simuleringsstudie av ett framtida materialflöde på ...114179/fulltext02.pdf · outokumpu is...

Department of Science and Technology Institutionen för teknik och naturvetenskap Linköping University Linköpings Universitet SE-601 74 Norrköping, Sweden 601 74 Norrköping

LiU-ITN-TEK-A--08/113--SE

Simuleringsstudie av ettframtida materialflöde på

Outokumpu i AvestaFrida Ahlsén

Linnéa Johansson

2008-10-31

LiU-ITN-TEK-A--08/113--SE

Simuleringsstudie av ettframtida materialflöde på

Outokumpu i AvestaExamensarbete utfört i kommunikations- och transportsystem

vid Tekniska Högskolan vidLinköpings universitet

Frida AhlsénLinnéa Johansson

Handledare Anette LöfgrenExaminator Fredrik Persson

Norrköping 2008-10-31

Upphovsrätt

Detta dokument hålls tillgängligt på Internet – eller dess framtida ersättare –under en längre tid från publiceringsdatum under förutsättning att inga extra-ordinära omständigheter uppstår.

Tillgång till dokumentet innebär tillstånd för var och en att läsa, ladda ner,skriva ut enstaka kopior för enskilt bruk och att använda det oförändrat förickekommersiell forskning och för undervisning. Överföring av upphovsrättenvid en senare tidpunkt kan inte upphäva detta tillstånd. All annan användning avdokumentet kräver upphovsmannens medgivande. För att garantera äktheten,säkerheten och tillgängligheten finns det lösningar av teknisk och administrativart.

Upphovsmannens ideella rätt innefattar rätt att bli nämnd som upphovsman iden omfattning som god sed kräver vid användning av dokumentet på ovanbeskrivna sätt samt skydd mot att dokumentet ändras eller presenteras i sådanform eller i sådant sammanhang som är kränkande för upphovsmannens litteräraeller konstnärliga anseende eller egenart.

För ytterligare information om Linköping University Electronic Press seförlagets hemsida http://www.ep.liu.se/

Copyright

The publishers will keep this document online on the Internet - or its possiblereplacement - for a considerable time from the date of publication barringexceptional circumstances.

The online availability of the document implies a permanent permission foranyone to read, to download, to print out single copies for your own use and touse it unchanged for any non-commercial research and educational purpose.Subsequent transfers of copyright cannot revoke this permission. All other usesof the document are conditional on the consent of the copyright owner. Thepublisher has taken technical and administrative measures to assure authenticity,security and accessibility.

According to intellectual property law the author has the right to bementioned when his/her work is accessed as described above and to be protectedagainst infringement.

For additional information about the Linköping University Electronic Pressand its procedures for publication and for assurance of document integrity,please refer to its WWW home page: http://www.ep.liu.se/

© Frida Ahlsén, Linnéa Johansson

ABSTRACT

Outokumpu is currently investing �ve billions Swedish Kronor at their steelwork in Avesta, the invest-ment should be �nished 2015. The investment means substansial changes in the supply chain at Avestaworks. This will lead to consequences regarding the material �ow through the steelwork. The purposeof this report is to investigate how the material �ow should be handeled, and to identify possible areasof problem that could occur and suggestions of how they could be solved.

This study has partially been done with �eld studies and interviews, and partially with a simulationstudy from the grinding to the completion of the products. From the simulation values such as storagelevels, lead times and usage levels of the machines have been mesaured.

From this the following questions have been formulated:

• What is the current state at Avesta Jernverk based on theoratical thesis and �eld observed areasof problem?

• What problems (high storage levels, bottlenecks etc.) could Avesta Jernverk face with this newinvestment in the year 2015 and how should these be handeled?

• What consequences will a few speci�c scenarios have on the material �ow in the year 2015, seesection 6.7?

• How would a scenario have to look like in order to be able to handle the increased future material�ow?

In the current state analyze we found areas to improve regarding the information �ow. The problemsmain cause is that di�erent data systems are used in di�erent part of the steelwork. We also identi�edsigns of lacking interwork between di�erent lines of production and this is an area that we stronglyrecommend to be improved. In the current state the main problem though, is the lack of productionmaterial.

The simulation study showed that the capacity for Färdigställningen is too low to be able to handlethe future material �ow. A suggestion for an optimized material �ow is given where the bottleneckproduction lines have been given a rate of production in order to keep a even material �ow.

Our suggestions for the future includes a model for co-planning between di�erent lines of productioncalled "`Flödesplanerare"' which will help to prevent �ooding of mainly Färdigställningen, an identi�edbottleneck. We also suggest an integrated data system to improve the understanding and interworkbetween the di�erent buildings at the steelwork. We have also identi�ed an uneven capacity betweenthe di�erent lines of production, which is something that we recommend is taking under considerationwhen the investment is divided through the steelwork, in order avoid unnecessary bottlenecks.

In conclusion we hope that this report has been to use for Outokumpu and that simulation will be afuture tool for the company.

SAMMANFATTNING

Outokumpu håller på att investera fem miljarder kronor i verket i Avesta, investeringan ska vara klar år2015. Investeringen innebär en förändring i företagets försörjningskedja. Detta innebär konsekvenserför �ödet genom verket. Den här rapporten syftar till att undersöka hur material�ödet ska styrasgenom verket, samt att identi�era problemområden som kan uppstå och ge förslag till lösningar pådessa.

Denna studie har dels bedrivits genom fältstudier i form av intervjuer och observationer, dels genom ensimuleringsstudie som behandlar verkets �öde från slipning till färdigställning. Data som har använtsi simuleringsstudien är till exempel lagernivåer, ledtider och beläggningsgrader.

Utifrån detta har följande frågeställningar formulerats:

• Hur ser nuläget ut på Avesta Jernverk utifrån teoretiska analysmetoder och analys av observeradeproblem?

• Vilka problem (höga lagernivåer, trånga sektorer och så vidare) kan Avesta Jernverk möta i ochmed investeringen Projekt 2015 och hur kan dessa hanteras?

• Vilka blir konsekvenserna för �ödet i och med Projekt 2015 vid ett antal olika scenarion, seavsnitt 6.7?

• Hur skulle ett scenario behöva se ut för att �ödet ska klara av den framtida ökade produktion-stakten?

I nulägesanalysen framkom brister i framförallt informations�ödet. Detta beror till största del på attolika datasystem används i olika delar av �ödet. Det identi�erades också ett dåligt samarbete vadgäller samplanering mellan de olika linjerna och detta är något vi efterfrågar. I dagsläget ser vi dockinget större behov av detta eftersom många linjer lider av materialbrist.

Simuleringen visade att kapaciteten i Färdigställningen inte räcker till för det framtida �ödet. Ettförslag på ett optimalt �öde ges där takten för de trånga sektorerna är satta för att hålla ett jämnt�öde.

Våra förslag inför framtiden innefattar bland annat en modell på hur samplanering skulle kunna ske viaen så kallad "`Flödesplanerare"' för att undvika översvämning av framförallt Färdigställningen, som harvisat sig vara en trång sektor. Vi efterfrågar också ett integrerat datasystem för att öka förståelsen ochsamarbetet mellan de olika byggnaderna på verksområdet. Vi ser också en snedfördelning i kapacitetmellan de olika linjerna, vilket vi rekommenderar att man tar i beaktande när den nya investeringenska fördelas så att inte onödiga trånga sektorer uppstår.

Slutligen hoppas vi att rapporten varit till hjälp för Outokumpu och att simulering kan komma att bliett framtida verktyg för företaget.

Sammanfattning iii

Förord

Den här rapporten är ett examensarbete skrivet vid Linköpings tekniska högskola, Campus Norrköping,civilingenjörsprogrammet Kommunikations- och transportsystem. Rapporten beskriver en simuler-ingsstudie av ett framtida �öde vid Outokumpus verk i Avesta. Den innehåller även en analys avföretaget och eventuella problem som kan uppstå vid det framtida �ödet. Arbetet är utfört undersommaren/hösten 2008.

Vi vill passa på att tacka vår handledare vid Avesta Jernverk, Anette Löfgren, för all den hjälp ochdet stöd som hon gett oss. Vi vill även tacka all personal som vi har varit i kontakt med för det öppnaoch vänliga bemötande vi har fått och som har gett oss mycket information och har avsatt mycket tidför oss så att vi kunde slutföra den här rapporten. Sist med inte minst vill vi tacka vår handledare iNorrköping, Fredrik Persson, som har hjälpt oss genom den här processen.

Sammanfattning iv

Ordlista

AOD-konverter Utrustning i Stålverket där legeringsämnen tillsätts i smältan

Austenitiskt stål Stål som är legerat med nickel för att vara slitstarkt

Band Valsat stål som är upprullat på en haspel.

att Bandas När banden får metallband fästa runt sig för att inte rulla upp

Betning En process för att lösa och avlägsna ytföroreningar hos metall med hjälp av �uorvätesyra,salpetersyra och vatten

Blästring Stålsand som slungas på stålytan för att rengöra den

Bolster De träpallar som används som botten vid lastning av plåt

Charge En omgång skrot som ska smältas ner och bli stål

Conveyor Transportband

Dragband Band som skarvar mellan två band av olika dimansioner om inget möjligt band �nns itillgängligt

Dragända Band som svetsas på bandet innan kallvalsning. Dragändorna svetsas på i början av Linje76 och klipps bort i färdigställningen. Dragbanden är 13 meter långa

EDD Earliest Due Date �rst, en schemaläggningsprincip där försenat material prioriteras

Emballering Packning

Gjutlåda En låda där det smälta stålet hälls för att kunna ha en gjutning utan avbrott även om manbyter charge

Glättvalsverk Valsverk som präglar ytan på bandet utan att påverka tjockleken

Glödgning En värmebehandlingsprocess där material värms till en förutbestämd temperatur för attdärigenom erhålla speci�ka egenskaper

Glödgskal Det skal som bildas vid glödgning av stål när det sedan kyls

Haspel (på och av) Den mekanism som man snurrar upp, alternativt av, ett band på en haspel

Kallslipa Slipning av kalla slabs

Kallvalsat Valsning vid temperatur lägre än 600◦C. Kallvalsning har högre precision än varmvalsning

KBR "`Kallvalsat brett rostfritt."' Den del av �ödet som innefattar Linje 76, Z-high och Färdigställ-ningen

Korrosion När material fräts sönder, rostar, vid kontakt med omgivningen

Legering En sammansmält blandning av metaller och icke-metaller som syftar till att kunna dra fördelav olika materials egenskaper

Linje En produktionslinje

Mellanlager Ett lager som uppstår mellan två processer till följd av olika produktionstakt.

