de störningar i produktionen som kan uppstå. Vid stora förändringar av sekvensen in till ugnarna kan ämnen vara tvungna att förflyttas till en annan plats i lagret vilket både lagerplaceringssystemet och hanteringsutrustningen måste klara av. 92 Lagerdesign 8.10 Sammanställning av lagerdesign 8.10.1 Layoutförslag 1 högvis lagerhållning Då ämnen i nuläget lagras i högar faller det sig naturligt att utgå från denna lagringsform vid ett förändringsarbete. Detta sätt att lagerhålla sätter dock vissa begränsningar på lagernivån då det krävs ett sorteringsarbete för att möjliggöra en individvis hantering, vilket medför att extra kapacitet erfordras från kranarna för att göra omflyttningar. Enligt beräkningar av krankapaciteten i Kapitel 8.8.2 kan lagerhållning ske högvis på hela området om varje hög innehåller tre ämnen. Vid utnyttjande av endast halva ytan kan antalet ämnen i respektive hög ökas upp till fyra stycken ämnen, men här uppstår då problem när inte önskad mängd ryms på den mindre ytan i hall 3. Den mindre yta i hall 3 som innefattas i beräknad cykeltid, 1,65 minuter, är endast zon A till D och klarar endast av att lagerhålla 244 stycken ämnen. Lagerhållning med tre ämnen i varje hög ger en möjlighet att totalt lagerhålla 1 053 stycken ämnen i hall 3 och 4 dock krävs balans mellan hallarna med avseende på antalet ämnen då beläggningen ligger på gränsen till vad en process bör beläggas. Då hall 3 endast rymmer 450 ämnen kan det totala antalet ämnen maximalt vara 900 stycken. Vid detta layoutförslag används 720 av de 900 platserna. För att kunna klara av de kapacitetskrav som en individvis hantering kräver planeras att inläggning sker både från hall 3 och 4 med hjälp av två automatkranar. Hall 4 kommer att kopplas samman med ugnarna med hjälp av fyra rullbanor som tillhör varsin ugnsrad. Inflödet av orderämnen in till hallarna kommer från kapningsprocessen i hall 5 via en av två rullbanor beroende på vilken hall som är aktuell slutdestination. Ämnena lastas på rullbanorna med hjälp av en manuell traverskran. Kortlagret som idag förvaras i hall 4, förflyttas till hall 5 för att underlätta om lagerämnen skulle behöva kapas ytterligare. I hall 5 kommer ämnena att lagerhållas sju stycken i respektive hög vilket möjliggörs då uttag i kortlagret inte sker i samma utsträckning som för aktuella orderämnen. För att kunna styra detta layoutförslag krävs att i huvudsak ett flytande lagerplaceringssystem anammas. Dock krävs vissa fasta positioner nära inläggningen för tvärlagda ämnen vilka läggs in med en högre hastighet i ugnarna än övriga ämnen vilket ger ett blandsystem. Vid denna typ av styrning krävs ett relativt avancerat styrsystem för att fläta ihop kranarnas uppgifter och möjliggöra inläggning samtidigt från två hallar. För att underlätta styrningen skulle ett tvåbingesystem kunna vara till hjälp, det är dock inte möjligt vid denna lagringsform på grund av det låga antal ämnen som kan lagerhållas. Ett tvåbingesystem liknande det som tidigare har presenterats i Kapitel 0 kräver att ett helt dygns körning inklusive spridningsämnen, 580 ämnen, kan lagerhållas i varje hall vilket är omöjligt i hall 3 där endast 468 ämnen ryms. 93 Lagerdesign Figur 8.12 Layoutförslag 1 högvis lagerhållning. 94 Lagerdesign Idag styrs ämnen till sina lagerplatser enligt den struktur som presenterades i Kapitel 5.6.2. Denna styrning kan anses vara relativt komplicerad och vid fortsatt förvaring högvis men med individvis hantering kan troligtvis endast ett behov av att styra ämnen med avseende på längdintervallen behövas för att ämnena ska lagerhållas säkert. Viss lättnad på denna bestämmelse kan göras då en automatkran alltid centrerar ämnet vid placering men om golvytan dock är ojämn kan högarna börja glida vid blandning av längdintervallen, vilket är en stor säkerhetsrisk. Om det skulle visa sig att högarna strikt måste styras efter längdintervall kan behovet av antalet högplatser komma att öka. Vid lagerdesign är flexibilitet en viktig komponent och layoutförslag 1 har vissa brister inom detta område. Lagernivån kan höjas något jämfört med den planerade lagernivån men den möjliga höjningen utgör en begränsning för förmågan att klara av mer långvariga ändringar. Layoutförslaget begränsas också genom sin redan relativt höga beläggningsgrad av kranarna, 81 procent, och om en högre beläggning skulle bli långvarig eller rent av permanent finns inga möjligheter att klara av eventuella störningar. En alternativ hantering om någon av automatkranarna går sönder är behålla de kranar som finns idag. Dessa kranar kan då förvaras i ena änden av hallarna för att till exempel kunna sköta en överförning av ämnen till den andra hallen om problem skulle uppstå i aktuell hall. Dock kommer troligtvis inte inläggningsarbetet att kunna skötas av en manuell kran då ett mer komplicerat sorteringsarbete krävs än det som görs idag. En avvägning bör göras mellan produktionsförlust och den ökade kapitalbindning som det innebär att behålla de gamla kranarna men beaktas inte djupare i denna studie då denna aspekt är svår att kvantifiera. Layoutförslaget sammanfattas i Tabell 8.11. För att kunna utnyttja en högvis lagerhållning vid en ökad lagernivå måste den individvisa hanteringen delvis förkastas. Genom att samla ihop likartade ämnen och hantera dem som en individ kan lagernivån öka samtidigt som samma beläggningsgrad kvarstår. Detta kallas klustringseffekt (Spjuth 2007) men utreds inte vidare i denna studie då fokus på en fullständigt individvis hantering finns. Klustringseffekten bidrar dock till ett ökat behov av högstyrning och dessutom finns ingen dokumentation i hur stor utsträckning detta skulle kunna anammas vid ämneshantering. 95 Lagerdesign Tabell 8.11 Fakta om layoutförslag 1. Fakta layoutförslag 1 Definition: Lageryta: 12 Alla ämnen lagerhålls högvis. Hall 3 1 348 m2 Hall 4 1 309 m2 Hall 5 1 126 m2 Totalt 3 783 m2 Antal lagerplatser: 13 Hall 3 Lagernivå: Täcktid: Befintlig utrustning: Ny utrustning: Cykeltid: Beläggningsgrad för kranar: Lagerplaceringssystem: Investeringskostnad14: 12 För beräkning se bilaga 4. För beräkning se bilaga 9. 14 För beräkning se Kapitel 9.2 13 96 Orderlager 260 st Spridningslager 100 st Hall 4 Orderlager 260 st Spridningslager 100 st Totalt orderämnen 720 st Hall 5 Kortlager Ca 700 st Orderämnen 480 st, 1 dygns körning Spridningsämnen 200 st, 40 % av orderämnen Totalt 680 st ≈ 4 080 ton Kortlager 700 st ≈ 4 200 ton 1,4 dygn (orderämnen + spridningsämnen) 3 manuella traverskranar 2 automatiska traverskranar 4 rullbanor á 18 meter 2 rullbanor á 18 meter 1 rullbana á 34 meter 2 rullbanor á 8 meter 1,89 minuter 81 % Blandsystem 64 170 000 kr Lagerdesign 8.10.2 Layoutförslag 2 lagerhållning av ämnena ståendes Layoutförslag 2, se Figur 8.14, definieras genom lagerhållning av ämnena stående på högkant i hall 3 och 4. Huvudsyftet med förslaget är att ingen sortering krävs, vilket enkelt möjliggör för en individvis hantering då vilket ämne som helst som finns i lagret kan plockas av kranen. Vid lagerhållning av ämnen en och en försvinner de styrparametrar som finns i dag då många av dem finns till för att gruppera lämpligt höginnehåll, vilket underlättar styrningen. Genom att ämnen ställs upp på högkant kan fler lagerhållas än om lagring hade skett högvis, då högvis lagring med individvis hantering medför att endast ett fåtal ämnen kan lagerhållas i varje hög för att klara av sorteringsarbetet. Alla orderämnen som kommer från kapningsprocessen kommer att lagerhållas i hall 3 och 4 och styrs in till respektive hall via rullbanor, endast kortlagerämnen stannar kvar i hall 5. I hall 3 och 4 arbetar en automatisk traverskran med inläggning av ämnen till lagret samt försörjning av ämnen till ugnarna. Kranarna är utrustade, som beskrevs i Kapitel 8.7.1, med tänger som klarar av att hantera ämnena i stående läge samt rotera dem 90°. Vid början och slut på rullbanor där rotering ska ske bör en stödplatta finnas för att undvika slitage på rullbanorna. Försörjningen till ugnarna kommer att ske via fyra rullbanor, en för respektive ugnsrad, och bildar på så sätt en koppling mellan hall 4 och ugnarna. Vid styrning av ämnen till respektive hall kan ett blandsystem med flytande lagerplacering eller tvåbingesystem som grund tillämpas men båda alternativen har sina för- och nackdelar. Med ett blandsystem menas att lagerplaceringen hålls flytande mellan de två hallarna dock måste tvärlagda ämnen få fasta platser inom varje hall för att kranarna ska hinna tillgodose ugnarna. Ett mer avancerat styrsystem krävs vid användning av ett blandsystem för att sammanfläta kranarnas uppgifter samt för att hålla en bra balans av mängden ämnen mellan hallarna. Vid styrning bör styrsystemet ta hänsyn till kranarnas beläggning och utifrån det avgöra i vilken hall placering ska ske. Om ämnen lagerhålls flytande möjliggörs en hög flexibilitet med avseende på omoptimering av sekvensen, vilket då kan ske så fort en störning inträffar, samt mer lageryta frigörs än vid tvåbingesystem. Om ett slags tvåbingesystem ska tillämpas vid lagerplacering kommer inläggning ske från en hall åt gången. Varje binge, hall, ska tömmas innan nästa startar sin inläggning, vilket medför att när ena kranen arbetar med försörjning till ugnarna arbetar den andra med påfyllnad av lagret. Inom varje binge lagerhålls ämnen flytande med undantag för de tvärlagda som tilldelas ett fast område nära inläggning. Denna form av materialstyrning minskar flexibiliteten vid störningar på grund av att ämnena vid en omoptimering kan befinna sig i fel hall. Omoptimering bör först ske inom aktuell hall för att sedan fortsätta sekvensen med optimering av ämnen som befinner sig i den andra hallen tillsammans med aktuella ämnen på körplanen för kapningsprocessen. 97 Lagerdesign Fördelen med ett tvåbingesystem är att ett enklare styrsystem kan användas samt att en god överblick fås av lagermängden. En god överblick ger en bra uppsikt över att alla ämnen som går igenom lagret och vid störning syns vilka ämnen som blir kvar vilket ger större förståelse om störningens omfattning. Oberoende av vilket lagerplaceringssystem som tillämpas finns i varje hall ett område för spridningsämnen, ej aktuella ämnen för inläggning. Vid blandsystem styrs spridningsämnena helt flytande och hänsyn tas endast till en jämn beläggning av området. Om tvåbingesystem tillämpas bör ungefärlig styrning ske efter valstidpunkt till respektive hall, approximativt vartannat dygn. Om spridningsämnet befinner sig i fel hall kan förflyttning ske med hjälp av rullbana till rätt hall. För transport från hall 3 till hall 4 finns en separat rullbana som går i motsatt riktning jämfört med de övriga. För avlastning in i lagret samt inläggning i ugn beläggs kranarna till 56 %, se Kapitel 8.8, vilket medför att kranarna har goda förutsättningar för att kunna lasta över spridningsämnen till det andra lagret. Ämnena lagerhålls stående med hjälp av ett specialställage konstruerat för att säkerställa att ämnen inte faller, se Figur 8.13. Lagernivån i lagret ska motsvara cirka 480 orderämnen, ett dygns körning, samt ungefär 200 spridningsämnen vilket totalt motsvarar cirka 4 080 ton. Beroende av vilket lagerplaceringssystem som tillämpas behövs olika antal ställage. Vid tvåbingestyrning ska ett dygns körning plus spridningsämnen rymmas i respektive hall vilket medför att cirka 600 ämnen ska ha möjlighet att lagerhållas, inräknat finns då några extra platser i reserv vid störningar vilket gör att ämnena troligtvis kan ligga kvar. Om inga lediga platser finns kan tom yta i både hall 3 och 4 utnyttjas för att lägga ämnena på hög. Förflyttning dit bör endast ske om störningen kommer att pågå under en längre tid. Vid användning av ett blandsystem utnyttjas ytan bättre, nästintill halveras, och färre antal ställage krävs. Observera att designen som illustreras i Figur 8.14 är dimensionerad för att klara tillämpning av både ett blandsystem och ett tvåbingesystem. Figur 8.13. Illustration av ämnen som lagerhålls på högkant. 