O�shore-anläggning Anläggning belägen ute till havs, till exempel en oljeborrningsplattform

Plåt Valsat stål klippt i platta format

Replikation Körning av en simuleringsmodell med en viss parameterinställning och ett visst slump-talsfrö

Sammanfattning v

Rimpor De band av smalare bredd som blir om man klipper större band på tvären

Råkant Den ojämna kant som är på de band som inte kantklippts

Slabs De block av stål som gjutits i Stålverket

Slumptalsfrö Slumptal simuleringen startas på

Slunga Den maskin som tillför stålsanden vid blästring

Specialstål Stål med speciella egenskaper se avsnitt 2.1.1

Standardstål Dessa stålsorter är de vanligaste rostfria stålen

Stokastisk modell En modell som bygger på slumpvariationer

Ställ Omställning av maskin inför produktbyte eller dimensionsbyte

Syning När man manuellt undersöker materialet efter fel

Trång sektor Den sektor som begränsar den totala kapaciteten i ett �öde

Tviddar TillverkningsID som binds till produkterna

Utbyte En procentuell kvot som är resultatet av den mängd material förts in i systemet med denmängd förts ut som godkända produkter

att Valsas, valsar När materialet pressas ner med hjälp av roterande valsar till tunnare tjocklek ochfår önskade egenskaper

Varmband Benämning på band som passerat Varmbandverket

Varmslipa Slipning av varma slabs

Varmvalsat Valsning av stålet ner till tunnare tjocklek vid rumstemperatur eller högre

Vita band Benämning på band som passtera glödgning och betning

Återreduktion Process som med hjälp av bland annat kisel och kalk återställer nivån av krom i stålet

INNEHÅLL

1. Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Syfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Metod och källkritik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

2. Företaget och bakgrundsbeskrivning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1 Företaget Outokumpu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1.1 Produkter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.1.2 Stålsorter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 Flödet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Stålverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.3.1 Råvarugården . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.2 Ljusbågsugnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.3 Konvertern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3.4 Skänkugnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3.5 Stränggjutningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3.6 Slipning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.4 Varmbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4.1 Stegbalksugn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4.2 Förpar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4.3 Steckelverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4.4 Påhaspel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.5 KBR-�ödet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.6 Bredbandverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.6.1 Linje 76 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.6.2 Kallvalsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.7 Färdigställningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.7.1 Linje 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.7.2 Linje 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.7.3 Slittern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.7.4 Precisionsklipplinjen och Bockkranen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.7.5 Om projektet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.7.6 Den nya sliplinjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.7.7 Den nya AP-linjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.7.8 Produktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.7.9 Marknad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3. Teoretisk referensram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1 Lean Production och Just-In-Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.1 De fem basprinciperna för Lean production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.1.2 De fyra grundpelarna inom Just In Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.1.3 Fördelar med Lean och Just In Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2 Lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Innehåll vii

3.2.1 Just In Time och lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.2 Typer av lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.2.3 Kostnader förknippade med lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3 Produktionsprocesser och kundorderpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3.1 Olika typer av produktionsprocesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.4 Logistiksystemet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.5 Produktionsstyrning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.5.1 Teorin om begränsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.5.2 Jämnt resursutnyttjande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.5.3 Specialisering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.5.4 Minimal hantering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.6 Simulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.6.1 Modeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.6.2 Simulering som verktyg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.6.3 Problemformulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.6.4 Datainsamling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.6.5 Modellbyggnad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313.6.6 Veri�ering och validering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.6.7 Experimentering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323.6.8 Analys av utdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333.6.9 Arena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4. Problemformulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5. Nulägesanalys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.1 Observationer vid fältstudier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.2 Teoretisk nulägesanalys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.1 Typ av produktionsprocess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.2.2 Kundorderpunkten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.2.3 Logistiksystemet på Avesta Jernverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395.2.4 Företaget och Lean produktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6. Simulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.1 Varför simulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2 Bakgrund till modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.2.1 Begränsningar och detaljnivå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436.2.2 Antaganden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446.2.3 Modellens indata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.2.4 Modellens utdata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.2.5 Databehov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.2.6 Konceptuell modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456.2.7 Förklaring till konceptuell modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.3 Indataanalys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476.4 Simuleringsbeskrivning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.4.1 Slipningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476.4.2 Varmbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486.4.3 Bredbandverket och nya AP-linjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486.4.4 Färdigställningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.5 Viktiga förenklingar i modellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.6 Veri�ering och validering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.7 Experimentering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.7.1 Scenario 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Innehåll viii

6.7.2 Scenario 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506.7.3 Scenario 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516.7.4 Scenario 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516.7.5 Scenario 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516.7.6 Scenario 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7. Analys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.1 Kapacitetsproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.2.1 Datasystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557.3 Lean och framtiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557.4 Resultat av simuleringen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

8. Slutsats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598.1 Slutsats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598.2 Diskussion och slutkommentarer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

9. Litteraturförteckning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Bilaga 63

A. Modellbeskrivning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64A.1 Initiallager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64A.2 Leverantörer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64A.3 Attributblocket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64A.4 Varmslip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65A.5 Nya Sliplinjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65A.6 Varmbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65A.7 Bredbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66A.8 Nya AP-linjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66A.9 Färdigställningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66A.10 Färdigdatum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67A.11 Schemaläggningen i Linje 76 och nya AP-linjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

B. Schemaläggning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70B.1 Slipning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70B.2 Varmband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70B.3 Bredband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70B.4 Kallvalsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71B.5 Färdigställningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

C. Verkskarta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73C.1 Dagens �öde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73C.2 Framtida �öde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

D. Flödesplaneraren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

E. VBA-kod till Linje 76 och Nya AP-linjen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

F. Resultat av simulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

FIGURER

2.1 Ljusbågsugnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Stränggjutningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Varmslipen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.4 Varmbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.5 Illustration av KBR-�ödet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.6 Linje 76 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.7 Z-high . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.8 Linje 2000 och Linje 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.9 Slittern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.10 Precisionsklippen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1 U-formad lina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2 Just In Time om lagernivåer, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3 Mellanlager, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.4 Färdigvarulager, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.5 Styrt lager, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.6 Kundorderpunktens placering beroende på typ av produktionsprocess . . . . . . . . . . 253.7 Skillnaden mellan ett funktionsorienterat företag och ett processorienterat företag, fritt

efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.8 Utvecklingen av en integrerad försörjningskedja, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.9 Ett logistikrör med jämn kapacitet, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.10 Ett logistikrör med ojämn kapacitet, fritt efter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.11 Schematisk bild av hur ett simuleringsprojekt går till . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.12 Hur standardavvikelsen varierar med antalet replikationer . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.1 Stålverkets förväntade kapacitet och förväntad efterfrågan . . . . . . . . . . . . . . . . . 385.2 Logistikröret för Avesta Jernverk idag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405.3 Lagernivåer första halvåret 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.1 Den konceptuella modellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

7.1 Logistikröret 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547.2 Sammanställning av experimenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

B.1 Flödet i Bredbandverket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

C.1 Verkskarta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

D.1 Förslag på en �ödesplanerare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

F.1 Medellagernivåer för varje linje vid de olika scenariona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81F.2 Maxlagernivåer för varje linje vid de olika scenariona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82F.3 Antal utlevererade produkter vid de olika scenariona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82F.4 Utnyttjandegrad av varje resurs vid de olika scenariona . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

Figurer x

F.5 Fördelning av färdigdatum vid de olika scenariona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83F.6 Medellagernivå för varje linje vid vårt eget scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84F.7 Medellagernivå för varje linje vid vårt eget scenario jämfört med budgeterad nivå . . . . 84F.8 Genomsnittlig tid i system vid vårt eget scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85F.9 Maxlagernivå för varje linje vid vårt eget scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85F.10 Antal utlevererade produkter vid vårt eget scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86F.11 Översiktsjämförelse mellan vårt eget scenario och scenario 1 . . . . . . . . . . . . . . . . 87

TABELLER

3.1 Produkt/process-matrisen (Olhager 2000) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

7.1 Förväntade kapaciteter år 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Processtider för att klara produktionen i färdigställningen . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

A.1 Breddfördelning under första halvåret 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69A.2 Tjockleksfördelning under första halvåret 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

1. INLEDNING

Stålbranschen är inne i en expansiv fas som beror mycket på Kinas snabba utveckling. Detta göratt efterfrågevolymerna i framförallt Asien har ökat markant de senaste åren vilket i sin tur innebärockså mer utrymme för nya investeringar för svensk stålindustri. Kina har dock börjat investera i egnastålverk vilket har tagit över en del av marknaden för standardstål. Kina saknar dock avancerad teknikför specialstål och nischade produkter och det är här som den svenska stålindustrin lägger fokus idag. ISverige läggs över en miljard kronor årligen på forskning och utveckling av stålindustrin. Det är mycketom man jämför med resten av världen.

Finskägda Outokumpu är inget undantag vad gäller att investera i forskning och utveckling, en satsningpå cirka fem miljarder kronor på verket i Avesta signalerar om en stark tro på framtiden inom specialståloch Avesta Jernverks nisch, två meter breda stålprodukter.

1.1 Syfte

I dagsläget investerar Outokumpu i ett �ertal nya linjer på verket i Avesta. Investeringen kommeratt öka kapaciteten avsevärt i delar av produktionen. Syftet med examensarbetet är att utreda hurmaterial�ödet ska styras efter dessa investeringar för att få ett så bra �öde som möjligt.

I arbetet ingår även att identi�era eventuella problemområden som kan uppstå i och med den nyainvesteringen och förslag på lösningar på dessa.

1.2 Metod och källkritik

En kvalitativ och kvantitativ analys har gjorts för att kunna ident�era speci�ka områden att fokuserapå.

En simuleringsmodell har använts för att på ett mer gra�skt sätt kunna peka på och identi�era speci�kaproblem som kan dyka upp i och med investeringen.

Informationsinsamling har främst skett via intervjuer men även via litteratur såsom kurslitteratur,faktaböcker och artiklar aktuella för ämnet.

Vissa källor kan presentera en subjektiv syn på metoderna och tankesätten som presenteras. De in-tervjuer som gjorts lämnar utrymme för att personliga värderingar kan �nnas representerade i rap-porten.

2. FÖRETAGET OCH BAKGRUNDSBESKRIVNING

Verket i Avesta har funnits sedan ett kopparverk anlades på orten år 1642. Sedan dess har verket haftett antal olika ägare och en rad olika produkttyper. År 2004 gick verket in i �nska Outokumpukon-cernen och har idag en produktion helt inriktad på rostfria stålprodukter.(Kulturförvaltningen Avesta2008)

Outokumpu gör i dagsläget en stor investering i Avestaverket. Investeringen innebär att �era produk-tionslinjer byggs ut och en helt ny glödgnings- och betningslinje kommer att anska�as som komplementtill den linje som �nns idag. Investeringen syftar till att öka kapaciteten i Kallvalsat Brett Rrostfritt(KBR)-�ödet från dagens 450 000 ton per år till 650 000 ton per år. En sådan ökning ställer krav på attproduktionen av slabs ökas till ca 900 000 ton per år. En sådan volymökning kommer att ställa krav påde linjer som inte innefattas av investeringen och på företagets lagerhantering. Eftersom investeringeninnebär att två likadana linjer kommer att �nnas behövs det även regler för hur materialet ska styrasgenom dessa. För att få en bättre förståelse för företaget som sådant följer här en beskrivning avnuläget och det aktuella �ödet genom verket i Avesta.(Vision 2015 team members 2007)

2.1 Företaget Outokumpu

Outokumpu är ett �nskägt stålföretag som �nns representerat i över 70 länder och det är specialiceratpå att tillverka rostfria stål. Outokumpus produktion är koncentrerad till Europa och Nordamerika.(Eriksen2008)

Outokumpu har 25 procent av marknaden för rostfria stål i Europa och 8 procent av världsmark-naden. De har produktion i Finland, Sverige, Nederländerna, Storbritannien och USA.(PresentationOutokumpu 2007) Avesta Jernverk står idag för cirka 16 procent av försäljningen, cirka 22 pro-cent av slabsproduktionen och cirka 28 procent av varmbandvalsningen inom Outokumpu.(Löfgren2008)

2.1.1 Produkter

Verket i Avesta tillverkar varm- och kallvalsat stål både som band och plåt. Verket är specialiserat på atttillverka brett stål och Avesta Jernverk är ett av få verk i världen som kan tillverka stål som är två meterbrett. Det �nns många fördelar med att använda brett material istället för smalt, bland annat färresvetsfogar, färre plåtar, mindre korrosionsrisk och mindre kostnader för efterbehandling.(Sävypaino2005) I Avesta tillverkas dessutom varmband som levereras till Outokumpus verk i Nyby och Degerfors.Slabs importeras från Outokumpus verk Tornio (Finland) och SMACC (England) och slabs från Avestalevereras till verk i USA. Rostfritt stål är mycket värdefullare än vanligt stål, därför kan allt materialpå Avesta Jernverk räknas som högvärdiga produkter.(Nord 2008)

2. Företaget och bakgrundsbeskrivning 3

2.1.2 Stålsorter

Förutom standardstål tillverkar Avesta Jernverk även ett antal specialstål.

Duplex är ett austenit-ferristiskt stål som kombinerar hög hållfasthet med hög korrosionsbeständighet.Detta gör att duplexstål är mycket användbara i värmeväxlare, förvaringstankar, brandväggar påo�shore-anläggningar, utrustning till massa och pappersindustrin, rökgasrenare och avsaltningsan-läggningar. (Sävypaino 2005)

Höglegerade austenistiska (HA) stål är utvecklade för att klara miljöer som vanligt stål inte klarar av,exempelvis mycket sura miljöer. Dessa stål har mycket hög korrosionsbeständighet samtidigt som dehar bra formbarhet och svetsbarhet. Dessa stål används i processapparater inom kemiindustrin, blek-eriutrustning inom massa- och pappersindustrin, rökgasrening, avsaltning, hantering av havsvatten,värmeväxlare samt vid olje- och gasutvinning.(Sävypaino 2005)

Värmebeständiga stål (HR) är utvecklade för att klara temperaturer på runt 1000◦C. Värmebeständigtstål har bra motstånd mot högtemperaturkorrosion och har bra mekaniska egenskaper vid höga temper-aturer. Högtemperaturstål används inommetallindustrin, cementindustrin och kraftindustrin.(Sävypaino2005)


2.2 Flödet

Syftet med avsnittet är att läsaren ska få en insikt i hur �ödet genom verket fungerar för att lättarekunna följa med i analysen. För en gra�sk representation samt förklaring av huvud�ödet genom AvestaJernverk se bilaga C.

2.3 Stålverket

Stålverket i Avesta har en kapacitet på 600 000 ton rostfritt stål per år och klarar av att smälta 20charger per dygn där varje charge tar mellan 45 och 110 minuter. Stålverket tillverkar idag cirka 45procent specialstål.(Stålverksbroschyr o.å)

2.3.1 Råvarugården

På råvarugården lagras rostfritt skrot av olika sorter som ska smältas ned. Avesta Jernverk köper storamängder rostfritt skrot varje år varav cirka 85-90 procent är användbart. På råvarugården lagras cirka44 olika sorters stål och 40 olika sorters legeringar.(Stålverksbroschyr o.å)

Vid produktion blandas skrotet i korgar och det går två korgar på en charge. Skrotet förvärms sedantill cirka 300◦C innan det går in i Ljusbågsugnen, detta för att undvika explosioner när is och vat-ten expanderar till ånga. Förvärmingen sker med hjälp av avgaserna från Ljusbågsugnen, se nästaavsnitt.(Stålverksbroschyr o.å)

2.3.2 Ljusbågsugnen

Efter förvärmingen �yttas stålet in i Ljusbågsugnen, se �gur 2.1 där det värms till en temperatur på1650◦C med hjälp av två stora elektroder. Ljusbågsugnen har en e�ekt på 90 MW och energin överförstill skrotet med hjälp av de ljusbågar som bildas mellan elektroderna och skrotet.(Stålverksbroschyro.å)

Ljusbågsugnen har en kapacitet på 85-90 ton per charge och man kan göra 24 charger på ett dygn.En charge tar cirka 47 minuter att smälta och det �nns en planerad ställtid mellan chargerna på 7minuter. I dagsläget kommer man dock sällan upp till 24 charger på ett dygn utan brukar hamnapå 21-22 stycken. Detta beror till stor del på att det av olika anledningar tar för lång tid mellanchargerna.(Stålverksbroschyr o.å)

2.3.3 Konvertern

Efter smältningen går chargen in i Konvertern. I Konvertern reduceras först stålets kolhalt genom attgaser leds genom stålet och reagerar med kolet i smältan. Här tas även prover på stålet som går tilllaboratoriet för testning. Då kolet avlägsnas försvinner även en del av kromet i stålet men då ståletmåste innehålla krom återreduceras kromet tillbaka i smältan. Därefter renas smältan från svavel. IKonvertern tillsätts även andra legeringsämnen och kalk På grund av legeringarna och kalken ökas vik-ten i konvertern med fem till tio ton per smälta. Då smältan har rätt temperatur och sammansättningför�yttas chargen till Skänkugnen.(Stålverksbroschyr o.å)


Fig. 2.1: Ljusbågsugnen(Stålverksbroschyr o.å)

2.3.4 Skänkugnen

Stålet kommer till Skänkugnen för en sista justering av temperatur och analys innan gjutningen.I Skänkugnen kan stålet värmas och kylas så att exakt rätt temperatur erhålls innan den efterföl-jande Stränggjutningen. För att få en bra gjutning är temperaturstyrning viktig.(Stålverksbroschyro.å)

2.3.5 Stränggjutningen

Efter Skänkugnen går chargen in i Stränggjutningen, se �gur 2.2. Avesta är ett av de få stålverk somkan gjuta två meter brett. Gjutningen sker i två steg. Först hälls det smälta stålet i en gjutlåda.Därifrån rinner stålet ned i en kokill och när stålet fått en viss tjocklek dras stålet ut i en sträng.Gjutningen sker med en hastighet av cirka 1 meter per minut, vilket motsvarar ett stål�öde på cirka2 ton per minut. En charge tar cirka 40 - 60 minuter att gjuta.(Stålverksbroschyr o.å)

Efter gjutningen klipps strängen upp i slabs. Slabsen är mellan 7 och 11 meter långa och de får sommest väga 28 ton. Första biten av varje slabs skärs bort och skrotas. Idag är det mycket av materialetsom får skrotas på grund av problem med gjutningen.(Stålverksbroschyr o.å)

2.3.6 Slipning

En del av materialet måste slipas, se �gur 2.3. Det mesta av materialet varmslipas enbart, dock behöveren del material efterslipas eller synas och skickas då till Kallslipen.(Stålverksbroschyr o.å)

Varmslipen ligger direkt efter Stränggjutverket. Anläggningen består av två slipenheter med varderatvå grovslipmaskiner och två �nslipmaskiner. Slabset synas före och efter slipning. Genom slipen går


Fig. 2.2: Stränggjutningen(Stålverksbroschyr o.å)

slabset på en rullbana, där det först slipas på ena sidan och sedan vänds för att slipas på andra.Slipningen sker vid en temperatur av cirka 800◦C.(Stålverksbroschyr o.å)

Kallslipen består av tre slipmaskiner och en skärstation. Slipmaskinernas uppgift är att slipa materialsom ligger utanför Varmslipens begränsningar, exempelvis korta, krokiga slabs eller slabs med grovaytdefekter. En stor del av de slabs som går till kallslipen synas enbart.(Stålverksbroschyr o.å)

Fig. 2.3: Varmslipen(Stålverksbroschyr o.å)