98 Lagerdesign Figur 8.14. Illustration över layoutförslag 2, observera att layouten är dimensionerad för att klara av ett tvåbingesystem och om ett blandsystem tillämpas behövs endast halva ytan. 99 Lagerdesign I dagsläget finns i hall 5 en manuell kran som lastar ämnena på vagnar från kapningsprocessen samt från lagret när ämnena är aktuella för inläggning. Hanteringen i hall 5 kommer att ske på samma sätt som i dagsläget förutom att aktuella ämnen läggs på rullbana istället för på en mekanisk vagn. Dock är det kortlagerämnen som lagerhålls där och inte orderämnen. Valet att lagerhålla kortlagerämnen i hall 5 baseras på att förenkla transporten tillbaka till kapningsprocessen då behov kan finnas att förändra ämnets dimensioner. En alternativ hantering om någon av automatkranarna går sönder är att på samma sätt som i layoutförslag 1 använda de befintliga manuella kranarna med i detta förslag bör de dock utrustas med nya tänger liknande de som automatkranarna har. Även här uppstår den en konflikt mellan kapitalbindning och förlust vid produktionsstopp. Layoutförslaget sammanfattas i Tabell 8.12. 100 Lagerdesign Tabell 8.12. Fakta om layoutförslag 2. Fakta layoutförslag 2 Definition: Lageryta: 15 Antal lagerplatser: 16 Lagernivå: Täcktid: Befintlig utrustning: Ny utrustning: Cykeltid: Beläggningsgrad för kranar: Lagerplaceringssystem: Investeringskostnad17: Orderämnen lagerhålls stående på högkant i hall 3 och 4 och hanteras med automatiska traverskranar. Tvåbingesystem Flytande system 2 Hall 3 883 m 550 m2 2 Hall 4 833 m 550 m2 Hall 5 1 126 m2 1 126 m2 Totalt 2 842 m2 2 226 m2 Hall 3 Orderlager 520 st Spridningslager 100 st Hall 4 Orderlager 520 st Spridningslager 100 st Totalt orderämnen 1 240 st Hall 5 Kortlager Ca 700 st Orderämnen 480 st, 1 dygns körning Spridningsämnen 200 st, 40 % av orderämnen 680 st ≈ 4 080 ton Totalt Kortlager 700 st ≈ 4 200 ton 1,4 dygn (orderämnen + spridningsämnen) 3 manuella traverskranar 2 automatiska traverskranar 4 rullbanor á 18 meter 2 rullbanor á 18 meter 1 rullbana á 34 meter 2 rullbanor á 8 meter ställage för förvaring av ämnen på högkant 2 tänger till redan befintliga traverskranar 1,65 minuter 56 % Blandsystem 65 090 000 kr 15 För beräkning se bilaga 4. För beräkning se bilaga 9. 17 För beräkning se Kapitel 9.2. 16 101 Lagerdesign 8.10.3 Layoutförslag 3 höglager Layoutförslag 3 kännetecknas av att alla orderämnen samt spridningsämnen lagerhålls i ett höglager. Höglagret gör att ingen försortering krävs, mindre golvyta används samt att höjden kan utnyttjas bättre. Höglagret består av två kranar och en lagerställning för lagerhållning av ämnen. Denna konstruktion placeras enligt Figur 8.16 i hall 4 där den nås av en rullbana från hall 5 som förser lagret med ämnen samt fyra rullbanor som är sammankopplade till ugnsraderna för inläggning. För att sköta både inläggning till ugn och inlastning av ämnen i lager krävs två kranar då krankapaciteten leder till att en enda kran inte har möjlighet att utföra båda uppgifterna. Beroende på hur avancerat styrsystem som installeras kan de två kranarnas arbetsuppgifter antingen sammanflätas eller särskiljas. Vid sammanflätning införs ett samarbete som innebär att båda kranarna kan sköta både inläggning till ugnarna och inlastning av ämnen till höglagret parallellt. Om arbetet ska särskiljas utför kranarna varsin del av arbetet, inläggning eller inlastning. Själva lagerställningen har dimensionerna 96 meter långt, 12 meter högt och 4 meter brett, vilket medför cirka 960 platser. Detta rymmer ett och ett halvt dygns körning samt plats för 200 stycken spridningsämnen. Det finns även extra plats för ett halvt dygns körning i reserv som kan användas vid störningar samt vid behov av plats för extra spridningsämnen. Dessa platser har adderats på grund av svårigheter med att bygga ut ett befintligt höglager. Lagret är utrustat med en kran på vardera sida vilket ger en total bredd på cirka 12 meter. För reducera lagrets längd lagerhålls ämnena i fack med en standardbredd på 2 meter och en längd på cirka 4 meter. Detta leder till att vissa utrymmen där små ämnen lagerhålls, exempelvis tvärlagda eller kortkorta ämnen, inte kommer att utnyttjas fullt ut men det är svårt att hantera problemet på ett annat sätt om båda kranarna ska kunna nå alla ämnen. Lagret proportioner kan dimensioneras annorlunda än vad som anges beroende på övriga omständigheter som kan tillkomma. I ett höglager lagerhålls godset vanligtvis på paletter som skjuts in och ut när godset ska lämnas respektive hämtas vid varje lagerplats. Paletterna lagras då vanligtvis i höglagret vilket gör att kranen under sin cykel även måste transportera tillbaka paletten till en tom plats. För att undvika detta returflöde av tomma paletter rekommenderas att ämnena inte ska ligga på paletter utan de ska lagerhållas enligt Figur 8.15. Detta kräver att kranarna utrustas med gafflar som är cirka 4 meter långa för att kunna transportera även de största ämnena. När ämnena anländer med hjälp av en rullbana till hall 4 läggs de in i lagret med hjälp av en av kranarna. När ämnet är aktuellt för inläggning plockas det ut ur höglagret och läggs på en av de fyra rullbanor som är sammankopplade till inläggningen. Då ämnen lagerhålls i höglagret i motsatt riktning mot hur de läggs in i ugnarna måste ämnena roteras innan de ska läggas på rullbanorna vilket förslagsvis sköts med hjälp av någon form av vändplatta. 102 Lagerdesign Figur 8.15. Illustration av ämnen lagerhållna i höglager utan palett. För att möjliggöra att båda kranarna utför inläggning i lagret samt för att få ett alternativt flöde om någon av kranarna går sönder når rullbanan som kommer från hall 5 båda kranarna genom att ett av facken i höglagret istället fungerar som en passage för rullbanan. De rullbanor som är kopplade till ugnarna kommer också att gå igenom höglagret så att även de nås av båda kranarna. Dessa rullbanor kommer dock att ta upp mer plats då de ska transportera ämnen i sidled vilket medför att de bör vara cirka 3,5 meter breda. Med en standardbredd på facken på 2 meter samt att rullbanorna går i jämnhöjd med ugnarna försvinner ytterligare platser som ej är tillgängliga för lagerhållning. Vid framtagning av antal lagerplatser har en generell siffra på 40 platser dragits bort för att ta hänsyn till detta och totalt kan då 920 ämnen lagerhållas. Genom att kranarna når alla rullbanor kan höglagret skötas av bara en kran om den ena skulle stanna, dock med reducerad förmåga att både tillgodose ugnarna och lasta in ämnen, men systemet skulle inte lamslås och stå helt still. För att hinna med att lägga in till exempel tunnkampanjsämnen som går snabbare genom ugnen än genomsnittsämnet krävs att dessa ämnen lagerhålls i den halva av lagret som är placerad närmast ugnarna men för övrigt föreslås ett flytande lagerplaceringssystem. Fördelen med ett höglager är systemets flexibilitet samt att ingen sortering av ämnena krävs. Alla orderämnen befinner sig i höglagret och är tillgängliga vid framtagning av en ny sekvens. Problem kan dock uppkomma om det blir en längre störning som påverkar en stor grupp av ämnen. Dessa ämnen bör då plockas bort för att ge plats åt nya ämnen vilket kräver krankapacitet och extra arbete. På längre sikt kan ett höglager också innebära problem då det designas enligt dagens förutsättningar och inte är flexibelt långsiktiga förändringar. Kortlagerämnena kommer att lagerhållas på samma sätt som i layoutförslag 2 i hall 5. Layoutförslag 3 sammanfattas i Tabell 8.13. 103 Lagerdesign Figur 8.16. Layoutförslag 3. 104 Lagerdesign Tabell 8.13. Fakta om layoutförslag 3. Fakta layoutförslag 3 Definition: Lageryta: 18 Antal lagerplatser: 19 Lagernivå: Täcktid: Befintlig utrustning: Ny utrustning: Cykeltid: Beläggningsgrad för kranar: Lagerplaceringssystem: Investeringskostnad20: Orderämnena lagerhålls i ett höglager i hall 4 utrustat med två automatiska kranar. Hall 3 Hall 4 1 152 m2 (12m*96m) Hall 5 1 126 m2 Totalt 2 278 m2 Hall 4 Höglager Orderlager 720 st Spridningslager 200 st Totalt orderämnen: 920 st Hall 5 Kortlager ca 700 st Orderämnen 480 st, 1 dygns körning Spridningsämnen 200 st, 40 % av orderämnen Totalt 680 st ≈ 4080 ton kortlager 700 st ≈ 4200 ton 1,4 dygn (orderämnen + spridningsämnen) 1 manuell traverskran 1 höglager inkl. 2 takkranar á 96m*12m*12m 4 rullbanor á 28 meter 1 rullbana á 27 meter 2 rullbanor á 18 meter 1,47 minuter 50 % Blandsystem 142 025 000 kr 18 För beräkning se bilaga 4. För beräkning se bilaga 9. 20 För beräkning se Kapitel 9.2. 19 105 Lagerdesign 8.11 Utvärdering av layoutförslag De tre layoutförslagen som tidigare presenterats tillgodoser systemkraven som ställts på designen då alla tre tillåter individvis hantering av ämnen, har utrymme för lagerhållning av spridnings- och kortlagerämnen samt enligt studiens beräkningar kan tillgodose ett utflöde från lagret på 480 ämnen per dygn. Lagerlayoutförslagen kan hantera ämnena individvis men på olika sätt och har sina för- och nackdelar. En fördel med layoutförlag 1, högvis lagerhållning, jämfört med de övriga förslagen är att lagerhållningen av ämnen sker på samma sätt som idag vilket innebär att förändringen inte är lika radikal som vid de två andra förslagen. Det kan vara av stor vikt för att kunna få acceptans för förslaget i övriga delar av företaget. Layoutförslag 1 har dock ett flertal problem för att det ska kunna anses som helt hållbart. För att överhuvudtaget få plats med önskad mängd ämnen samtidigt som individvis hantering fortfarande kan ske krävs att lagerplaceringen i layoutförslag 1 är flytande inom och mellan hallarna med vissa fasta positioner för tvärlagda ämnen. Detta gör det enkelt att omoptimera en sekvens men försvårar styrningen av kranarna. Formen att lagerhålla i högar hämmar layoutförslagets förmåga att lagerhålla en större mängd ämnen än planerad lagernivå vilket gör att dess flexibilitet mot en ökning i lagernivån är begränsad. Denna aspekt är mycket viktig då den planerade lagernivån som de tre förslagen designats mot kan behöva justeras uppåt och därmed behöver layoutförslagen ha möjlighet att anpassas mot att både lagerhålla och hantera en högre lagernivå. Genom det sorteringsarbete en högvis lagerhållning i kombination med individvis hantering kräver har layoutförslag 1 endast tre ämnen i varje hög vilket innebär att stora delar av lagerytan utnyttjas för att lagerhålla planerad nivå men till en låg utnyttjandegrad vilket kan vara svårt att motivera då lagerlokalerna anses vara mycket dyra. Kranbeläggningen i layoutförslag 1 är relativt hög i jämförelse med de två övriga förslagen vilket åter tyder på en dålig anpassningsförmåga till en stor permanent ökning av lagernivån. Både layoutförslag 2 och 3 har en högre utnyttjandegrad av lagerytan, kräver inget sorteringsarbete samt kan anpassas till en ökad lagernivå vilket gör dessa förslag mer hållbara och kan därmed jämföras mer ingående med varandra. Layoutförslag 2 har större möjlighet att kunna förändras utan allt för stor ansträngning, ställagen kan kompletteras med ytterligare rader eller så kan någon rad enkelt tas bort om den inte skulle behövas. Förslag 3, höglagret, är mindre flexibelt för sådana förändringar och kräver större ombyggnationer vilket medför stora omkostnader. Detta förslag har däremot fördelen att båda kranarna når alla ämnen vilket gör det mer flexibelt vid exempelvis omoptimering av sekvensen in till ugnarna jämfört med layoutförslag 2. Flexibiliteten vid uppdelning i två hallar beror dock främst på hur avancerat styrsystem för kranarna som väljs att införskaffas i layoutförslag 2. Om båda kranarna kan sköta inläggningsarbetet samtidigt kan ett blandsystem tillämpas för lagerplaceringen och skillnaden är då inte så stor med avseende på denna aspekt. Vid ett mindre avancerat styrsystem har tidigare ett tvåbingesystem föreslagits för layoutförslag 2. 106 Lagerdesign Detta kan dock ge problem på grund av tvåbingesystemets minskade flexibilitet vid behov av omoptimering av sekvensen. Tvåbingesystem kan även försvåra styrningen av ämnen då det är nödvändigt att veta från vilken hall ämnet är planerat att lastas ut från redan när det skickas in i lagret. Layoutförslag 2 och 3 kräver mindre utrymme än vad som används idag och ytor frigörs som kan användas till annat. Layoutförslag 3 frigör dock ytor närmast kapningsprocessen vilket ger möjlighet till en omstrukturering eller utbyggnad. Dessa förändringar kan till exempel bestå av ett separat returflöde eller en ny såg för att förbättra kapningsprocessens kapacitet. Vidare är höglagret väsentligt dyrare än lagerhållning av ämnena ståendes men innehåller en mer etablerad teknik vilket är en fördel. Alla tre lagerlayoutsförslagens för- och nackdelar redovisas i korthet i Tabell 8.14. Tabell 8.14. För- och nackdelar med respektive layoutförslag Layoutförslag 1 + samma lagerhållningsform som i nuläget. + lätt att omoptimera. Layoutförslag 2 + kräver mindre Fördelar lageryta. + kräver inget sorteringsarbete. + ämnena lättåtkomliga. + flexibelt för ombyggnation. + lätta att omoptimera vid blandsystem. Nackdelar - kräver sorteringsarbete. - nytt ställage. - låg utnyttjandegrad av - relativt oetablerad lagerytan. teknik. - begränsad flexibilitet - begränsas av för ökad lagernivå. uppdelningen i två - ingen flexibilitet uppåt hallar vid för kranbeläggning. omoptimering då ett - kan endast tillämpas tvåbingesystem genom ett flytande tillämpas. lagerplaceringssystem. Layoutförslag 3 + kräver mindre lageryta. + kräver inget sorteringsarbete. + etablerad teknik. + ämnena lättåtkomliga. + lätt att omoptimera alla ämnen. - kräver stora förändringar i lagerlokalen. - ej flexibelt för långsiktiga förändringar. - stor investeringskostnad. 107 108 Värdering 9 Värdering I detta kapitel kommer en värdering av studiens förändringsförslag att göras. Till att börja med redovisas den potentiella produktivitetsökning som förslaget kan medföra samt dess återbetalningstid. Därefter följer en värdering utifrån DuPont-modellen för de mindre kvantifierbara aspekterna som påverkas. 9.1 Potentiell produktivitetsökning 9.1.1 Tankegångar och beräkningar För att kunna beräkna potentiell produktivitetsökning för det tänkta förslaget som innefattar att en optimeringsmodell tar fram sekvensen av ämnen för inläggning till ämnesugnarna har följande antaganden gjorts: En optimeringsmodell lägger inte två ämnen från längdgruppen kort bredvid varandra utan ersätter det ena med ett långt ämne. En optimeringsmodell lägger inte ett ämne från längdgruppen kort bredvid ett ämne från längdgruppen medellång utan ersätter det korta ämnet med ett medellångt ämne. Med detta som grund har inläggningen för en period, tre veckor, analyserats för att urskilja hur ämnena har placerats på respektive ugnsrad. För att analysen inte ska bli missvisade har grupper av ämnen som bitvis måste, av olika anledningar, läggas in kort bredvid kort tagits bort. Detta gäller tunnkampanjsämnen och DQ-ämnen med internsort 309, 956 och 959. Antalet korta, långa och medellånga ämnen för varje ugnsrad presenteras i Tabell 9.1. Tabell 9.1. Antal ämnen av olika längdintervall för varje ugnsrad under en treveckorsperiod. (Carlen 2006b) Ugn 1 Ugn 2 Rad 1 Rad 2 Rad 3 Rad 4 127 934 290 138 Antal lång 325 170 249 Antal medel 136 943 1 064 Antal kort 1 306 333 Därefter förutsätts att de långa ämnena har kombinerats ihop med korta ämnen och de medellånga ämnena med andra medellånga så långt som möjligt. Detta har resulterat i Tabell 9.2 där de olika kombinationerna för varje ugn redovisas, för mer utförliga beräkningar se Bilaga 10. 109 Värdering Tabell 9.2. Par inom de olika längdintervallen. Kort - lång Medel - medel Medel - kort Kort - kort Ugn 1 Ugn 2 Totalt 1 061 428 1 489 136 170 306 189 79 268 183 726 909 Antal per vecka 496 102 89 303 Av dessa kombinationer kan det ena korta ämnet i kombinationen kort-kort, 909 par, ersättas av ett långt ämne enligt de antaganden som gjorts. Detsamma gäller de totalt 268 paren av korta och medellånga ämnen där det korta ämnet kan ersättas med ett medellångt ämne. För att gå vidare i värderingen har fyra möjliga byten och deras effekter studerats. I Figur 9.1 illustreras principen för ett byte mellan ett kort och ett långt ämne. Figur 9.1. Principiellt byte mellan ett kort och ett långt ämne. Tabell 9.3 bygger på tre teoretiska byten, ett pessimistiskt, ett optimistiskt och ett medelvärde, samt ett byte baserat på ett medelvärde från historiskt data. Det pessimistiska bytet grundas på det sämsta möjliga utbytet, att ett maximalt kort byts ut mot ett minimalt medellångt ämne och att ett maximalt kort mot ett minimalt långt. Det optimistiska bytet innebär att ett minimalt kort ämne byts ut mot ett maximalt medellångt eller långt ämne. Vid det teoretiska medelvärdet har beräkningen utgått från en genomsnittslängd för respektive längdintervall. Den sista beräkningen baseras på ett medelvärde på de korta, medellånga och långa ämnenas längder från den historiska datamängd som tidigare använts för att ta fram antal ämnen per ugnsrad. 110 Värdering Tabell 9.3. Möjliga byten och deras effekt. Utfall Ursprungligt ämne ersättningsämne Kortmax - Medelmin Pessimistiskt värde Kortmax - Långmin Kortmin - Medelmax Optimistiskt värde Kortmin - Långmax KortTmedel - MedelTmedel Teoretiskt medelvärde KortTmedel - LångTmedel KortHmedel - MedelHmedel Historiskt medelvärde KortHmedel - LångHmedel Längder [mm] Skillnad Volym Ökad [mm] [m3] produktion [ton/ byte] 2 600 - 2 601 1 0 0 2 600 - 2 901 301 0,11 0,86 2 900 - 1 685 1 215 0,45 3,51 3 500 - 1 685 1 815 0,67 5,23 2 751 – 2 143 608 0,23 1,79 3 201 – 2 143 1 058 0,39 3,04 1 950 - 2 731 781 0,29 2,26 1 950 - 3 147 1 197 0,44 3,43 Ökad produktion [ton/ vecka] 0 260 312 1 583 160 922 201 1 039 För vidare beräkningar används skillnaden i både volym och tonnage mellan ursprungligt ämne och ersättande ämne som tagits fram. Dessa beräkningar grundar sig generellt sett på att ett ämne har en bredd på 1 685 mm och är 220 mm tjockt och att densiteten för stål är 7 800 kg/m3. Den sista kolumnen i tabellen, ökad produktion, baseras på antal kortkorta par och medelkorta per vecka från Tabell 9.2. Under den studerade perioden, vecka 7 till 9 år 2006, gick produktionen vid det berörda avsnittet bra och led inte av några större störningar. Utifrån dessa veckors produktion beräknas ett snitt på 16 896 ton per vecka vilket används som grund tillsammans med den ökade produktionen för att räkna ut en potentiell produktionsökning i procent, se Tabell 9.4. Tabell 9.4. Produktivitetsökning. Produktivitetsökning med teoretiska längder Produktivitetsökning med historiska längder Ursprungligt ämne - Pessimistiskt Optimistiskt Medelvärde Medelvärde ersättningsämne värde värde [%] [%] [%] [%] Kort - Medel 0 1,8 0,9 1,2 Kort - Lång 1,5 9,3 5,5 6,1 Summa 1,5 11,1 6,4 7,3 Vid analys av resultat och produktionsmängd som redovisas i SSAB Oxelösund AB:s årsredovisning 2005, se Tabell 9.5 är vinsten cirka 2 500 kronor per ton ämne. 111 Värdering Tabell 9.5. Redovisade siffror för SSAB Oxelösund AB år 2005. (SSAB Svenskt Stål AB 2006b) Resultat [kr] Produktion plåt [ton] Produktion ämne [ton] Årsredovisning 2005 1 957 000 000 632 000 758 400 Denna vinst per ton ämne genererar tillsammans med de framtagna procentsatserna en ökad vinst på mellan cirka 28 000 000 till 210 000 000 kronor per år baserat på 2005 års produktion, se Tabell 9.6. Tabell 9.6. Vinstökning för de olika procentsatserna. Utfall [%] 1,5 6,4 7,3 11,1 Ökad vinst [kr] 28 440 000 121 344 000 138 408 000 210 456 000 Dessa procentsatser som presenteras i Tabell 9.4 och Tabell 9.6 förutsätter att alla ursprungliga ämnen och alla ersättningsämnen har den tidigare angivna storleken, se Tabell 9.3. Att alla ämnen inom samma längdgrupp har samma storlek är inte realistiskt då både ersättningsämnena och de ursprungliga ämnena tordes variera inom storleksintervallet. Den produktivitetsökning som bygger på ett medelvärde av längderna tar till viss del hänsyn till att alla ämnen inte är lika långa och ger därmed en mer tillförlitlig hänvisning angående den potentiella produktivitetsökningen. 9.1.2 Resultat av potentiell produktivitetsökning Av de beräkningar och resonemang som redovisades i Kapitel 9.1.1 kan följande slutsats dras: Den potentiella produktivitetsökningen teoretiskt sett för förslaget ligger kring 6,4 och 7,3 procent om optimeringsmodellen optimerar med avseende på härdtäckning och förutsättningarna som ställts är uppfyllda. Detta genererar mellan cirka 120 000 000 och 138 000 000 kronor i ökad vinst. Då studien föredrar att göra en konservativ bedömning kommer den lägsta medelprocentsatsen att avrundas ner till 6 procent vilket kommer att användas i vidare utredningar. Denna procentsats genererar 113 760 000 kronor i ökad vinst per år baserat på 2005 års produktion. 112 Värdering 9.2 Återbetalningstid på investering Vid beslutsfattande om eventuell investering är förslagens återbetalningstid av intresse. För beräkning av återbetalningstid för en investerings krävs dess investeringskostnad. I Tabell 9.7 till Tabell 9.9 presenteras grova uppskattningar av investeringskostnader för respektive lagerlayoutförslag. Alla kostnader som redovisas är uppskattade siffror utifrån tidigare lagerprojekt vilket innebär att de verkliga kostnaderna kan se annorlunda ut. Posten övrigt innefattar i dagsläget kostnader som inte uppskattas och baseras på SSAB:s praxis att göra ett pålägg vid grova kostnadskalkyler på 10 procent för osäkerhet vid uppskattning. Dock använder sig SSAB av budgetofferter vid sina beräkningar vilket inte finns att tillgå vid denna kalkyl och ett ytterligare pålägg på 5 procentenheter adderas (Eidelöf 2007). Detta ger totalt ett pålägg på 15 procent. Tabell 9.7. Investeringskostnad för layoutförslag 1 (Nordlund 2006; Spjuth 2007) Layoutförslag 1 högvis lagring Anläggningskostnader: 2 automatiska traverskranar á 20 000 000 kr/st 158 meter rullbana á 100 000 kr/m Kostnad 40 000 000 15 800 000 Övriga kostnader: System, utbildning samt osäkerhet vid uppskattning Summa 8 370 000 64 170 000 Tabell 9.8. Investeringskostnad för layoutförslag 2 (Karlsson 2007; Nordlund 2006; Spjuth 2007) Layoutförslag 2 lagring av ämnena ståendes Anläggningskostnader: 2 automatiska traverskranar á 20 000 000 kr/st 158 meter rullbana á 100 000 kr/m Ställage till 1 240 st ämnen Byggnation Kostnad 40 000 000 15 800 000 500 000 300 000 Övriga kostnader: System, utbildning samt osäkerhet vid uppskattning Summa 8 490 000 65 090 000 113 Värdering Tabell 9.9. Investeringskostnad för layoutförslag 3 (Nordlund 2006; Spjuth 2007; Wilhelmsson 2007) Layoutförslag 3 höglager Anläggningskostnader: 1 höglager inklusive - två automatiska takkranar á 12 000 000 kr/st - ställage för 960 platser Byggnation Kostnad 175 meter rullbana á 100 000 kr/m 17 500 000 24 000 000 52 000 000 30 000 000 Övriga kostnader: System, utbildning samt osäkerhet vid uppskattning 18 525 000 142 025 000 Summa Investeringskostnaderna används vid en övergripande analys av återbetalningstiden. Tabell 9.10 presenterar de investeringskostnader och inbetalningsöverskott för respektive förslag som resulterar i en återbetalningstid. Denna beräkning är förenklad och inbetalningsöverskottet består endast av den vinst som kan erhållas vid en