2.4 Varmbandverket

Efter det att slabsen passerat sliphallarna läggs de i ett slabslager i väntan på att passera Varm-bandverket, se �gur 2.4. Här läggs också slabs som producerats externt från Torneå (Finland) ochSAMCC(England). Varmbandverkets syfte är att valsa ner de tjocka slabsen till en önskad tjocklek


Fig. 2.4: Varmbandverket(Andersson m�. 2004)

på den färdiga produkterna. Slabsen bearbetas i fyra steg; Stegbalksugn, Förpar, Steckelverk ochPåhaspel.(Andersson m�. 2004)

2.4.1 Stegbalksugn

Efter att ha lagrats utomhus har slabsen svalnat och för att kunna valsa dem på ett bra sätt utan attförstöra valsarna, måste de värmas upp. De läggs därför i en stegbalksugn och värms upp till 1250◦C.Denna process kan ta allt från drygt en timme upp till tio timmar. Längre än tio timmar får dock inteprocessen ta då kvalitén på stålet försämras vid för lång uppvärmning.(Andersson m�. 2004)

Stegbalksugnen har kapacitet att värma 250 ton per timme och kan ta slabs med en vikt på upp till30 ton. Längderna på slabsen kan variera mellan 2,5 och 11 meter och tjocklekarna varierar mellan 70och 250 millimeter.(Andersson m�. 2004)

2.4.2 Förpar

I Förparet valsas slabsen ner till en tjocklek på cirka 28 millimeter. Detta för att Steckelverket skakunna hantera dem. Slabsen valsas fram och tillbaka mellan fem och nio gånger. Glödgskal som bil-das på slabsen under uppvärmningen spolas bort innan slabsen åker vidare på ett transportband tillSteckelverket. Vissa stålsorter är så hårda att de behöver valsas i Förparet två gånger och dessa slipasinnan de sedan värms upp och processas en andra gång.(Andersson m�. 2004)

2.4.3 Steckelverk

I Steckelverket klipps framänden och bakänden av på slabsen för att ge en rakare kant. Slabsen valsassedan fram och tillbaka genom verket tre till nio gånger beroende på hur tjockt slutresultatet ska vara.


Slabsen byter håll genom att hasplas upp i en haspelugn. Där håller slabsen en temperatur på 1010◦Cmed hjälp av sju brännare. Detta för att kunna valsas lättare. (Andersson m�. 2004)

Steckelverket har en kapacitet på över 20 000 ton per vecka. Slabsen som lämnar verket har en tjocklekpå mellan 2 och 12,5 millimeter.(Andersson m�. 2004)

2.4.4 Påhaspel

Efter Steckelverket kyls slabsen av med hjälp av vatten och byter nu namn från slabs till band. Bandenhasplas upp i Påhaspeln till stora rullar, band, som kontrolleras, bandas, märks och körs ut på gårdenutanför för avsvalning. Först svalnar de i luften i cirka fyra timmar och sedan förs de ner i storavattenkar i cirka fyra timmar till för att kylas ytterligare.(Andersson m�. 2004)

Påhaspeln klarar rullar på en vikt upp till 30 ton och bandtemperaturerna varierar mellan 450◦C och900◦C. Bredderna på de färdiga banden varierar mellan 800 och 2100 millimeter och diametern varierarmellan 1100 och 2000 millimeter.(Andersson m�. 2004)

Varmbandverket har en teoretisk kapacitet på 1 miljon ton standardstål per år. Specialstål har ungefärsamma processtid men det är hårdare och orsakar därför oftare stopp. I praktiken har verket som mestproducerat 826 000 ton på ett år (2004). Sedan 2004 har dock ett verk i She�eld, England, som förutförsörjdes från Avesta lagts ned. Som följd av detta har varmbandverket endast producerat cirka 220 000ton under första halvåret 2008, alltså bara drygt hälften av sin möjliga kapacitet.(Ebervik 2008)

2.5 KBR-�ödet

KBR-�ödet innefattar Bredbandverket och Färdigställningen som presenteras nedan. I �gur 2.5 servi vilka processer som sker inom KBR-�ödet. För mer detaljer om varje linje se sammanställning avschemaläggning och specialfall i bilaga B.

Fig. 2.5: Illustration av KBR-�ödet(Sävypaino 2005)


2.6 Bredbandverk

För att få bort rester från slipning och valsning glödgas och betas banden. För att få en �nare ytapå stålet kan det även kallvalsas. Bredbandverket består av två linjer, en glödgning och betningslinje(Linje 76) och en kallvals (Z-high). (Hera 2005)

Linje 76 är en kontinuerlig glödgnings- och betningslinje, se �gur 2.6. Här hamnar de band som svalnatute på gården och blir glödgade, blästrade och betade. Banden kan passera Linje 76 en eller två gånger.De som passerar en gång kallas varmvalsade och de som går igenom två gånger kallas kallvalsade. Desom blir kallvalsade går igenom Z-high, som är en kallvals och sedan tillbaka till Linje 76. Detta för attstålet ska få rätt mekaniska egenskaper utan att förstöra den �na yta som Kallvalsningen ger. EfterLinje 76 transporteras banden till Färdigställningen för att bli plåt eller färdiga band.

2.6.1 Linje 76

Linje 76 besår av fem steg: Inlopp, Glödgugn med kyl, Skalbrytning och blästring, Betning och Utloppmed syning och Provtagning.(Hera 2005) Linje 76 har en kapacitet på 12 000 - 13 000 ton per år.

Fig. 2.6: Linje 76(Hera 2005)

Ingångsdel med driftstation

Här kommer banden från Varmbandverket in och svetsas ihop till ett enda kontinuerligt band genomlinjen. För att hinna svetsa ihop banden utan att stanna linjen �nns horisontella magasin som fungerarsom en bu�ert. Det �nns dessutom två påhasplar för att kunna arbeta med ett band medan ett annatförbereds för svetsning. Detta är också praktiskt då band som kräver dragända körs, då det band somfungerar som dragända inte behöver �yttas mellan varje ordinarie band.(Hera 2005)

Glödgugn med kyl

Här värms bandet upp till en temperatur på 1200◦C för att ge det rätt mekaniska egenskaper genomlinjen. Efter att ha värmts upp kyls bandet av med hjälp av luft och vatten. Kylningen tar endastnågon minut.(Hera 2005)


Skalbrytning och blästring

I Skalbrytningen sträcks bandet ut med cirka 0,3 procent. Detta är för att det glödgskal som bildatsunder glödgningen och varmvalsningen ska brytas upp och lossna. Det ökar materialets sträckgränsoch gör det planare. Efter detta bearbetas ytan med stålsand som ger bandet en �n yta, så kalladblästrad yta.(Hera 2005)

Betning

Bandet betas sedan i två steg. Det första steget behandlar bandet elektrolytiskt och det andra sprayaren blandning av �uorvätessyra och salpetersyra på det. Efter detta sprayas vatten på bandet för attfå bort alla eventuella syrarester innan bandet slutligen torkas med varm luft.(Hera 2005)

Utgångsdel med syning och provtagning

Från varje band tas här ett prov för att säkerställa kvalitet och övriga krav som kunder ställt. Härsynar man även bandet för att upptäcka eventuella skador på ytan. Dessa dokumenteras för att mansenare ska kunna bestämma om bandet kan skickas till kund eller inte.(Hera 2005)

2.6.2 Kallvalsning

Z-high är ett kallvalsverk och hit kommer cirka 25 procent av de band som första gången passeratLinje 76, se �gur 2.7. Till Z-high kommer banden för att valsas tunnare än vad Varmbandverket klararav, ända ner till 2 millimeter. Banden valsas dessutom med speciella valsar som ger dem en väldigt�n yta. Banden kommer från Linje 76:s utlager och hasplas upp på Z-high:s inlopp och efter det drasbandet genom linjen och hasplas upp på andra sidan. Sedan kör man bandet fram och tillbaka genomvalsen tills önskad tjocklek uppnås. Banden läggs sedan tillbaka i lagret för att transporteras till Linje76:s inlopp för att processas ytterligare en gång. Z-high har en kapacitet på upp till 4000 ton per veckamen kör vanligtvis cirka 2500 ton per vecka.(Hera 2005)

Efter kallvalsningen måste stålet glödgas och betas igen. Det �nns två sorters kallvalsade ytor: 2Boch 2E. Dessa kallvalsas på samma sätt men de behandlas olika i Linje 76 efter valsningen. För 2B,som är den �nare ytan, stängs slungan före betningen av vilket gör att stålet behåller sin �na yta.Specialstålet, 2E, är dock svårare att beta och där behövs därför slungan. Det går alltså inte att göraspecialstål med ytan 2B i dagsläget, det är dock något som man experimenterar med och hoppas påatt kunna tillverka i framtiden.(Hera 2005)

2.7 Färdigställningen

I Färdigställningen klipps och packas produkterna för leverans till kund, se �gur 2.8. Man har iFärdigställningen möjlighet att klippa upp banden till plåtar och även göra mindre band om kun-den efterfrågar detta. Plåtarna kan synas och klippas i en precisionsklipp för att möta höga krav påprecision, om sådana krav �nns från kund. Efter Färdigställningen levereras materialet till Terminalenför distribution.(Hera 2005)


Fig. 2.7: Z-high(Hera 2005)

2.7.1 Linje 2000

Linje 2000 är en klipplinje som kan kantklippa och längdklippa band till både kortare färdiga band ochtill plåt, se �gur 2.8. Linje 2000 klipper tjocklekar mellan 1,5 och 8,5 millimeter. Bredderna varierarmellan 0,8 meter och två meter. Linje 2000 har tre olika moment. Det första kantskär materialet ochbestämmer alltså den slutliga bredden. I moment två riktas materialet för att få bort spänningar urplåten så att den blir riktigt plan. Efter det momentet skyddas materialet genom att ett papper ellerplast läggs på plåten i det tredje momentet klipps bandet i den längd som är beställt från kund. Linje2000 kan klippa i längder från en meter och uppåt. När dessa moment är klara förs det material somska bli plåt till en emballeringssträcka via ett transportband och läggs på bolster och emballeras. Detmaterial som blir färdiga band tas ur linjen och förs med truck till packningslinjerna för band. Linje 2000har en kapacitet på cirka 2500 - 3000 ton per vecka lite beroende på vilket material som körs. Band gårfortare att köra än plåt och ju tjockare materialet är desto kortare är processtiden.(Hera 2005)