potentiell produktionsökning baserat på 2005 års produktion. Tabell 9.10. Grovt uppskattad återbetalningstid. Investering Grundinvestering [kr] 64 170 000 Medel inbetalningsöverskott [kr/år] 113 760 000 Återbetalningstid [år] 0,56 Förändring inkl. layoutförslag 1 Förändring inkl. layoutförslag 2 Förändring inkl. layoutförslag 3 65 090 000 113 760 000 0,57 142 025 000 113 760 000 1,25 Den grovt uppskattade återbetalningstiderna visar att återbetalning av förslagen kan ske inom ett år och tre måndader, vilket tyder på en god återbetalningsförmåga. Enligt praxis på SSAB anses en investering vara en lönsam investering om den återbetalat sig inom tre år. 114 Värdering 9.3 Värdering med hjälp av DuPont-modellen För att utvärdera de ekonomiska effekterna som de föreslagna logistiska förändringarna innebär kan DuPont-modellen användas. Oavsett vilket av de tre layoutförslagen som användas kommer den totala förändringen, optimerad sekvens, ny lagerlayout, ny materialstyrning etcetera, i huvudsak att påverka samma företeelser i positiv bemärkelse: Genom att en optimeringsmodell används för att ta ut sekvensen behöver inte lika stor mängd ämnen lagerhållas, vilket leder till minskade lagernivåer. Genom installation av automatiska kranar erhålls en effektivare materialhantering. Genom att optimera ugnarna med avseende på härdtäckning ökar produktiviteten i kvartovalsverket. Både förslag 2 och 3 innebär frigörelse av utrymme vilket medför att dessa ytor kan användas till något annat. Dessvärre kräver förändringarna som föreslås att vissa investeringar görs, vilket kan påverka DuPont-modellen negativt. Oavsett vilket layoutförslag som väljs kommer ekonomin att påverkas negativt enligt följande: En optimeringsmodell måste utvecklas och underhållas för att kunna ta fram en sekvens av ämnen till ugnarna, vilket medför ökade investerings- och underhållskostnader. Två nya automatiska kranar inklusive styrsystem etcetera alternativt ett höglager inklusive kranar, ställage, styrsystem etcetera, binder kapital och behöver även kontinuerlig service och underhåll vilket medför ökade underhållskostnader. Nya rullbanor binder kapital och behöver kontinuerlig service och underhåll vilket även här leder till ökade kostnader. De negativa faktorer som listas påverkar först och främst den nedre delen av DuPontmodellen, tillgångar. Förslagen binder mycket kapital i form av ny och mer kostsam utrustning än den som används i nuläget och risken finns att detta inte vägs upp av den minskade lagernivå och frigörelse av utrymme som erhålls vid förändringen. Detta leder till att totalt sett kan de låsta tillgångarna öka vilket har en negativ effekt på kapitalomsättningshastigheten och därmed räntabiliteten. Förhoppningsvis vägs detta upp av de minskade kostnader och ökade intäkter som omstruktureringen innebär vilket i slutändan höjer företagets räntabilitet förutsatt att flödet längre ner i kedjan klarar av en ökad produktion. Hur dessa faktorer påverkar DuPont-modellen redovisas Figur 9.2. 115 Värdering Figur 9.2. Förändringens påverkan på DuPont-modellen. (Baserat på Aronsson et al. 2004 s.203) Problemet ligger dock i att veta hur stora förändringarna kommer att bli vilket är omöjligt att svara på utan närmare undersökning och ytterligare utvärdering av de föreslagna förändringarna. Dock är kvartovalsverket en av nyckelresurserna i valsverket och då dess ämnesförsörjning kommer att förändras kan det förväntas innebära en relativt stor påverkan på företagets ekonomi. 116 Slutsats 10 Slutsats I detta kapitel presenteras de resultat som en förändring med avseende på ny materialstyrning och lagerlayout kan medföra samt en återkoppling till de identifierade problemen i nulägesanalysen och dess lösning. Kapitlet innehåller även rekommendationer till SSAB om val av lagerlayout samt framtida utveckling. 10.1 Resultat Den nya materialhanteringen, materialstyrning och lagerlayout, som föreslås i denna studie kommer att lösa eller förbättra ett flertal av de problem som identifierats för det aktuella produktionsavsnittet, se Kapitel 6.7. Genom en optimeringsmodell som baseras på den kravspecifikation som sammanställts vid denna studie möjliggörs en potentiell produktivitetsökning på cirka sex procent antaget att de förutsättningar som listas i Kapitel 8.3 är uppfyllda. Det medför att mer tonnage per ekvationstimme kan gå igenom kvartovalsverket vilket, grundat på 2005 års produktion, innebär en ökad vinst på 113 760 000 kronor per år. Själva antalet ekvationstimmar är svårt att öka då det fortfarande krävs en viss tid för att sköta underhåll etcetera, vilket gör att en ökning av tonnage per ekvationstimme är det bästa sättet för att uppnå ökad produktivitet. För att kunna följa en individvis hantering som en optimeringsmodell kräver har den höga lagernivån tidigare identifierats som ett problem vilket har gjort att nivån har sänkts vid den nya lagerdesignen. Denna sänkning är genomförbar till följd av att en optimeringsmodell behöver en mindre mängd ämnen för att ta fram en körbar sekvens. Den tänkta materialstyrningen är även utformad för en medellagernivå på cirka ett dygns körning samt 200 spridningsämnen, cirka 4 kton, vilket fungerar tack vare att i huvudsak aktuella ämnen kopplas av MP 2. Sänkningen av lagernivån ger även en positiv effekt i form av en minskning av produktionsavsnittets PIA, vilket utgörs av lagernivån samt de produkter som befinner sig i ugnarna och kvartovalsverket. Tidigare var avsnittets PIA cirka 1 700 ämnen men i och med denna förändring reduceras antalet till cirka 760 stycken. Denna minskning av PIA resulterar i sin tur i en reducering av ämnenas genomloppstid till cirka ett och ett halvt dygn jämfört med dagens genomloppstid på nästan fyra dygn. Dock går inte en direkt jämförelse att göra då det finns en viss osäkerhet i den nya genomloppstiden på grund av att spridningens omfattning efter förändring inte går att uppskatta. Om genomloppstiden blir som uppskattad utgör den värdeskapande ledtiden cirka 14 procent av genomloppstiden, vilket kan jämföras med dagens andel som är 6 procent. Reduceringen av genomloppstiden kommer att förenkla styrbarheten i produktionsavsnittet, minska kapitalbindningen och förhoppningsvis även ge en mer regelbunden genomloppstid då flödet kommer att kunna styras hårdare. Genom den automatisering av både sekvensering och inläggning till ugnarna som föreslås i den nya styrningen och hanteringen av material försvinner en rad svårigheter. 117 Slutsats Identifierade problem som till exempel olika arbetssätt mellan skiftlagen, förlust av ämnen samt att kranföraren plockar ämnen som inte har aktuell valstidpunkt elimineras. Denna automation innebär också att alla kriterier som måste uppfyllas för att få en säker körning samt möjliggöra ett bra flöde nu kan tas hänsyn till vilket tidigare var svårt då det sköttes av en mänsklig resurs. Detta leder till att en ökad planföljsamhet kan uppnås mot framåtplaneringen som idag inte går att följa fullt ut på grund av att planen inte tar hänsyn till ugnskriterierna. Styrbarheten inom produktionsavsnittet kommer också att förbättras genom användningen av en optimeringsmodell som lägger sekvensen till ugnarna då sekvensen i förväg kan åskådliggöras och styras enligt önskemål. Förutsättningarna för planering och styrning av detta produktionsavsnitt förbättras genom att MP 2 kopplar aktuella ämnen. Genom koppling av aktuella ämnen minskar spridningen av ämnenas valstidpunkter och antalet ämnen som valsas för tidigt reduceras. Detta tillsammans med att optimeringsmodellen tar hänsyn till valstidpunkterna vid sekvensläggning gör att rättidigheten ökar, dock kanske inte SSAB:s nyckeltal rättidighet ger en högre procent då antalet för tidigt valsade till viss del kommer att minskas. Genom den materialstyrning och lagerlayout som presenteras i studien kan en individvis hantering av ämnen genomföras och de problem som identifieras i samband med det lösas. Förändringen leder till en ökad styrbarhet och produktivitet samt förhoppningsvis till en ökad rättidighet. 10.2 Rekommendationer För att erhålla en ökad styrbarhet och produktivitet rekommenderas en individvis hantering inom denna del av produktionen. Genom att hantera ämnena en och en finns möjlighet att utnyttja den materialstyrning som föreslås i studien och genom detta ta hjälp av en optimeringsmodell för att sekvensera inläggningsarbetet. De lagerlayoutförslag som presenteras har sina för- och nackdelar, där lagerhållning av ämnena ståendes eller i höglager anses vara mer lämpliga kandidater för en förändring. Detta på grund av den begränsning i flexibilitet till ökad lagernivå och förändringar vid störningar som finns vid högvis lagerhållning samt att nästan hela området utnyttjas för lagerhållning av en mindre mängd ämnen än i de övriga förslagen. Ytterligare en faktor som gör att högvis lagring inte anses aktuellt i jämförelse med lagerhållning av ämnena ståendes är den låga skillnaden i investeringskostnad. Det som skiljer de båda förslagen åt är det ställage som krävs för lagerhållning av ämnena ståendes, vilket inte är någon stor utgift i förhållande till övriga kostnader. När skillnaden endast är så liten och stor lageryta kan vinnas genom lagerhållning av ämnena ståendes anses förslaget med högvis lagerhållning inte vara aktuellt. Av de två aktuella förslagen rekommenderas att lagerhållning sker enligt layoutförslag 2, lagerhållning av ämnen ståendes med ett flytande lagerplaceringssystem mellan hallarna där vissa fasta positioner finns inom respektive hall. 118 Slutsats Rekommendationen beror till stor del av den stora ombyggnation som krävs för layoutförslag 3, höglager, vilket medför dyra investeringskostnader som enligt författarna inte vägs upp av dess något större fördelar. Båda förslagen kommer leda till ett bra genomflöde av ämnen genom lagret, där även utrymme frigörs. Höglagret frigör dock mer utrymme men frågan ställs då vad området ska användas till och om det överväger investeringskostnaden. Den flexibilitet som layoutförslag 2 ger med avseende på utökning eller minskning av lagrets storlek är positiv på lång sikt. Hur marknaden och produktionen ser ut om några år är svårt att säga och genom att investera i ett flexibelt lager ökar dess anpassningsförmåga vid förändrade förutsättningar och utsikter finns om ett mer hållbart system. Vid en vidareutveckling av materialhanteringen rekommenderas att först bygga den optimeringsmodell som ska ta hänsyn till alla de krav som ställs på inläggningsarbetet. Detta för att se hur stor produktivitetsökning som kan erhållas endast av att modellen lägger sekvensen istället för en mänsklig resurs. Dock bör poängteras att den potentiella produktivitetsökning som framgår av studien påverkas även av övriga resurser, som till exempel av den mängd ämnen som skickas in i systemet av MP 2 och inte bara av en användning av en matematisk modell. Framtagning av modellen kan även ge en uppfattning om hur stor mängd ämnen modellen behöver för att ta fram en optimal sekvens utifrån att maximera härdtäckning och på så sätt kan en mer exakt lagernivå fastställas. För vidare utformning av lagerlayouten kan en simulering av flödet vara till hjälp, speciellt vid en flytande lagerplacering. Detta för att upptäcka eventuella problem som kan uppkomma vid lagerhållning och försörjning av ämnen från två olika hallar, men även för att kunna testa hur materialhanteringen inom lagret påverkas av störningar i delar längre fram i produktionskedjan. Vid analys av in- och utflöde till lagret har goda produktionsresultat använts för att se processernas kapacitet och av resultatet har framkommit att kapningsprocessens kapacitet bör utökas för att alltid kunna tillgodose ugnarnas efterfrågan. En faktor som enligt SSAB påverkar kapningsprocessens kapacitet är returhanteringen och ett separat returflöde kanske vore lämpligt. Även fördelningen av ämnen mellan de olika kapningsresurserna antas påverka utflödet av ämnen och detta kanske kan behöva tas hänsyn till vid planering av order. En ytterligare anledning till att gå vidare med denna studie är dess koppling till MP 2. Då MP 2 arbetar med att ge en bra mix av ämnen till ugnarna bör förbättringen utvecklas fullt ut genom att optimera sekvensen för inläggning, vilket ytterligare ökar kvartovalsverkets produktion. Till sist poängteras vikten av ett jämt flöde av ämnen genom hela produktionen. 119 120 Ordlista Ordlista Denna ordlistas tekniska termer bygger främst på definitioner från SSAB:s egna ordlista. Övriga termer är förklarade enligt författarnas egen uppfattning från deras tid på SSAB och författarna reserverar sig där med för eventuella feltolkningar. Anlöpning -A– Värmebehandling av härdat stål för att göra den bildade martensiten segare och mindre spröd. Avåk – Ett ämne som ramlat av inne in i ugnen. Medför stora problem och produktionen kan tvingas att stanna i upp till en vecka. BHI -B– En ämnesspecifik lista som visar vilka behandlingar som det aktuella ämnet ska genom gå. BHI står för begäran om behandlingsinstruktioner och alla ämnen på körplanen måste ha fått BHI för att få läggas upp. Bruten hög – Högplats för ämneslagring som anses vara full och inga ytterligare ämnen kan läggas till högen. -DDirektkylning – Behandlingsmetod där den nyvalsade plåten direkt kyls ned med vatten istället för att svalna i egen takt. Plåten blir då extra slitstark. Dotter ämnet. – Del av en moder som är kopplad till en order. Kallas ofta bara för - FFlygande saxen – En sax som följer med plåten framåt under klippförloppet och möjliggör kontinuerlig klippning utan stillestånd i linjen. Glödskal -G– Slagg från ämnet som bildas vid uppvärmning. Ger problem vid valsning då glödskal ger avtryck i valsarna som gör sig märkbart vid valsning av nästkommande plåtar. Nickelhaltiga ämnen är extra känsliga för detta. Gråzonsämne– Ett ämne som inte är så känsligt för temperaturförändringar. Göt – ” Block av stål eller annan metall, som är avsett för vidare bearbetning genom t.ex. valsning eller smidning. Göten framställs från flytande metall genom gjutning i kokiller, som vanligtvis är tillverkade i gjutjärn. De kan väga från några kilo upp till tiotals ton. Göten ersätts numera ofta av stränggjutna ämnen.” (Nationalencyklopedin 2007) 121 Ordlista Härdning Högtyp Kampanj -H– Process där materialet blir hårdare och dess sträckgräns höjs. – En gruppering av ämnen som baseras på ämnestyp, ordertyp, råplåtsdimensioner, behandling och internsort för val av lagerplats. -K– En större mängd ämnen av samma sort som körs efter varandra. Kort – Längdintervall för ämnen. Intervallet går för 140- och 220-ämnen från 1 685 till 2 200 mm och för 290-ämnen omfattar intervallet 1 685 till 2 600 mm. Kortkort – Längdintervall för 140- och 220-ämnen. Intervallet går från 1 685 till 2 200 mm. – Lista över ämnen som ska läggas in i ugn. Körplan Martensit -M– Strukturform i stål, kännetecknas av stor hårdhet. Martensit uppstår vid snabb kylning från temperaturer där stålets struktur huvudsakligen består av austenit. Martensiten kan genom anlöpning göras segare. – Ämne som kommer från stålverket som ska delas upp i flera mindre bitar, så kallade döttrar. -NNedtrappning – Övergång från ett längre ämne till ett kortare ämne vid inläggning till ämnesugnarna. Det krävs olika antal ämnen beroende på aktuella längdintervall. Moder Ordertyp Rimfel Rättidighet Skänk -O– Styrparameter vid val av lagerplats som separerar order med avseende på tekniska egenskaper eller order till specifikt ändamål. -R– Felmeddelande vid rimlighetskontroll. – Internt mått som visar procentuellt hur många ämnen som har behandlats på rätt dag eller tidigare. -S– Behållare för transport av flytande stål. Spärrad hög – Högplats för ämnen som är ej tillgänglig för lagring. Orsak kan vara att platsen behövs till något annat ändamål, till exempel utrymme för kassetter. 122 Ordlista -TTermomekanisk – Valsningsmetod där plåten får ”vila” en stund för att svalna av innan valsning valsning fortsätter. Detta ger plåten vissa speciella egenskaper. Tjockplåt – Plåt som är tjockare än 35 mm. Torped – Behållare med ett torpedliknande utseende för transport av råjärn (flytande tackjärn) från masugn till stålverk. Trallåkning - Förflyttning på kranbalk. Traverskran – Lyftkran vars bärande konstruktion utgörs av en kranbrygga. Tvärlagd – Längdintervall för ämnen. Intervallet går från 1 300 till 1 684 mm. Tvärlagd min – Längdintervall för ämnen. Intervallet går från 900 till 1 299 mm. Tångfylla – Antalsenhet som består av tre till fyra ämnen. Benämningen kommer från att kranen kan ta tre till fyra ämnen åt gången. -UUpptrappning – Övergång från ett kortare till ett längre ämne vid inläggning till ämnesugnarna. Det krävs olika antal ämnen beroende på aktuella längdintervall. Valsning VIPS -V– Plastisk bearbetning av stål genom passage genom valsar, varvid tjockleken på materialet (och ibland även bredden) minskar samtidigt som stålets inre struktur förändras. – Produktionsstyrsystem som är utvecklat speciellt för SSAB. Uppdelat i tre delar som sköter om ämneshantering, plåthantering respektive utlastning. Ämne -Ä– Halvfabrikat av stål som framställs antingen direkt genom stränggjutning eller genom valsning/smidning av göt. Ämnen vidarebearbetas genom valsning eller smidning till handelsfärdigt stål. Ämnestyp – Styrningsklassificering som beror av ämnets kombination av längd och tjocklek. -ÖÖverförningshög – Ett antal högar placerade i närheten av ämnesugnarna där ämnen från hall 4 och 5 placeras i väntan på att läggas in i ugnen. 123 124 Referenser Referenser Ab Solving Oy (2007) Gallery: Steel industry. [www] <http://www.solving.fi/en/gallery/7c3878643e2142d5a7352938471f339ab58085b1> Hämtat den 22 januari 2007. Ackerman, Kenneth B. (1997) Practical Handbook of Warehousing. Chapman & Hall. New York. Fjärde upplagan. ISBN 0-412-12511-0 Andersson, John et al. (1992) Produktion: strategier och metoder för effektivare tillverkning. Norstedts Juridik AB. Stockholm. ISBN 91-38-50120-1 Aronsson, Håkan. Ekdahl, Bengt och Oskarsson, Björn (2004) Modern Logistik – för ökad lönsamhet. Lund. Liber Ekonomi. ISBN 91-47-07473-6 Begner, Björn. Återförsäljare. B. Begner AB. [telefonsamtal] 23 januari 2007. Björklund, Maria & Paulsson, Ulf (2003) Seminarieboken- att skriva, presentera och opponera. Studentlitteratur. ISBN 91-44-04125-X Blomqvist, Bo (2006) Läge 2006.xls SSAB Oxelösund AB. Browne, Jimmie. Harhen, John och Shivianan, James (1996) Production Managment Systems. Addison-Wesley Publisher Ltd. Andra upplagan. ISBN 0-201-42297-2 Carlen, Gunnar (2006a) ”Packningsinstruktioner av ämnesugnar”. SSAB Oxelösund AB. Carlen, Gunnar (2006b) w0607-09 packning.xls. SSAB Oxelösund AB. Eidelöf, Hans. SSAB Oxelösund AB. [telefonsamtal] 20 februari 2007. Grant, David B. Lambert, Douglas M. Stock, James R. & Ellram, Lisa M. (2006) Fundamentals of Logistics Management. McGraw Hill Education. Berkshire European edition. ISBN 10-0-07-710894-9 Hassan, Mohsen M.D. (2002) ”A framework for the design of warehouse layout”. Facilities. Vol.20. Nr. 13/14 s. 432-440. Karlsson, Göran. Utvecklare QLPU. SSAB Oxelösund AB. [samtal] 4 september 2006 till 7 februari 2007. Karlsson, Göran (2006) Förslag på kampanjschema för ämnesugnarna, expansion 750/700 kton.doc SSAB Oxelösund AB. Lumsden, Kenth (1998). Logistikens grunder. Lund. Studentlitteratur. 125 Referens ISBN 91-44-00424-9 Lumsden, Kenth (2006). Logistikens grunder. Lund. Studentlitteratur. Andra upplagan. ISBN 91-44-02873-3 Mattsson, Stig-Arne (2002) Logistik i försörjningskedjor. Studentlitteratur. Lund. ISBN 91-44-01929-7 Mattsson Stig-Arne (1997) Produktionslogistikens termer och begrepp. Malmö. PLAN. ISBN 91-97-971593-2-8 Nationalencyklopedin (2006a) Sökord: dynamisk programmering. [www] <http://www.ne.se> Hämtat den 29 november 2006. Nationalencyklopedin (2006b) Sökord: traverskran. [www] <http://www.ne.se> Hämtat den 5 oktober 2006. Nationalencyklopedin (2007) Sökord: göt. [www] <http://www.ne.se> Hämtat den 5 oktober 2006. Nilsson, Stig-Göran (2002) Stålämne på väg från värmningsugn till valsning. [www] <http://www.jernkontoret.se/informationsbanken/bildbank/bearbetning/cpics/c57a9868 .jpg> Hämtat den 15 januari 2007 Nordlund, Mårten (2006) Projektering traverser och kranar. SSAB Oxelösund AB [samtal] 8 december 2006. Nordlund, Mårten (2000) ”Cykeltid för kran 994”. SSAB Oxelösund AB Olhager, Jan (2000) Produktionsekonomi. Lund. Studentlitteratur. ISBN 91-44-00674-8 Plannja AB (2006) Plannja. [www] <http://www.plannja.com/default____120.aspx> Hämtat den 20 september 2006. Rampitsch, Gustav. SSAB Oxelösund AB. [samtal] 4 december 2006. Rudberg, Martin (2005) Föreläsningsmaterial i TNK035 Informationssystem inom transport och logistik. Institutionen för teknik och naturvetenskap. Linköpings tekniska högskola. Rushton, Alan. Oxley, John. Croucher, Phil (2000) The Handbook of Logistics and Disribution Management. Andra upplagan. Kogan Page Limited. London. ISBN 0-7494-3365-5 Spjuth, Lennart. Avsnittschef QLP. SSAB Oxelösund AB. [samtal] 5 februari, 2007 SSAB Oxelösund AB (2001) ”Ordlista”. [Intranät] Hämtat den 28 november 2006. 126 Referenser SSAB Oxelösund AB (2005a) Kamper, tonnage och tider.doc [Intranät] Hämtat den 28 november 2006. SSAB Oxelösund AB (2005b) SSAB Oxelösund 2006 svenska.ppt [Intranät] Hämtat den 15 september 2006. SSAB Oxelösund AB (2006a) SSAB Oxelösund [www] <http://www.ssabox.com> Hämtat den 19 september 2006. SSAB Oxelösund AB (2006b) SSAB Oxelösund-verksamhetshandbok 2006.ppt [Intranät] Hämtat 22 september, 2006. SSAB Svenskt Stål AB (2006a) SSAB Svenskt Stål. [www] <http://www.ssab.com> Hämtat den 22 september 2006. SSAB Svenskt Stål AB (2006b) SSAB Årsredovisning 2005. Göteborg. Joe Brig Art AB Storhagen, Nils G. (2003). Logistik – grunder och möjligheter. Liber ekonomi. Kristianstad. ISBN 91-47-07266-0 Stålberg, Björn. Systemutvecklare. SSAB Oxelösund AB. Oxelösund. [samtal] 17 oktober, 2006. TFK – Institutet för transportforskning (2002) Materialhantering. Stockholm. Industrilitteratur AB. ISBN 91-7548-646-6 Tibnor AB (2006) Tibnor. [www] <http://www.tibnor.se/> Hämtat den 20 september 2006. Tschemernjack, Rune. SSAB Oxelösund AB. Oxelösund. [samtal] 9 februari 2007. VerkstadsTidningen (2005) Sapa Heat Transfer ökade sin produktivitet tack vare höglager. [www] <http://www.verkstadstidningen.se/nr05/3-05/sid37-3-05.htm> Hämtat den 15 januari 2007 Wilhelmsson, Johan. Utvecklare QLPU. SSAB Oxelösund AB. Oxelösund. [samtal] 19 januari 2007. WIMO Hebetechnik (2007) Slab tong, hydraulic. [www] <http://www.wimoht.de/index.php?menuitem=1014> Hämtat den 22 januari 2007. 127 128 Bilaga 1 Bilaga 1 Organisationsstruktur Figur 1. Koncernens organisationsstruktur (SSAB Svenskt Stål 2006b). Figur 2. SSAB Oxelösund AB:s organisationsstruktur (SSAB Oxelösund AB 2006b, s.8). 129 Bilaga 2 Bilaga 2 Enkätundersökning Kriterier för inläggning i ugnarna Detta är en undersökning om kriterier för inläggning i ugnarna. Kriterierna är listade efter det som vi anser vara dess huvudsakliga orsak. Vid varje kriterium ber vi er att fylla i om kriteriet måste tas hänsyn till vid inläggning i ugnarna. Dessutom vill vi att ni viktar de kriterier som inte ansetts som ett måste genom att numrera dem med siffrorna ett till fem. 1 = Kriteriet har ingen betydelse. 2 = Kriteriet har en liten betydelse. 3 = Kriteriet har en viss betydelse. 4 = Kriteriet har stor betydelse. 