2.7.2 Linje 13

Linje 13 är en klipplinje som klipper upp band till plåt. Linje 13 kan inte kantklippa vilket gör att bandsom går genom linjen till största del kommer från Slittern (se avsnitt 2.7.3) där de blivit kantskurna.I vissa fall kan band säljas med råkant och går då direkt in från Linje 76 till Linje 13. Linje 13hanterar band med en tjocklek mellan 4 och 13 millimeter. Bredderna varierar mellan 800 och 2100millimeter. Före Linje 13 �nns ett lager där det ligger material som är tillgängligt för kunder att gåin och beställa via egna datasystem. Detta gör att man kan erbjuda väldigt korta leveranstider och en�exibel beställningsmängd.(Hera 2005)

Linje 2000 och linje 13 sitter ihop och delar förpackningslinje för plåt.(Hera 2005)


Fig. 2.8: Linje 2000 och Linje 13

2.7.3 Slittern

Slittern följer efter Linje 76, se �gur 2.9, och här processas band som har en tjocklek på mellan 2,9och 12,5 millimeter. Banden som processas i Slittern är dock oftast tjockare än 4,5 millimeter. Slitternkan hantera bredder på mellan 800 och 2100 millimeter. Här kan banden antingen klippas upp pålängden i upp till nio kortare band, delas på bredden i mindre rimpor, eller kantskäras för att blismalare. Vanligast är att de enbart kantskärs. Provning sker i början och slutet av linjen efter behovoch banden synas för att upptäcka eventuella fel. Efter Slittern kan banden antingen gå direkt tillpackning som färdiga band, eller så blir de uppklippta till plåt i Linje 13.(Hera 2005)

Fig. 2.9: Slittern

2.7.4 Precisionsklipplinjen och Bockkranen

Precisionsklipplinjen används för kunder med speciellt höga krav på toleranser vad gäller bredd, längdoch yta och hit kommer plåt från Linje 13 och Linje 2000. I anslutning till Precisionsklipplinjenstår Bockkranen, se �gur 2.10. Det är en vakumlyft som lyfter enskilda plåtar så att man kan synaplåten från alla håll. Detta görs framförallt om det har blivit en avvikelse i föregående linjer och enutvärdering sker om huruvida plåten ska godkännas. Precisionsklipplinjen används framförallt för extrasyning av plåten och man har inhyrda oberoende observatörer för att syna plåt med höga krav frånkund.(Hera 2005)


Fig. 2.10: Precisionsklippen


Projekt 2015

Outokumpu genomför en av de största industriinvesteringarna i svensk historia på Avesta Jernverk.Målet är att öka kapaciteten för att kunna konkurrera på de asiatiska marknaderna. För att kunna ökakapaciteten ska Outokumpu bygga en sliplinje, en glödgnings- och betningslinje samt utföra upprust-ningar på en rad olika linjer genom �ödet. Stålverket kommer även att utrustas med en ny konverter.Dessa investeringar planeras att vara klara 2012 och sedan är en treårig inkörningsperiod planeradinnan den förväntade kapaciteten ska ha uppnåtts. (Vision 2015 team members 2007)

2.7.5 Om projektet

Projekt 2015 startades under hösten 2006 och är en del av ett större investeringsprogram som syftartill att öka Outokumpus produktion. Sammanlagt investerar företaget cirka 5 miljarder kronor för attöka sin produktionskapacitet vid Avesta Jernverk under de närmaste åren. Målet är att Avesta ska blicentret för specialstål inom Outokumpu. Enligt prognoser kommer efterfrågan på specialstål att ökatill 220 000 ton per år till år 2012, vilket med dagens kapacitet inte skulle lämna något utrymme förden andra kritiska produktgruppen i Avesta, nämligen två meter brett standardstål.(Vision 2015 teammembers 2007)

Projekt 2015 har identi�erat två trånga sektorer i produktionen idag: Linje 76 med Z-high och Stålver-ket. Därför krävs investeringar i dessa linjer för att kunna öka kapaciteten tillräckligt mycket för attkunna följa marknaden. Även investeringar i en ny sliplinje ska göras för att hinna med Stålverketsökade produktion.(Vision 2015 team members 2007)

En del av projektet är att integrera försörjningskedjan genom att exempelvis införa ett genemsamtIT-system på hela verket. En av målsättningarna är att alla anställda ska tänka på projekt 2015 som"`vårt projekt"' istället för att skapa en "`vi och dom"'känsla.(Öhnfeldt 2008)

2.7.6 Den nya sliplinjen

Stålverket kommer att utökas med en ny slip som både kan varm- och kallslipa. Den varmslipanläggningsom �nns idag är gammal och går ofta sönder. Den nya linjen ska fungera som ett stöd till den be�ntligasliplinjen. Målet med den nya sliplinjen är att den helt ska kunna ersätta den be�ntliga kallslipen, mendetta är osäkert om det kommer att kunna genomföras i praktiken.(Söderström 2008)

2.7.7 Den nya AP-linjen

För att öka produktionen kommer en ny glödgnings- och betningslinje att byggas. Den nya linjen skabyggas i en egen byggnad söder om Terminalen på verksområdet se bilaga C. Linjen kommer att hasex ugnskroppar och 100 meter betsträcka, jämfört med fyra ugnskroppar och 42 meter i Linje 76.Linjen kommer även att utrustas med en kantklipp vilket gör att band kan skäras till och färdigställasdirekt i linjen. Det �nns även möjlighet att klippa banden på längden.(Söderström 2008)

Den längre ugnsträckan omöjliggör bruket av dragändor. Det innebär att dragändor måste klippas avföre linjen om kallvalsat material ska köras. Detta kommer att kräva en investering i en klipp men denextra operationen kommer dock inte att ta mycket tid i anspråk.(Söderström 2008)

Annars kommer den nya glödgningen och betningen gå till på samma sätt som i Linje 76, inklusiveschemaläggningsprinciperna. Den längre ugnen, bättre slungan och längre betsträckan gör dock attden nya linjen är mer lämpad för specialstål som behöver längre betning än vad Linje 76 klarar av.


Den längre betsträckan ger även möjlighet att experimentera med nya produkter, där dagens betninghar varit en begränsning, exempelvis specialstål med 2B-yta.(Söderström 2008)

Kapacitet

Den nya linjen kommer att öka den totala glödgnings- och betningskapaciteten på verket med cirka650 000 ton per år. Den kommer även att kunna minska trycket på Färdigställningen genom att denslutför band direkt i linjen vilket gör att Färdigställningen kan fokusera på plåtklippningen.(Söderström2008)

Den ökade betningskapaciteten kommer att ställa högre krav på Varmbandverket som idag har enkapacitet på cirka 790 000 ton per år, men som kommer vara att tvunget att öka kapaciteten till över900 000 ton per år för att målsättningen ska kunna hållas.(Söderström 2008)

2.7.8 Produktion

Den ökade kapaciteten i betningen kommer att resultera i att alla andra linjer blir trånga sektorer. Det�nns ingen av de andra linjerna som kan hålla samma kapacitet som de båda AP-linjerna. De mestakritiska ställena är Varmbandverket, där allt material måste passera, och Färdigställningen som kom-mer att processa mycket mer plåt vilket tar mer tid att hantera än band. Det gör att Färdigställningeninte kan producera på maxfart.(Söderström 2008)

2.7.9 Marknad

Avesta Jernverk har under 2008 upplevt en orderbrist som har gjort att produktionen har gått på halv-fart. Det vanligaste svaret då man frågar efter problem på de olika produktionslinjerna är material- ochorderbrist. Detta förväntas dock ändras inom de närmaste åren då en ökad efterfrågan på nischade pro-dukter såsom två meter brett stål och specialstål till framför allt Asien ska säkra kapacitetutnyttjandetpå verket.(Löfgren 2008)

3. TEORETISK REFERENSRAM

I det här avsnittet presenteras den teori som resten av rapporten grundar sig på

3.1 Lean Production och Just-In-Time

Lean Production är även känt som The Toyota Production System och handlar om resurssnålt före-tagande. Det har visat sig vara ett framgångsrikt sätt att driva företag på för Toyota och är nuett tankesätt som spridit sig över hela världen. Lean och Just-In-Time är inget dataprogram utanen �loso� som hela företaget ska arbeta efter, från ledning till verkstadsgolvet. Just detta krav påengagemang från samtliga anställda är en av de saker som är unikt med den här �loso�n. Denfungerar helt enkelt inte om inte alla arbetar efter den, men när den fungerar kan många fördelaruppnås.(Grady 1990)

Lean går ut på att identi�era slöserier och eliminera dessa. Med slöseri menas alla aktiviteter ochresurser förknippade med en produkt som inte är nödvändiga för att skapa värde. Man har identi�eratåtta former av slöseri och dessa är:

• Transport av produkter

• Väntan

• Överproduktion

• Överarbetning

• Lager

• För�yttning av personal

• Kassation

• Outnyttjad kreativitet hos personalen (Lean Enterprise Institute 2008)

Just-In-Time, eller JIT, är en del av Lean och syftar till att producera rätt produkt i rätt tid (varkenför tidigt eller för sent), av rätt mängd, på rätt plats, av rätt kvalitet och till rätt pris. JIT är ett såkallat "`dragande"' system, pull-system, och går därför ut på att all produktion ska ske mot kundorderdär kunden "`drar"' en produkt genom systemet.(Grady 1990)

3.1.1 De fem basprinciperna för Lean production

Syftet med Lean production kan sammanfattas i följande fem principer:

1. De�niera kundnyttan med produkten. Lean menar att ett företag alltid ska vara kundorienteratoch att det slutgiltiga värdet alltid ska sättas av kunden. Alla processer och funktioner som inte

3. Teoretisk referensram 17

är värdefulla för kunden ska skalas bort så att produkten enbart är det som kunden vill ha viden viss tidpunkt till ett visst pris. (Lean Enterprise Institute 2008)

Kunden ska också användas i utbildningssyfte då en bra kontakt med kund ger fortlöpandeinformation om vad marknaden vill och inte vill ha för typ av produkter. En bra kontakt medkund ger ett ökat förtroende och man kan uppnå en regelbundenhet i beställningar i god tid somminskar överbeställning, förseningar och missförstånd.(Grady 1990)

2. Identi�era värde�ödet för varje produkt eller process. Den här delen syftar till att identi�era�ödet för alla olika produkter, vilka processer som ingår och hur produkterna rör sig mellandessa. Man kan då se hur mycket tid produkterna be�nner sig i värdeökande aktiviteter ochkan på så vis identi�era punkter i �ödet där mycket tid går åt som dötid utan värdeökning, tillexempel i lager. Dessa punkter ska man sedan inrikta sig på och arbeta med för att försöka kortatiden för dessa aktiviteter.(Lean Enterprise Institute 2008)

3. Kontinuerligt �öde utan avbrott. Den tredje principen handlar om att få upp ett jämt �ödegenom produktionen där man ska eliminera onödiga avbrott och avvikelser. Det kan handla omatt försöka tillverka i mindre batcher så att lagertiderna minskar och efterföljande maskiner intemåste invänta att batcher ska köras klart. Det �nns en rad olika metoder att uppnå ett jämnt�öde. Man kan till exempel använda en metod som heter 5S, där s:en står för: sortera, struktur-era, städa, standardisera och självdiciplin.