5 = Kriteriet har en mycket stor betydelse men är inte ett måste. Till sist finns plats för egna tillägg om det skulle finnas något kriterium som saknas eller om något av kriterierna sorterats under fel orsaksgrupp. Tack på förhand! Elin Larsson och Emma Rova Examensarbetare QLPU Om ni har några frågor så kan ni kontakta oss via telefon eller e-post. 130 Bilaga 2 Ämnet/Plåten Temperatur Kriterier 1 Tunnkampanjer ska köras med temperaturen 1245° C. 2 Tunnkampanjer ska köras fördelat på två rader i samma ugn. 3 T1, T2, ACC, DQ, DQT, D1- och 290-ämnen ska köras med temperaturen 1160° C. 4 Vanligt material som är 220 tjockt och inte ska direktkylas ska köras med temperaturen 1160° C, 1161° C. Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) 5 Vid en temperaturförändring får endast gråzonsämnen ligga i ugn. 6 Nickelämnen tål ej att fungera som gråzonsämnen. 7 Efter nedsläckning ska tjockplåt eller 220-ämnen läggas in i ugnarna. 8 Efter nedsläckning ska ej 8, 38, 50, 51, 53, 142 samt 151 läggas in. Kvalitet Kriterier 9 Tunnkampanjsämnen måste ligga nära uttagningsluckan lagom till valsbyte. 10 T1, T2, ACC, DQ och DQT med kod 8, 50, 51, 142 och 151 får inte köras tillsammans med tunnkampanjer. 131 Bilaga 2 Ugn Kriterier Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) 11 Det går inte att placera två långa ämnen bredvid varandra i samma ugn. 12 Det är inte tillåtet att placera ett medellångt ämne bredvid ett långt ämne i samma ugn. 13 290-kampanjer ska köras i en följd av minst 15 ämnen. 14 D1-ämnen måste föregås av ca 20 stycken korta eller medellånga ämnen. 15 D1-ämnen måste efterföljas av ca 20 stycken korta eller medellånga ämnen fram till härden. 16 D1-ämnen får inte efterföljas av 220-tvärlagd. Upp- och nedtrappning Kriterier 17 Ämnenas olika längder måste tas hänsyn till genom upp- och nedtrappningar i ugnen. 18 Mellan vilka längdgrupper används upp- och nedtrappningar? Långt – Medel Långt – Kort Långt – Kortkort Långt – Tvärlagd Långt – Tvärlagd min Medel – Kort Medel – Kortkort Medel – Tvärlagd Medel – Tvärlagd min Kort – Kortkort Kort – Tvärlagd Kort – Tvärlagd min 132 Bilaga 2 Forts. Upp- och nedtrappning Kriterier 19 Om det sker en nedtrappning på ugnens ena rad måste det ske en upptrappning på den andra. 20 En nedtrappning från lång till tvärlagd måste bestå av minst tre tångfyllor (12 stycken ämnen). 21 En upptrappning från tvärlagd till lång måste bestå av minst två tångfyllor (8 stycken ämnen). 22 Om magasinet innehåller ämnen med maxlängd (3500 mm) ska fyra tångfyllor (16 stycken ämnen) användas vid nedtrappning. Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Utrustning Kriterier 23 290- ämnen får endast köras på en rad i ugn 1. 24 Tunnkampanj måste köras i ugn 2. 25 Om ugnarna varit nedsläckta får tvärlagt material ej läggas i ugnen förrän det går att se in i ugnen. Utnyttjandegrad Kriterier 26 Medellånga ämnen ska ligga på två rader i samma ugn. 133 Bilaga 2 Valsningsprocessen Kriterier 27 D1-ämnen får inte köras tillsammans med tunnkampanj. 28 Nickelämnen får inte läggas in senare än fem timmar före ett planerat stopp. Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Svalbäddarna Kriterier 29 Tjockt material får max köras på en rad. 30 Tunn DQ, kod 142 och 151, skall köras på fyra rader. 31 Tjockt DQT, kod 50, ska köras på en rad tillsammans med tre rader tunn DQ. Flygande saxen Kriterier 32 134 Det är tillåtet med maximalt två rader av ämnen som ger plåt som ska klippas i flygande saxen (Fsax). Bilaga 2 Övrigt Leveranspålitlighet Kriterier 33 Följs idag (Ja/Nej) Måste (Ja/Nej) Viktning (1-5) Rödmarkerade ämnen på körplanen måste prioriteras. Plast för tillägg: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Namn:______________________________________ Befattning:__________________________________ Avdelning:__________________________________ Datum:_____________________________________ Observera att det är endast vi, Elin och Emma, som kommer att ta del av era personuppgifter i syfte att kunna kontakta er igen om vi skulle ha ytterligare frågor. I vår rapport och för övrig personal kommer svaren att vara anonyma. 135 Bilaga 3 Bilaga 3 Kravspecifikation Denna bilaga ska redogöra för de resultat som erhållits vid utvärdering och analys av kriterier för inläggning i genomskjutningsugnarna. Kriterierna har indelats i två delar, fysiska och flödeskriterier. Bilagan har även resulterat i en separat kravspecifikation till SSAB för en kommande optimeringsmodell. Användningsområde Kravspecifikationen ska användas vid utformning av en optimeringsmodell. Modellens syfte är att erhålla en optimal sekvens av ämnen in till genomskjutningsugnarna innan kvartovalsverket, där målet ska vara att maximera härdtäckningen i ugnarna. Indata till modellen är en grupp av ämnen som ska valsas inom ett visst tidsintervall. Ur denna mängd ska optimeringsmodellen ta fram en sekvens innehållande exakt vilket ämne som ska läggas på respektive rad. Modellen ska även till viss del ta hänsyn till varje ämnes valstidpunkt vid optimering av sekvensen. Grundläggande förutsättningar Det finns fyra rader för inläggning av ämnen fördelat på två genomskjutningsugnar, rad 1 och 2 hör till ugn 1 och rad 3 och 4 till ugn 2. Ugnarna är 30 meter långa varav de första 20 metrarna utgör själva uppvärmningen och de 10 sista utgörs av en härd. Båda ugnarna är totalt 8 meter breda men det är endast 5,8 meter som kan utnyttjas på grund av säkerhetsskäl. Ämnena ska läggas på rad in i ugnarna med långsidorna mot varandra, både med avseende på säkerhetsskäl och på utnyttjandegrad av ugnarna. Vid körning har raderna i respektive ugn samma temperatur då ingen skiljevägg finns. Om gruppen av ämnen som ska sekvenseras innehåller kampanjämnen ska dessa köras tillsammans i en följd, dock ska optimering av ämnena ske inom kampanjen. Ovanstående data illustreras i Figur 1. Figur 1. Illustration av ugnarnas uppbyggnad. 136 Bilaga 3 Fysiska kriterier De fysiska kriterierna har ställts samman för att möjliggöra för att produktionen av plåtar ska kunna ske. Hit räknas kriterier som berör ugnarnas utformning, ämnenas olika temperaturer och längder samt kriterier som begränsar vissa ämneskombinationer. Dessutom finns några extra kriterier som bör tas i akt då någon av ugnarna varit nedsläckt. Temperatur Olika ämnen ska värmas upp i olika temperaturer beroende på vilken tjocklek på råplåten som ämnet ska erhålla, ämnets recept samt beroende av vilken senare behandling plåten ska få. Vissa ämnen klarar av att värmas upp vid omställningen från en temperatur till en annan, gråzonsämnen. ¾ Tunnkampanjsämnen ska köras i temperaturen 1245°C. 220-ämnen som ska valsas ner till tunnare plåtar (råplåtstjocklek < 5,8 mm) bör värmas upp till en högre temperatur, 1245°C, eftersom ämnet kräver fler valstick och vid varje stick sjunker temperaturen. Om temperaturen sjunker för mycket försvåras valsningen och det finns även risk för kvalitetsförsämringar. ¾ 220-ämnen som ej ska direktkylas tilldelas den fiktiva temperaturen 1161°C. Dessa ämnen kan fungera som gråzonsämnen, dock är deras normala uppvärmningstemperatur 1160°C och används om ingen temperaturförändring är aktuell. Gråzonsämnen är ämnen som binder mindre kapital än andra kvalitetsämnen och lämpar sig därför bättre som gråzonsämnen. ¾ T1-, T2-, ACC-, DQ-, DQT-material, 290-ämnen samt ämnen som innehåller nickel tilldelas temperaturen 1160°C. Dessa ämnen räknas till kvalitetsämnen, mer värdefulla ämnen, och ska inte finnas i ugnen vid ett temperaturskifte. Ämnena tilldelas därmed temperaturen 1160°C. Nickelämnen får temperaturen 1160°C, då ämnet väldigt lätt bildar glödskal. Glödskalet kan fastna på valsarna och ge avtryck på nästkommande plåt vilket inte är önskvärt. 137 Bilaga 3 ¾ En temperaturförändring kräver sex stycken normalstora 220-ämnen eller tio stycken tvärlagda gråzonsämnen, ämnen med temperaturen 1161°C. Vid temperaturförändring från 1245°C till 1160°C eller tvärtom krävs ett visst antal ämnen som klarar av att befinna sig i ugn vid denna förändring. I nuläget används fem till sex normalstora eller sju till tio tvärlagda ämnen. I en optimeringsmodell kan inga ungefärliga antal anges och för att säkerställa temperaturförändringen har det större antalet valts. ¾ Innan en temperaturförändring ska minst 2 x 20 stycken ämnen, en ugnsfylla, med samma temperatur köras. För att uppvärmningen ska vara lönsam krävs att en viss mängd ämnen går igenom ugnen med aktuell temperatur innan en temperaturförändring genomförs. Detta kriterium är ett sätt för att förhindra att temperaturförändringar inte sker allt för ofta. Längd Längdkriterierna uppkommer på grund av två orsaker: ugnarnas totala bredd samt risken för att ämnen ska krocka med varandra eller ugnsväggen vid genomskjutning och därmed riskera att åka av. ¾ Ämnen från följande längdgrupper får inte läggas in på två olika rader i samma ugn: – Lång och lång. – Lång och medellång. Ugnarna har en bredd på 8 meter vardera, där 6,2 av dessa 8 meter teoretiskt sett kan packas med ämnen genom en kombination av två ämnen av 3,1 meter vardera. Detta fungerar dock inte i praktiken då ämnena alltid drar lite snett mot slutet och en maximal bredd på 5,8 meter har införts för att möjliggöra en säkrare körning. Det kan tyckas lämpligt att sätta en gräns på 5,8 meter istället för att hålla fast vid längdgrupperingarna som styr kriteriet idag. Detta är i dagsläget omöjligt eftersom raderna inne i ugnen inte flyttas i samma takt utan det kan hända att raderna passerar varandra. Längdgrupperna som innefattas av kriteriet kan därför inte kombineras då kombinationen utgör en säkerhetsrisk. 138 Bilaga 3 ¾ Vid upp- och nedtrappning får längdskillnaden mellan två ämnen maximalt vara X mm och den totala längdskillnaden för fyra ämnen maximalt Y mm. Idag finns en ungefärlig gräns på maximalt 300 till 400 mm skillnad i längd mellan ämnena vid en upp- och nedtrappning. Denna gräns gäller dock inte alltid, om en nedtrappning sker enligt denna gräns skulle det vara möjligt att med endast en tångfylla gå ner 1 200 mm. En sådan nedtrappning innebär en allt för stor längdskillnad på bara fyra ämnen, vilket troligen inte kommer att ge en säker genomskjutning då ämnena tenderar att dra snett i ugn. Längdskillnaden på 300 till 400 mm är dock acceptabel om en nedtrappning sker med endast ett ämne, genom att gå från ett kortare långt ämne till ett medellångt ämne för att sedan fortsätta med bara medellånga ämnen. Den totala skillnaden vid nedtrappningen blir då endast 300 mm och ger en stabil genomskjutning. En kombination av en maximal längdskillnad mellan ämnen vid upp- och nedtrappning tillsammans med en maximal längdskillnad totalt inom en tångfylla skulle kunna vara ett alternativ som kriterium. Hur stora dessa längdgränser bör vara kan analyseras betydligt djupare och ytterligare arbete krävs för att ta fram de optimala skillnaderna. Ugn Uppvärmning av ämnen sker i två ugnar, ugn 1 och ugn 2. Dessa ugnar är inte exakt lika utformade och olika typer av ämnen lämpar sig bättre för uppvärmning i den ena ugnen istället för den andra. ¾ 290-ämnen ska köras i ugn 1. 290-ämnen lämpar sig bäst att värmas upp i ugn 1 på grund av att denna ugn har extra förvärmare. Med hjälp av förvärmare kan ett tjockt ämne snabbare värmas upp och vid uppvärmning av 290-ämnen i ugn 1 istället för i ugn 2 erhålls en minskad genomloppstid på cirka 30 minuter. Dessa ämnen bör därför värmas upp i ugn 1. ¾ Tunnkampanjen ska köras i ugn 2. Vid uppvärmning av tunnkampanjsämnen är förvärmarna som finns i ugn 1 inte till en fördel, dessa ger en ojämn temperatur då de tänds och släcks under uppvärmningens gång. Detta resulterar i att tunnkampanjsämnena kan ha för låg temperatur när de plockas ut från ugn 1. Tunnkampanjsämnen bör därför köras i ugn 2 som har en jämnare temperatur. 139 Bilaga 3 Kombinationer Alla ämnen kan inte kombineras tillsammans på grund av olika orsaker. Den största orsaken är att kombination av vissa ämnen inte ger en säker körning. En säker körning är mycket viktigt då en avåkning i ugn leder till stora ekonomiska förluster. Nedan listas alla kriterier som berör någon form av kombination av ämnen, parallellt eller i följd. ¾ 290-kampanjämnen ska köras i en följd med minst 15 stycken ämnen. 290-kampanjämnen ska köras med minst en fylld ugnsrad, det vill säga ungefär 15 stycken ämnen, för att kampanjen ska få den önskade effekt som eftersträvas. 290ämnen är den tjockaste typen av ämnen och behöver därmed ligga en längre tid i ugnen för att bli genomvarma än vanliga 220-ämnen. Om ett 290-ämne skulle blandas med 220-ämnen styrs ugnen efter 220-ämnena och det ensamma 290-ämnet riskerar att få bristande kvalitet eftersom det inte har hunnit bli riktigt genomvarmt. Genom att samla ihop en grupp av 290-ämnen undviks detta problem eftersom ugnen då kan styras efter dessa ämnens uppvärmningsbehov. Det gör att ugnsrader med 290kampanjämnen går saktare än ugnsrader med vanliga ämnen. ¾ Tunnkampanjsämnen ska köras i en följd fördelat på två rader i samma ugn. Tunnkampanjsämnen värms upp i temperaturen 1245°C och är de enda ämnena som har denna temperatur. På grund av ugnens utformning får hela ugnen samma temperatur och en självklarhet blir då att ugnens båda rader utnyttjas för dessa ämnen. ¾ Vid körning av tunnkampanjsämnen ska följande ordning följas: Högtyp: 30 → 31 (12 stycken) → 34 → 31 (resterande) → 32→ 177→ 138 Denna ordning har tagits fram för att ge ett jämnare slitage på valsarna. Vid inläggning av tunnkampanjsämnen ska helst de bredaste ämnen läggas in först, sedan lite smalare och så vidare. Detta beror på att vid valsning kan ytskiktet på valsarna tilltygas och orsaka problem med att erhålla en plan profil på plåten. Om de bredaste plåtarna valsas först undviks problemet då de nästkommande plåtarna är smalare än de föregående. Ordningen som följs idag tillämpar dock nedtrappningen av bredden på plåten endast till viss del, genom att bredderna inom högtyp 34 kan variera ända upp till det bredaste måttet av högtyp 30. Högtyp 34 skiljer sig dock från de övriga genom att de ska ge plåtar med en tjocklek på cirka 4 mm och får inte köras med för slitna valsar. Om högtyp 131, 132 eller 134 påträffas ska dessa köras ihop med 31, 32 eller 34. Denna särskiljning har gjorts för att kunna styra plåtarna längre fram i flödet till N2 eller N5 men behövs inte tas hänsyn till i det här läget. 140 Bilaga 3 Vilken ordning som ska användas kan dock ifrågasättas. Ett förslag finns att köra högtyperna i följande ordning, 30-34-31-32-177-138. Denna ordning gör att alla ämnen av högtyp 31 körs tillsammans och ska enligt upphovsmannen ge ett mindre slitage på valsarna. ¾ Nickelämnen får inte läggas in senare än åtta timmar före ett planerat stopp. Nickelämnen är mer benägna att bilda glödskal än andra ämnen och om ett nickelämne ligger längre i ugn än planerat ökar risken för glödskalsbildning. Genom att sätta en gräns på åtta timmar säkerställer kriteriet att nickelämnena kommer ha hunnit ut från ugnen innan stopp. Det tar bara cirka fem timmar att gå igenom ugnen men med en gräns på åtta timmar finns marginal för eventuella störningar som kan komma att ske under tiden. Glödskal ger problem för nästkommande ämnen som ska valsas då glödskal kan fastna på valsarna och ge märken i plåten och vill därmed undvikas i möjligaste mån. Efter nedsläckning Efter att en ugn har varit nedsläckt krävs speciella riktlinjer för inläggning innan ugnen har kommit igång som vanligt igen. Nedsläckning av ugnarna sker sällan och dessa kriterier behöver endast tas i akt efter en sådan. ¾ Om ugnarna varit nedsläckta får inte högtyp 38, 50, 51 eller 142 läggas in förrän normal temperatur är uppnådd. ¾ Efter nedsläckning ska tjockplåt eller 220-ämnen läggas in i ugnarna. Efter att ugnen varit nedsläckt tar det en viss tid innan ugnen är uppvärmd till normaltemperatur. Därför ska helst inte högtyp 38, 50, 51 eller 142, det vill säga kvalitetskörningsämnen, läggas in i ugnen direkt efter uppstart. Mer lämpliga ämnen är istället vanliga 220-ämnen eller ämnen som ska ge tjockplåt. Dessa ämnen binder inte lika mycket kapital som kvalitetskörningsämnen, vilket gör att de lämpar sig bättre vid en uppstartning av ugnen då en säker uppvärmning inte kan garanteras. ¾ Om ugnarna varit nedsläckta får inte tvärlagda ämnen läggas in förrän sikten är klar inne i ugnen. Vid en nedsläckning mörknar bilderna från kamerorna som finns inne i ugnarna. När ugnen tänds återkommer sikten gradvis och det är då viktigt att ämnena i ugnen inte är av typen tvärlagd. De tvärlagda ämnena riskerar lättare att dra snett än andra ämnen och det är därmed viktigt att kunna göra en visuell kontroll av hur ugnsraden går inne i ugnen vilket inte är möjligt förrän sikten återkommit helt. 141 Bilaga 3 Flödeskriterier Följande kriterier har tagits med i syfte att ge ett bättre flöde från lager fram till och med svalbäddarna. Om ingen hänsyn skulle tas till kapaciteten för processer längre fram i flödet än kvartovalsverket skulle utdata från modellen inte ge ett bra resultat ur produktionssynpunkt utan endast se till ugnen och kvartovalsverket bästa. I detta flöde begränsas dock produktionen idag till stor del av hur mycket svalbäddarna klarar av att ta emot och den mix av plåtar som anländer dit. Produktionen från ugn till svalbäddarna kan jämföras med en produktionslina och ett stopp på svalbäddarna innebär ett stopp redan vid ugn. Det är därför av stor betydelse att resultatet från modellen ger en sekvens av ämnen som svalbäddarna senare klarar av att hantera. Följande kriterier ska därför tas i akt: ¾ 220-ämnen som ska ge plåt med en tjocklek större än 35 mm samt 290-ämnen ska maximalt köras på en rad. Det tjocka materialet svalnar separat på en egen svalbädd med begränsad kapacitet. Därför ställs krav att ämnen som ger plåt tjockare än 35 mm inte får köras på mer än en rad för att svalbädden ska klara av att ta emot plåtarna. Dock blir inte alla 290ämnen tjockplåt men på grund av att dessa ämnen körs i kampanj gäller kriteriet för alla ämnen av denna typ. ¾ Tunt DQ-material ska köras på fyra rader. Detta kriterium underlättar för svalbäddarnas hantering av DQ-material som kyls direkt efter valsning och har nästan svalnat färdigt när de anländer till svalbäddarna. Om direktkylt material blandas med icke-direktkylt material på svalbäddarna finns en risk för att DQ-materialet värms upp igen och börjar anlöpa vilket försämrar materialets kvalitet. ¾ Det är tillåtet med maximalt två rader av ämnen som ger plåt som ska klippas av flygande saxen, Fsax. Om det är fler än två rader av ämnen i ugnarna som ska klippas i flygande saxen får svalbäddarna problem att hantera dessa på grund av begränsad kapacitet. För att få ett bra flöde av ämnen och plåtar bör detta kriterium tas i akt. Dock fungerar det inte fullt ut idag vilket främst beror på en ojämn tillförsel av Fsax-material men även på att det saknas tid för sortering av materialet vid inläggning, vilket gör att kriteriet är svårt att följa. Sorteringsproblemet kan lösas vid en förändring av materialstryningen. 142 Bilaga 3 ¾ T1-, T2,- ACC-, DQ-, tunnkampanjsämnen. DQT-ämnen ska inte köras ihop med Dessa kvalitetsämnen lämpar sig inte att köra tillsammans med tunnkampanjsämnen på grund av att vid tunnkampanjskörning efterfrågas ett jämt flöde av ämnen och kvalitetsämnena stör flödet. Vid valsning av till exempel ett T1-ämne stoppas ämnet en stund för att sänka dess temperatur och som därmed erhåller andra egenskaper. Detta leder till att materialet förhindrar flödet och tunnkampanjsämnena måste vänta inne i ugnen. Övriga kommentarer I nuläget finns det ämnen som är 140 mm tjocka, dessa ingår dock inte i denna kravspecifikation på grund av att de inom en snar framtid kommer att försvinna. När alla kriterier som finns angivna i denna kravspecifikation tagits hänsyn till ska inläggning kunna ske på ett godtyckligt sätt utifrån dagens förutsättningar. Författarna reserverar sig dock för eventuella fel och vill påpeka att det kan finnas ett behov av att utöka mängden kriterier. Dessutom sker en ständig förändring av alla koder för högtyper etcetera som också bör ses över då en modellformulering blir aktuellt. Ett förslag finns från en driftstekniker att bilda en egen kampanj av högtyp 30, tunnkampanjsämnen som ska ge de bredaste råplåtarna. Detta förslag har tillkommit för att minska antalet kassationer av plåtar. Problemet är att det är svårt att valsa dessa breda plåtar och valsaren behöver en övningskörningsperiod. I dagsläget är det ett väldigt litet antal ämnen av högtyp 30 som anländer varje gång vilket leder till att ämnena är nästintill slut när valsaren har lyckats valsa en bra plåt. Om dessa ämnen skulle köras tillsammans i en kampanj skulle totala antalet ämnen som måste kasseras minskas på grund av övningskörningsperioden. Det kommer dock att ta tid att samla ihop en stor mängd ämnen av högtyp 30, vilket kommer leda till att rättidigheten i kvartovalsverket försämras. Frågan ställs då vilket som är bäst, att köra som i dagsläget och fler plåtar måste kasseras eller att samla ihop ämnena i en egen kampanj och minska rättidigheten. Vad är bäst för kunden? Om en plåt måste kasseras får kunden troligen vänta då en ny måste produceras och om ämnena körs i kampanj kan kunden också få vänta då ämnet troligen kommer att valsas för sent, för SSAB är det dock en fördel om antalet kassationer kan minskas. 143 Bilaga 4 Bilaga 4 Areaberäkning Vid beräkning av tillgängliga areor i respektive lagerhall har manuella mätningar utförts för att försäkra sig om måttens reliabilitet. I Figur 1 presenteras respektive mått samt de olika lagerområdenas yta. Möjlig lageryta beräknas en meter från respektive takbalk på grund av att traverskranen ska kunna komma åt ämnena. Med hjälp av Figur 1 kan total lageryta för respektive hall sammanställas, se Tabell 1. Tabell 1. Lageryta. Hall 3 4 5 Totalt 144 Yta 1 790 m2 2 601 m2 1 234 m2 5 625 m2 Bilaga 4 Figur 1. Layout med mått och areor. 145 Bilaga 5 Bilaga 5 Beräkning av in- och utflöden i systemet Vid beräkning av in- och utflöden har produktionstoppar för respektive process tagits fram för att kunna se de största flödena som förekommit under år 2005 och 2006. Givetvis behöver dessa uppgifter inte vara processernas maximala kapacitet men ger en god anvisning om vad som kan tänkas vara maximalt. Uppgifterna är hämtade från SSAB:s egen programvara SOL och finns representerade i Tabell 1. Tabell 1. Produktionstoppar vid kapningsprocesserna och kvartovalsverket Äkap 1 Äkap 2 Sågarna Kvartovalsverket 2 268 1 000 428 3 002 Antal döttrar 15 721,51 5 186,52 2 312,19 19 478,43 Antal ton 41 178 Antal returer* 2005 - 13 2005 - 06 2006 - 21 2005 - 01 År - vecka * Returer förekommer bara vid Äkap 1 och 2 där cirka 80 procent av veckans returer sker vid Äkap 2 och 20 procent vid Äkap 1. Med dessa siffror som utgångspunkt har ett in- och utflöde genom lagret beräknats. Inflöde : 7 ⋅ 24 ⋅ 60 ≈ 2,90 minuter/ämne (2268 - 41) + (1000 − 178) + 428 Utflöde : Kvartovalsverket : 146 7 ⋅ 24 ⋅ 60 ≈ 3,36 minuter/ämne 3002 Bilaga 6 Bilaga 6 Beräkning av cykeltid för traverskran I Tabell 1 till 3 presenteras tider, sträckor och resultat av beräkning av cykeltider. Beräkningarna utgår från de zoner som illustreras i Figur 1. Figur 1. Illustration av zonindelning i hall 4 samt var i zonen beräkningar skett från. Vid beräkning av cykeltid till zon E och F har trallåkningen även tagits i akt eftersom det rör sig om relativt korta rörelser i sidled. Detta har inte beaktas vid de övriga zonerna då det antas att trallåkningen hinns med under tiden som kranen förflyttar sig i sidled. I Tabell 2 där beräkningar för zon E och F presenteras anges beräkningarna för trallåkning och kranåkning med ett T respektive K. Av dessa två beräkningar har den längsta tiden valts för att representera cykeltiden för den aktuella zonen och raden. Med hjälp av dessa beräkningar har en genomsnittlig cykeltid på 1,77 minuter tagits fram. För att kompensera att den verkliga accelerationskurvan inte är så skarp som den teoretiska har ett pålägg på 7 procent gjorts, en så kallad stabiliseringsfaktor. Inklusive pålägg erhålls en cykeltid på 1,89 minuter i snitt för lagerhållning inom alla zoner. Om lagerhållning endast sker inom zon A-F blir krancykeltiden 1,54 minuter, 1,65 med 7 procent pålägg. 