Metoden går i korthet ut på att rensa upp i verksamheten, städa bort allt som inte användsoch som är trasigt, märka upp saker och lägga dem på genomtänkta ställen, skapa rutiner för attordningen ska säkerställas framöver och arbeta med att moralen för att följa dessa rutiner skabibehållas. Andra metoder syftar till att reducera ställtider och att producera i enstycks�ödenför att minska de uppehåll som stora batcher kan innebära.(Lean Enterprise Institute 2008)

4. Kundorderstyrning med Pull-system. Pull-system går ut på att enbart producera det som kundenhar beställt och alltså att inte producera mot lager. Lean strävar efter att alltid producera motkundorder och att inte binda upp resurser och kapital i produkter som inte garanterar försäljning.JIT är ett pull-tankesätt som just arbetar med att enbart producera i den tidpunkt då kunderefterfrågar en produkt.

Takttid är en annan variant där man dividerar tillgänglig produktionstid med efterfrågan ochpå så vis få ut en takt hur ofta en viss produkt ska vara färdig. (Lean Enterprise Institute 2008)Kanban är ytterligare en variant. Den går ut på att man har bingar, eller liknande, med olikaprodukter där ett kort, som markerar återfyllingsnivån, �nns placerat i bingen. När utplock harskett så att man har nått ner till kortet lämnas detta till den föregående linjen och detta kortsätter igång produktion av den speci�ka produkten i den mängd som kortet anger. På så visskapas ett dragande system genom �ödet och detta bidrar till att minska onödiga säkerhetslageroch överproduktion.(Grady 1990)

5. Ständiga förbättringar i strävan efter perfektion. Lean menar att man aldrig ska vara nöjd somföretag utan att det alltid �nns utrymme för förbättringar. Detta behöver nödvändigtvis inteinnebära stora omorganisationer och dylikt, utan kan vara resultat av en förändring i efterfrå-gan som gör att takten behöver ändras, ställtider förbättras eller liknande. (Lean EnterpriseInstitute 2008)

Kaizen betyder ständig förbättring och är därför en �loso� som syftar till att hjälpa till vidimplementeringen av Lean men även att underhålla den. Kaizen syftar till att bygga upp enrutin om värdefullt informationsutbyte mellan alla involverade i �ödet. I Kaizen �nns riktlinjerför hur olika förbättringsgrupper ska utformas, vilka som ska ingå, hur de ska trä�as och så


vidare. (Ortiz 2006) Leans grund�loso� är att minska olika typer av slöseri och det är därförviktigt att kontinuerligt försöka identi�era dessa olika typer av slöseri och eliminera dem.(LeanEnterprise Institute 2008)

3.1.2 De fyra grundpelarna inom Just In Time

JIT är en �loso� med följande fyra grundpelare:

1. Angrip de primära problemen. Istället för att dölja problem med tillfälliga insatser ska man gåtill kärnan och försöka identi�era varför någonting inte fungerar och åtgärda det. Exempelvis omman får ut otillfredsställande kvalitet på sina produkter så är inte lösningen att producera meroch kassera de produkter som är dåliga och på så sätt tillfredsställa efterfrågan. Istället bör mangå igenom �ödet tills man hittar var det går snett och lösa det där, genom att till exempel bytaut en maskin, ändra processen eller dylikt.(Grady 1990)

2. Eliminera slöseri. Eliminera alla aktiviteter som inte tillför något värde till produkten. Det kanvara aktiviteter som lagerhållning och ställtider, men även funktioner på produkten som egentli-gen inte efterfrågas av kunden.(Grady 1990)

Här ingår också att inventera lager så att man inte riskerar att produkter behöver kasserasför att de har blivit för gamla. På senare tid har även slöseri med anställdas kreativitet hamnatunder den här punkten och det syftar till att man ska ta vara på den värdefulla expertis som�nns på fabriksgolvet.(Grady 1990)

3. Sträva efter enkelhet. Försök att gruppera olika produkter i familjer och ställ maskiner i en sådanordning att de följer en enkel processväg genom �ödet. Detta för att olika stationer ska kunnakommunicera med varandra. Idealet är att ha en så kallad U-formad lina (se �gur 3.1) så attinlopp och utlopp enkelt kan kommunicera med varandra och avstånden mellan de olika linjernakortas.(Grady 1990)

4. Utveckla system som upptäcker problem. Som tidigare nämnts syftar JIT till att lyfta fram prob-lemen och att hantera dem och därför är det viktigt att arbeta med system som upptäcker dem.Har man till exempel problem med en �askhals, eller trång sektor, så är det viktigt att lösa detproblemet långsiktigt.(Grady 1990)

På kort sikt kan avancerade schemaläggningar och en minskad produkt�ora lösa ett akut problemmen på lång sikt så �nns fortfarande problemet kvar. Om man istället löser ett problem genomatt öka kapaciteten med hjälp av en extra maskin eller en bättre sådan, så kan lösningen blikostsam på kort sikt men lönande på längre sikt och ge en ökad e�ektivitet.(Grady 1990)

3.1.3 Fördelar med Lean och Just In Time

Fördelarna och möjligheterna med ett resurssnålt företagande är oändliga. Vissa företag har till ex-empel fördubblat sin försäljning, halverat ledtider. Några tydliga fördelar som införandet av Lean ochJIT på olika företag har visat är:

• Reducerade ledtider

• Reducerat behov av fabriks- och/eller lageryta

• Reducerad kapitalbindning såväl i råmaterial, inköpslager, produkter i arbete (PIA) och slutpro-dukter


Fig. 3.1: U-formad lina

• Ökat resursutnyttjande

• Ökad produktivitet, arbetslust och moral hos anställda

• Reducerade administrationskostnader (Lean Enterprise Institute 2008)

• Minskade ställtider

• Minskade kassationer

• Ökad kvalitet

• Ökad försäljning (Grady 1990)

3.2 Lager

Även om Lean production förespråkar lagerlös produktion så uppstår det alltid lager av olika an-ledningar och någon form av lagerhållning kommer alltid att vara nödvändig. Detta oavsett om mantillverkar mot lager eller mot kundorder. Huvudsyftet med lager är att utgöra en säkerhet för olika prob-lem och situationer som kan uppkomma i �ödet. Det kan till exempel vara skillnader i kapacitet hos olikamaskiner i �ödet, osäkerhet i efterfrågan eller osäkerhet i ledtid. (Lumsden 2006, Olhager 2000)

3.2.1 Just In Time och lager

JIT-�loso�ns första mål om att angripa de fundamentala problemen innefattar bland annat lager påett sådant sätt som illustreras i �gur 3.2.

Här representeras lagernivån av vattennivån. De klippor som �nns under vattenivån representerar deproblem som �nns i företaget vilket innebär att en hög vattennivå döljer många av problemen, tillexempel stora variationer i efterfrågan. Höga lager, allstå hög vattennivå binder dock upp mycketkapital. Detta strider mot JIT-�loso�n om att minska slöseri och att hålla låga lagernivåer. Det somhänder när vattennivån, alltså lagernivån, sänks är att problemen blir exponerade och måste hanteras.


Fig. 3.2: Just In Time om lagernivåer, fritt efter(Grady 1990)

Detta menar JIT-�loso�n lönar sig på längre sikt än om man håller höga lager som en säkerhet motproblemen. En västerländsk lösning på problem med en otillförlitlig maskin skulle kunna vara att hållaett bu�ertlager före nästa maskin i �ödet, för att på så sätt täcka upp för osäkerhet i leverans från denotillförlitliga maskinen, alltså höja vattennivån. JIT-�loso�n hade hanterat ett sådant problem medatt angripa problemet med den otillförlitliga maskinen och söka en lösning på hur man kan få den mertillförlitligt. Det kan till exempel vara att systematiskt underhålla den eller att helt byta ut den. På såvis skulle bu�ertlagret helt eller delvis kunna elimineras och PIA minskas. Efter att detta har gjortsskulle vattennivån sänkas ytterligare tills att nästa problem exponerats och sedan skulle detta problemhanterats det på samma sätt.(Grady 1990)

3.2.2 Typer av lager

Det �nns många olika typer av lager. De lager som kommer att hanteras i den här rapporten Presenterasi det här avsnittet.

Mellanlager

Mellanlager, se �gur 3.3, är lager före och efter produktionslinjer vars enda syfte är att fungera som enbu�ert för de olika linjerna. Det kan till exempel behövas därför att produktionslinjerna schemaläggsolika och att de därför behöver en viss mängd produkter i lager före för att kunna göra en fungerandekörplan. Det är med andra ord inte säkert att det som blivit processat i produktionslinjen kan körasdirekt i efterföljande produktionslinje och därför är ett lager nödvändigt tills processning blir möjligt.Lager efter linje kan antingen fungera som nästa produktionslinjes inlager eller vara ett lager därprodukter väntar på att bli transporterade till ett annat lager.(Olhager 2000)

Färdigvarulager

Färdigvarulager, se �gur 3.4, är lager där de färdiga produkterna ligger och väntar på att bli utlever-erade mot bestämda kundorder. Detta är ett lager som generellt bör hållas så lågt som möjligt då detoftast enbart binder kapital och inte kommer att tillföra någon värdeökning för företaget.(Lumsden2006, Olhager 2000)


Fig. 3.3: Mellanlager, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

Fig. 3.4: Färdigvarulager, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

Styrda lager

Ett styrt lager, se �gur 3.5, fungerar som ett lager där kunder själva kan gå in och köpa produkter medmycket kort leveranstid. Denna typ av lager kan fysiskt ligga överallt i kedjan där företaget vill skapa enkundorderpunkt. Detta kan vara motiverat om företaget vill korta sina ledtider och på så vis erbjuda enbättre leveransservice i form av kort leveranstid. Denna lösning innebär dock en hög kapitalbindningoch kräver en övervägning från företagets sida om huruvida låga lager eller hög leveransservice skaprioriteras.(Enegren 2008)

En annan typ av styrt lager är leverantörsstyrt lager. Det innebär att leverantören är ansvarig för attkundens inlager ska hålla en önskad nivå. Leverantören äger lagret och står därför för alla lagerhåll-ningskostnader. Fördelen är att leverantören kan optimera sina leveranser vad gäller mängd och typav produkt och kan då underlätta sin egen produktionsplanering och spara pengar på onödiga trans-porter. Detta kräver dock att kund och leverantör är villiga att utbyta information med varandra som


i vissa fall kan vara känslig. Detta är något som dessa får ta ställning till om huruvida det är viktigareatt hålla information kon�dentiell eller att e�ektivisera lagren.(Valentini,Zavanella 2003)

Fig. 3.5: Styrt lager, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

3.2.3 Kostnader förknippade med lager

Det �nns en rad olika kostnader förknippade med lagerhållning. Följande är de som är främst förknip-pade med den typ av lager som behandlas i rapporten.

Lagerhållningskostnad

Det är de kostnader som direkt påförs en speci�k produkt för att hålla denna i lager. Det är framföralltkapitalbindning men även kostnader för kassation, hantering, hyra, försäkringar och så vidare. Lager-hållningskostnaden beräknas som värdet på produkten i det aktuella lagret multiplicerat med en lager-hållningsränta. Denna ränta sätts beroende på produktens storlek, värde och så vidare och kan varieramellan ungefär 15 och 40 procent. Vanligast är att den ligger runt 20-30 procent. (Olhager 2000)

Bristkostnad

Bristkostnad är svårt att de�niera exakt men det är den kostnad eller de kostnader som uppstår nären produkt inte är på rätt plats vid rätt tid i rätt mängd och av rätt kvalitet. Det kan till exempelvara den kostnad som uppstår när en maskin måste stanna för materialbrist eller att man förlorar enkund på grund av leveransförseningar. (Olhager 2000)

3.3 Produktionsprocesser och kundorderpunkt

Hur ett företag är utformat är bland annat baserat på vilken produkt man tillverkar, vilken mark-nad man riktar sig till och hur företagets produktionsstrategi ser ut. Utformning kan till exempelhandla om hur företagets utrustning ska placeras i �ödet och var verksamheten ska förläggas ge-ogra�skt. Huvudsyftet är dock att uppnå maximalt kapacitetsutnyttjande med hög �exibilitet ochkorta genomloppstider.(Olhager 2000)


3.3.1 Olika typer av produktionsprocesser

Det �nns fem grundtyper av produktionsprocesser som ett företag kan arbeta efter:

• Fast position

• Funktionell verkstad

• Flödesgrupp

• Lina

• Kontinuerlig tillverkning(Olhager 2000)

Fast position

Fast position används vid produktion av stora objekt i låga volymer. Här produceras ofta stora delarav produkten direkt på plats hos kund och varje produkt är enskilt anpassad efter kundens önskemål.Denna typ av produktion kräver ofta stora projekt, vilket innebär mycket planering och långa ledtider.Exempel på produkter som tillverkas enligt fast position är fartyg, hus och broar.(Olhager 2000)

Funktionell verkstad

Denna typ av produktionsprocess är maskinorienterad, vilket innebär att maskiner med liknande syfteplaceras på samma avdelning. Det kan till exempel resultera i en måleriavdelning, en klippavdelningoch en packningsavdelning. Detta gör att man kan behandla många olika typer av produkter medvarierande operationstider och operationsvägar. Nackdelen är att det kan skapas komplexa �ödeneftersom produkterna kan röra sig mellan avdelningar och maskiner på många olika sätt. Funktionellverkstad används främst vid låga volymer med ett brett produktutbud, till exempel vid tillverkningav tunga maskiner såsom tillverkningsmaskiner.(Olhager 2000)

Flödesgrupp

Flödesgrupp är motsatsen till funktionell verkstad och är alltså produktorienterad istället för maski-norienterad. Det innebär att maskinerna placeras efter den ordning produkterna tillverkas. Detta föratt skapa ett enklare �öde och minska transportsträckorna. Här tillverkar man höga volymer men medett litet variationsutbud. Produkter som hamnar inom den här typen av produktionsprocess är tillexempel truckar.(Olhager 2000)

Lina

Lina används för produkter som har en jämn och hög efterfrågan över en lång tid. Här är utbudetav produkt�oran relativt lågt och de maskiner som används är speciellt utformade för att producerajust den här typen av produkt/produkter. Maskinerna är ofta direkt anslutna till varandra och på såvis elimineras mellanlager helt eller delvis. Lina används �itigt i en taktbaserad produktion där mangrupperar maskiner som gör samma sak genom hela �ödet. Varje grupp utformas för att ha sammakapacitet och på så vis kan tillverkningen hålla samma takt och lagren hållas på en jämn nivå. Inomden här typen av produktionsprocess hamnar produkter som godis, bilar och mobiltelefoner.(Olhager2000)


Tab. 3.1: Produkt/process-matrisen (Olhager 2000)Processtyp\Produkttyp I. låg volym,

ej standard,en-styck

II. låg volym,många pro-dukter

III. högvolym, fåstora pro-dukter

IV. högvolym,standard,dagligvara

I. Fast position FartygII. Funktionell verkstad Tung

utrustningIII. Flödesgrupper TruckarIV. Lina MikrovågsugnarV. Kontinuerlig tillverkn-

ingOlja

Kontinuerlig tillverkning

Inom kontinuerlig tillverkning mäter man inte produkter i styck, utan i meter, liter, ton eller liknande.Tillverkningen sker i stora volymer av ofta lågvärdiga varor där den stora investeringen ligger i storaoch dyra maskiner. Ett införande av en produkt kan innebära att en helt ny masikn måste införska�asdå maskinerna som används ofta är helt utformade för en speci�k produkt och inta kan användas tillandra produkter. Tillverkningen fokuserar oftast på en typ av industri, till expempel papper, menprodukterna kan däremot ofta erbjudas i många olika dimensioner och varianter. Inom kontinuerligtillverkning åter�nns också metallindustrin och oljeindustrin.(Olhager 2000)

Sammantaget �nns de olika produktionsprocesserna återskapade i en produkt/process-matris, se tabell3.1.

Kundorderpunkten

Kundorderpunkten är den punkt där ett företag övergår från att producera mot lager till att produceramot kundorder. Den är förlagd på olika ställen beroende på vilken typ av produkt som tillverkas. Mankan generellt säga att ju mer en kund har att säga till om vad gäller utformningen av en produkt,desto längre bak i kedjan är kundorderpunkten förlagd. Detta illustreras av �gur 3.6.

Man kan till exempel se att ett företag som har kontinuerlig tillverkning oftast har en kundorderpunktsom ligger efter slutlagret, medan ett företag som arbetar efter fast position har en kundorderpunktföre konstruktion och inköp. (Olhager 2000)

3.4 Logistiksystemet

Här nedan presenteras ytterligare några centrala delar inom logistiksystemet som kommer att behand-las i den här rapporten.

Ett funktionsorienterat företag kontra ett processorienterat företag

Det �nns en kon�ikt mellan att ha e�ektiva funktioner(till exempel avdelningar) och att ha e�ektivaprocesser i ett företag. Det som är bra för hela processen kan innebära att en viss funktion kan bli


Fig. 3.6: Kundorderpunktens placering beroende på typ av produktionsprocess(Olhager 2000)

lidande och motsvarande kan optimering för varje enskild funktion skilja sig, och gör oftast, från detoptimala för hela processen.(Aronsson m�. 2004)

Ett funktionsorienterat företag är ett företag där varje enskild avdelning, maskin eller annan funktionarbetar utefter egna mål om till exempel kostnadse�ektivisering och maximalt utnyttjande av sinaresurser. Detta gör att man arbetar som ett enskilt företag där avdelningen före är leverantör ochavdelningen efter är kund, utan något närmare samarbete. Det här är det klassiska sättet att arbetapå inom ett företag.(Aronsson m�. 2004)

Detta arbetssätt kan dock innebära en rad problem. Bland annat är mellanlager vanligt mellan funk-tionerna och dessa tenderar att bli onödigt höga då varje avdelning ser till att ha en extra bu�ert föratt gardera sig mot störningar och eventuellt medföljande "`negativa"' si�ror. Eftersom att ingen bliransvarig för helheten i företaget tenderar också ansvaret för en produkt att sluta i det ögonblicket denöverlämnas till nästa avdelning. Detta ökar risken för att produkter till expempel försvinner eller fårfel information. Ett funktionstänkande skapar dessutom en slags konkurrens mellan avdelningarna därföretagets bästa kommer i skymundan till fördel för att enskilda avdelningar exempelvis håller sin egenbeläggning så hög som möjligt.(Aronsson m�. 2004)

Motsatsen till ett funktionsorienterat företag är ett processorienterat företag där man fortfarandehar kvar enskilda funktioner men mellanlagren helt eller delvis har eliminerats. Istället för att se sigsjälva som enskilda företag fokuserar alla funktioner på en gemensam synlig slutkund. Budgetmålen ärgemensamma för hela företaget och lager räknas i totallager över hela �ödet. Istället för att optimera förvarje enskild funktion eller en enskild produkt, optimeras hela �ödet och alltså hela företaget. Figur3.7 är en illustration av skillnaden mellan ett funktionsorienterat företag och ett processorienteratföretag.(Aronsson m�. 2004)

Utveckling av en integrerad försörjningskedja

Under 1990-talet gjordes ett försök med att få företag att gå över från funktionsorienterade till pro-cessorienterade. Utfallet blev att företagen i snitt reducerade sina ledtider med 43 procent, ökadeproduktiviteten med 39 procent och ökade vinstmarginalen med 8 procent.(Aronsson m�. 2004)

Man har identi�erat fyra steg i processen att utvecklas från ett funktionsorienterat företag till ettprocessorienterat företag. Dessa illustreras i �g 3.8.