147 Bilaga 6 Tabell 1. Beräkning av cykeltid för zon A till D. Zon Sträcka Lasta Lossa Acc.tid Acc.sträcka Åktid Åksträcka Inbroms.tid Inbroms.sträcka Total Totalt och [m] [s] [s] [s] [m] [s] [m] [s] [m] åktid Cykeltid rad [s] [s] 32,00 26,40 26,40 7,50 11,25 3,17 9,50 7,50 11,25 18,17 89,13 A1 46,50 26,40 26,40 7,50 11,25 8,00 24,00 7,50 11,25 23,00 98,80 A2 51,00 26,40 26,40 7,50 11,25 9,50 28,50 7,50 11,25 24,50 101,80 A3 65,50 26,40 26,40 7,50 11,25 14,33 43,00 7,50 11,25 29,33 111,47 A4 Total cykeltid [min] 1,49 1,65 1,70 1,86 B1 B2 B3 B4 24,00 38,50 43,00 57,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 0,50 5,33 6,83 11,67 1,50 16,00 20,50 35,00 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 15,50 20,33 21,83 26,67 83,80 93,47 96,47 106,13 1,40 1,56 1,61 1,77 C1 C2 C3 C4 16,00 30,50 35,00 49,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 6,32 7,50 7,50 7,50 8,00 11,25 11,25 11,25 0,00 2,67 4,17 9,00 0,00 8,00 12,50 27,00 6,32 7,50 7,50 7,50 12,65 17,67 19,17 24,00 78,10 88,13 91,13 100,80 1,30 1,47 1,52 1,68 D1 D2 D3 D4 8,00 22,50 27,00 41,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 4,47 7,50 7,50 7,50 4,00 11,25 11,25 11,25 0,00 0,00 1,50 6,33 0,00 0,00 4,50 19,00 4,47 7,50 7,50 7,50 8,00 11,25 11,25 11,25 0,00 4,00 11,25 11,25 11,25 8,94 15,00 16,50 21,33 70,69 82,80 85,80 95,47 1,18 1,38 1,43 1,59 148 Bilaga 6 Tabell 2. Beräkning av cykeltid för zon E och F. Zon Sträcka Lasta Lossa Acc.tid Acc.sträcka Åktid Åksträcka Inbroms.tid Inbroms.sträcka och [m] [s] [s] [s] [m] [s] [m] [s] [m] rad 2,75 0,00 0,00 3,71 2,75 E 1 K 5,50 26,40 26,40 3,71 1,25 15,50 15,50 2,50 1,25 E 1 T 18,00 26,40 26,40 2,50 2,75 0,00 0,00 3,71 2,75 E 2 K 5,50 26,40 26,40 3,71 1,25 15,50 15,50 2,50 1,25 E 2 T 18,00 26,40 26,40 2,50 5,00 0,00 0,00 5,00 5,00 E 3 K 10,00 26,40 26,40 5,00 1,25 15,50 15,50 2,50 1,25 E 3 T 18,00 26,40 26,40 2,50 11,25 0,67 2,00 7,50 11,25 E 4 K 24,50 26,40 26,40 7,50 1,25 15,50 15,50 2,50 1,25 E 4 T 18,00 26,40 26,40 2,50 F1K F1T F2K F2T F3K F3T F4K F4T 24,50 18,00 10,00 18,00 5,50 18,00 5,50 18,00 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 2,50 5,00 2,50 3,71 2,50 3,71 2,50 11,25 1,25 5,00 1,25 2,75 1,25 2,75 1,25 0,67 15,50 0,00 15,50 0,00 15,50 0,00 15,50 2,00 15,50 0,00 15,50 0,00 15,50 0,00 15,50 7,50 2,50 5,00 2,50 3,71 2,50 3,71 2,50 11,25 1,25 5,00 1,25 2,75 1,25 2,75 1,25 Total åktid [s] 7,42 20,50 7,42 20,50 10,00 20,50 15,67 20,50 15,67 20,50 10,00 20,50 7,42 20,50 7,42 20,50 Total cykeltid Total [s] cykeltid [min] 67,63 1,13 93,80 1,56 67,63 1,13 93,80 1,56 72,80 1,21 93,80 1,56 84,13 1,40 93,80 1,56 84,13 93,80 72,80 93,80 67,63 93,80 67,63 93,80 1,40 1,56 1,21 1,56 1,13 1,56 1,13 1,56 149 Bilaga 6 Tabell 3. Beräkning av cykeltid för zon G till J. Zon och rad G1 G2 G3 G4 Sträcka Lasta Lossa Acc.tid Acc.sträcka Åktid Åksträcka Inbroms.tid Inbroms.sträcka [m] [s] [s] [s] [m] [s] [m] [s] [m] 88,50 102,90 107,40 121,90 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 22,00 26,80 28,30 33,13 66,00 80,40 84,90 99,40 7,50 7,50 7,50 7,50 H1 H2 H3 H4 77,50 92,00 96,50 111,00 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 18,33 23,17 24,67 29,50 55,00 69,50 74,00 88,50 I1 I2 I3 I4 59,00 73,50 78,00 92,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 12,17 17,00 18,50 23,33 J1 J2 J3 J4 53,00 67,50 72,00 86,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 K1 K2 K3 K4 47,00 61,50 66,00 80,50 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 26,40 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 150 11,25 11,25 11,25 11,25 Total åktid [s] 37,00 41,80 43,30 48,13 Total cykeltid [s] 126,80 136,40 139,40 149,07 Total cykeltid [min] 2,11 2,27 2,32 2,48 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 33,33 38,17 39,67 44,50 119,47 129,13 132,13 141,80 1,99 2,15 2,20 2,36 36,50 51,00 55,50 70,00 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 27,17 32,00 33,50 38,33 107,13 116,80 119,80 129,47 1,79 1,95 2,00 2,16 10,17 15,00 16,50 21,33 30,50 45,00 49,50 64,00 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 25,17 30,00 31,50 36,33 103,13 112,80 115,80 125,47 1,72 1,88 1,93 2,09 8,17 13,00 14,50 19,33 24,50 39,00 43,50 58,00 7,50 7,50 7,50 7,50 11,25 11,25 11,25 11,25 23,17 28,00 29,50 34,33 99,13 108,80 111,80 121,47 1,65 1,81 1,86 2,02 Bilaga 7 Bilaga 7 Antal tillgängliga produktionstimmar För att kunna beräkna en krans kapacitet måste antalet tillgängliga timmar tas fram. Beräkningar har utförts enligt Tabell 1. Tabell 1. Beräkning av tillgängliga produktionstimmar.(Nordlund 2006) Möjliga produktionstimmar Sommarstopp Service Oväntade störningar Summa 8760 h/år 2,5 veckor 1 h/v 8 h/mån 1% Produktionstimmar 8760 - 420 - 49,5 -96 - 87,6 8106,9 151 Bilaga 8 Bilaga 8 Krancykelbehov vid olika antal omflyttningar I Tabell 1 och 2 presenteras simuleringar i Excel av behovet krancykler vid ett visst antal omflyttningar, den totala tid som arbetet kräver per dygn samt den beläggning som fås om en respektive två kranar används. Beräkningarna grundas på de krancykeltider samt kranarnas kapacitet som tidigare beräknats för hela respektive halva området, zon A-K eller zon A-F, och avslutas när beläggningen blivit för hög. Tabell 1. Hanteringstider och krancykelbehov för ämnen som lagerhålls på hela ytan. Hantering [st /ämne] Krancykler [st /ämne] Behov [cykler /dygn] 1 0 1 2 Antal ämnen [st /dygn] 480 480 480 - Hantering Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 0 1 2 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 480 0 480 960 1,89 1,89 1,89 1 0,5 1 2,5 1 0,25 1 2,25 480 480 480 - 480 120 480 1 080 1,89 1,89 1,89 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 1 1 3 1 0,5 1 2,5 480 480 480 - 480 240 480 1 200 1,89 1,89 1,89 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 1,5 1 3,5 1 0,75 1 2,75 480 480 480 - 480 360 480 1 320 1,89 1,89 1,89 152 Cykeltid Tid/dygn [min] [h] Kapacitet 1 kran [cykler /dygn] Kapacitet Beläggning Beläggning 2 kranar 1 kran 2 kranar [cykler [%] [%] /dygn] 15,12 0 15,12 30,24 → 742 1 484 129,44 64,72 15,12 3,78 15,12 34,02 → 742 1 484 145,62 72,81 15,12 7,56 15,12 37,80 → 742 1 484 161,81 80,90 15,12 11,34 15,12 41,58 → 742 1 484 177,99 88,99 Bilaga 8 Tabell 2. Hanteringstider och krancykelbehov för ämnen som lagerhålls på endast halva ytan. Hantering [st /ämne] Krancykler [st /ämne] Behov [cykler /dygn] 1 0 1 2 Antal ämnen [st /dygn] 480 480 480 - Hantering Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 0 1 2 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa Cykeltid Tid/dygn [min] [h] 480 0 480 960 1,65 1,65 1,65 1 0,5 1 2,5 1 0,25 1 2,25 480 480 480 - 480 120 480 1 080 1,65 1,65 1,65 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 1 1 2 1 0,5 1 2,5 480 480 480 - 480 240 480 1 200 1,65 1,65 1,65 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 1,5 1 3,5 1 0,75 1 2,75 480 480 480 - 480 360 480 1 320 1,65 1,65 1,65 Avlastning Omflyttning Pålastning Summa 1 2 1 4 1 1 1 3 480 480 480 - 480 480 480 1 440 1,65 1,65 1,65 Kapacitet 1 kran [cykler /dygn] Kapacitet Beläggning Beläggning 2 kranar 1 kran 2 kranar [cykler [%] [%] /dygn] 13,22 0 13,22 26,45 → 849 1 698 113,03 56,52 13,22 3,30 13,22 29,74 → 742 1 484 127,16 63,58 13,22 6,60 13,22 33,05 → 849 1 698 141,29 70,64 13,22 9,90 13,22 36,34 → 742 1 484 155,42 77,51 13,22 13,22 13,22 39,66 → 849 1 698 169,55 84,77 153 Bilaga 9 Bilaga 9 Antal möjliga ämnen att lagerhålla i respektive layoutförslag All beräkning grundas på måtten som finns representerade i Bilaga 8. Högvis lagerhållning Ämnena lagerhålls vid denna beräkning på hög. För att få fram antalet högplatser för respektive hall har liknande beräkningar som exemplifieras nedan genomförts. I exemplet används de mått som redovisas i Figur 1. 3 600 mm X 2 000 mm Lagerområde Figur 1. Förklaring av mått Mått på lagerområdet : X = 34 000 mm Y = 15 000 mm Antal högar : 34 000 = 9,44 ⇒ 9 högar i X − led 3600 15 000 = 5,55 ⇒ 5 högar i Y − led 2700 9 ⋅ 5 = 45 högar Resultatet från beräkningarna presenteras i Tabell 1. Tabell 1. Antal högplatser i respektive hall. Hall 3 4 5 154 Antal högplatser 150 201 109 Y 700 mm Bilaga 9 Lagerhållning av ämnen ståendes på högkant I layoutförslag 1 lagerhålls ämnen på högkant och placeras bredvid varandra. Beräkning av antalet ämnen som ryms inom respektive lagerområde har utförts med hjälp av följande mått, se Figur 2. Vid dessa beräkningar förutsätts att både 220-ämnen och 290-ämnen kan lagerhållas i samma ställage. Figur 2. Förklaring av olika mått. Exempel på uträkning av antal ämnen inom ett område: Mått på lagerområdet : X = 34 000 mm Y = 14 500 mm Antal rader : 14 500 = 5,370 ⇒ 5 rader 2 700 Antal ämnen per rad : 34 000 220 − ämnen → = 68 ⇒ 68 ämnen 500 Totalt antal inom lagerområdet : 68 ⋅ 5 = 340 stycken ämnen Tabell 2. Antal platser i respektive hall vid lagerhållning på högkant. Hall 3 4 5 Antal högplatser 1 237 1 496 810 155 Bilaga 9 Lagerhållning av ämnen i höglager Antalet lagerplatser i ett höglager beror till stor del av vilken höjd höglagret får och dimensionerna kan omfördelas vid behov. Studien utgår från de generella mått som ett fack bör få för lagerhållning av ämnen, se Figur 3, vilka har dimensionerats i samråd med kunnig personal inom området hos SSAB. Figur 3. Mått för höglagerfack. Om beräkningen utgår ifrån en höjd på 12 meter och att transportvägen in till kvartovalsverket inte ska flyttas vilket då medför en längd på 96 meter erhålls 960 fack. Resultatet blir 20 fack på höjden och 48 fack på längden, där varje fack är 4 meter djupt. Höglagrets totala bredd inklusive kranar blir totalt 12 meter då båda kranarna ska kunna dra ut de längsta ämnena vilket kräver 4 meter var. 156 Bilaga 10 Bilaga 10 Beräkning av antal par per ugn I denna bilaga redovisas de beräkningar som utförs för att få fram antal kombinationer av par per ugn. Vid dessa beräkningar förutsätts att ämnena har gått enligt de rekommendationer som finns, det vill säga långa ämnen paras ihop med korta så långt som möjligt samt att de medellånga ämnena går bredvid varandra i möjligaste mån. De överblivna ämnena uppkommer på grund av att ugnarnas rader kan gå i olika takt. Ugn 1 Beräkning Rad 1 Rad 2 1 Kort – lång 127 långa ämnen → 934 av 1306 korta ämnen (372 korta kvar) ← 127 av 333 korta ämnen (206 korta kvar) 934 långa ämnen ∑ 1061 2 136 medellånga ämnen Medel – medel ∑ 136 3 Medel – kort ∑ 189 4 Kort – kort ∑ 183 → 136 av 325 medellånga ämnen (189 medellånga kvar) 189 av 372 korta ämnen (183 korta kvar) ← 189 medellånga ämnen 183 korta ämnen → 183 av 206 korta ämnen (23 korta kvar, förkastas) Ugn 2 Beräkning 1 Kort – lång Rad 3 Rad 4 290 långa ämnen → 138 av 943 korta ämnen (805 korta kvar) ← 290 av 1064 korta ämnen (774 korta kvar) 138 långa ämnen ∑ 428 2 170 medellånga ämnen Medel – medel ∑ 170 3 Medel – kort ∑ 79 4 Kort – kort ∑ 726 → 170 av 249 medellånga ämnen (79 medellånga kvar) 79 av 805 korta ämnen (726 korta kvar) ← 79 medellånga ämnen 726 korta ämnen → 726 av 774 korta ämnen (48 korta kvar, förkastas) 157
© Copyright 2026 Paperzz