Det som kännetecknar ett företag som be�nner sig på den första nivån, alltså utgångsläget, är:


Fig. 3.7: Skillnaden mellan ett funktionsorienterat företag och ett processorienterat företag, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

Fig. 3.8: Utvecklingen av en integrerad försörjningskedja, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

• Lager �nns på �era ställen inom företaget på grund av bristande integration.

• Varje avdelning har sitt eget informations- och styrsystem.

• Olika avdelningar styr varsin del av �ödet, ofta med "`vattentäta skott"' eller "`murar"' mellansig.

• Planeringshoristonten är kort, beteendet reaktivt (reagerar på impulser).


(Aronsson m�. 2004)

Många företag be�nner sig på den här nivån och karaktäriseras av produktion mot lager, där varjeavdelning kan planera fritt utan hänsyn till andra avdelningar. Ofta är lagerna för stora men ändå råderen dålig leveransservice då det sällan �nns rätt produkter som �nns i lagret.(Aronsson m�. 2004)

Utvecklingen i de efterföljande nivåerna består i att successivt slå samman olika funktioner inom före-taget och att minska onödiga mellanlager och onödigt höga lagernivåer. Företaget inför ett integreratinformationssystem som är samma för alla delar av �ödet och som syftar till att öka kommunikationenmellan avdelningarna. När företaget arbetar efter ett processtänkande kan det gå till nivå fyra somäven involverar leverantörer och kunder i det nya tänkandet. Här går företaget över till en kundori-entering där fokus på kundens behov och krav ska vara styrande för hur företaget agerar. (Aronssonm�. 2004)

Logistikröret och trånga sektorer

Ett företags kapacitet är sällan jämnt över hela �ödet. För att på ett enkelt och överskådligt sättillustrera detta kan man använda sig av ett så kallat "`logistikrör"', se �gur 3.9 och �gur 3.10. Detfungerar så att själva röret symboliserar företaget där komponenter förs in i ena änden och färdigaprodukter kommer ut i den andra. Längden på röret är den totala genomloppstiden för produktenoch diametern är avdelningens kapacitet det innebär exempelvis att ett smalt rör släpper igenom färreprodukter.(Aronsson m�. 2004)

Fig. 3.9: Ett logistikrör med jämn kapacitet, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

Målet för ett företag är att ha en så jämn kapacitet som möjligt, enligt �gur 3.9. Verkligheten är dockoftast att kapaciteten varierar över kedjan och efterliknar därför mer �gur 3.10. Genom att göra ensådan här illustration kan man identi�era avdelningar som har överkapacitet eller avdelningar som ärtrånga sektorer och alltså begränsar kapaciteten för hela företaget. Det går också att se om det �nnsnågon sektion i �ödet som har för lång genomloppstid. Med det här verktyget syns var resurser förförbättring bör läggas och om vissa funktioner bör avska�as helt och hållet. (Aronsson m�. 2004)


Fig. 3.10: Ett logistikrör med ojämn kapacitet, fritt efter(Aronsson m�. 2004)

3.5 Produktionsstyrning

Här nedan presenteras ett antal utvalda teorier vad gäller produktionsstyrning. Dessa är valda utifrånde scenarion som presenteras i kapitel 6.7 och ska fungera som ett teoretiskt stöd till experimenterin-gen.

3.5.1 Teorin om begränsning

Goldratts Teori om begränsning (eng. Theory of constraints) går ut på att identi�era begränsningen iett system, �askhalsen, och fokusera på den. Alla andra delar av systemet blir underordnade �askhalsentills den är åtgärdad. När detta här gjort ökas kapaciteten på �askhalsen tills det att en ny �askhalsuppstår och denna �askhals hanteras på samma sätt. På så sätt kan man successivt arbeta sig igenomett system och hitta en jämn kapacitet.(Olhager 2000)

3.5.2 Jämnt resursutnyttjande

Denna produktstyrnings�loso� bygger på Lean production och syftar till att hålla en jämn takt och ettjämnt �öde genom produktionen. Detta för att minska onödiga stopp i maskinerna. För mer detaljerse avsnitt 3.1.

3.5.3 Specialisering

Denna metod syftar till att minska antal ställ för maskinerna. Varje byte av produkttyp och dimensionkräver ett ställ av maskinen som tar tid och därmed innebär en kostnad för företaget. Om man iställetspecialiserar likvärdiga maskiner på en speciell produkt eller produkter som använder samma typ avställ, kan ställtiderna minskas och produktionen öka. Nedan íllustreras hur ställtider kan reducerasmed denna metod.(Olhager 2000)


Total tid utan specialicering:t = s1 + p1 + s2 + p2 + s3 + p3

Total tid med specialisering:t = s1 + p1 + p2 + p3

s1−3 = Stalltid f or varje produkttyp

p1−3 = Produktionstid f or varje produkttyp

Här syns tydligt att produkttyper som kräver omställ ger en längre total produktionstid än om deanvänder samma ställ.

3.5.4 Minimal hantering

Denna metod bygger också på Lean production där onödiga hanteringssteg identi�eras och elimineras.Det kan till exempel handla om onödiga transporter mellan produktionslinjer eller procedurer somskulle kunna uteslutas helt. Se avsnitt 3.1 för mer information.

3.6 Simulering

Detta avsnitt går igenom hur ett simuleringsprojekt bör läggas upp. Avsnittet behandlar också olikatyper av silmulering samt in- och utdataanalys.

3.6.1 Modeller

En modell är en förenklad representation av verkligheten. Det är viktigt att tänka på att en modellaldrig kan vara en perfekt återgivning av verkligheten utan alltid innebär en förenkling. Modeller är of-tast baserade på teoretiska principer och lagar. Enligt Alan och Pritsker, (1998) underlättas modellbyg-gandet om det �nns matematiska pinciper som angår systemet (isättet för mänskiligt beslutsfattande),om det går att göra en gra�sk representation av systemet samt om osäkerheten i indata, komponenteroch utdata är kvanti�erbara. Dessa kriterier passar sällan in på större mer komplexa system där det ärsvårt att identi�era grundläggande fysikaliska principer, där slumptal är en signi�kant del av systemetsamt där mänskligt beslutsfattande påverkar systemet. De innehåller även ofta policybaserade beslutvilka är svåra att kvanti�era.(Alan, Pritsker 1998)

3.6.2 Simulering som verktyg

Simulering har blivit ett vanligt verktyg för att lösa problem. Simulering har blivit synonymt meddatoriserad simulering och det är därför det vi kommer att diskutera i det här avsnittet av rapporten.Det �nns några olika typer av simulering.

• Statisk och dynamisk. I en dynamisk modell beror modellens beteende av tiden. Dynamiskamodeller används ofta då tidsaspekter �nns i systemets uppförande exempelvis säsongsvariation-er och liknande. Statiska modeller beter sig alltid på samma sätt och används för exempelvisförsörjningskedjor.


• Kontinuerlig och diskret. Vid diskret, eller händelsestyrd, simulering sker förändringar momen-tant i speci�ka tidpunkter. Kontinuerliga system ändras kontinuerligt.

• Deterministisk och stokastisk. Deterministiska modeller har ingen slumpvariation. Där är allavärden kända på förhand. Det innebär att man alltid kommer att få samma utdata ur modellen,oberoende av hur många replikationer man kör. I en stokastisk modell har indata modelleratssom fördelningar vilket gör att man kan få med variationer i processtider, ankomster, kötider ochliknande. Stokastiska modeller ger olika utdata vid olika replikationer. (Oakshott 1997)

Enligt Oakshott (1997) kan följande kriterier användas för att avgöra vilken typ av simulering manbör använda för sitt simuleringsprojekt.

• Om man har ett statiskt system skall man använda så kallad Monte-Carlo-simulering, en simu-lering baserad på slumptal. Monte-carlosimulering kommer inte att diskuteras vidare i den härrapporten.

• Om man har ett dynamiskt och kontinuerligt system skall kontinuerlig simulering användas.

• Om man har ett dynamiskt och diskret system skall händelsestyrd simulering används.

I resten av avsnittet kommer det sistnämnda alternativet diskuteras då det är det enda som är relevantför den här rapporten. För motivering se avsnitt 6.

Ett simuleringsprojekt kan delas in i fem faser.

• Problemformulering

• Insamling av data

• Modellbyggnad

• Experimentering

• Analys av utdata

(Oakshott 1997)

Figur 3.11 visar en schematisk bild av hur ett simuleringsprojekt går till från planering till imple-mentering.

Fig. 3.11: Schematisk bild av hur ett simuleringsprojekt går till(Persson 2001)


3.6.3 Problemformulering

Den fösta fasen består i att formulera problemet samt utreda om simulering är ett lämpligt verktygför problemet, eller om det �nns andra verktyg som skulle kunna ge ett bättre resultat eller vara merkostnadse�ektivt. Simulering är inte ett självklart val för att lösa problem och det bör utredas om deproblem man vill bahandla är lämpliga. Det kan �nnas enklare metoder för att lösa problemet. Detbehöver även bestämmas typ av simuleringsmodell som ska skapas och vilken programvara som kanvara mest lämplig för projektet. En projektplan med tillhörande målsättning, tidsplan och budget börockså göras för att kunna styra projektet på ett bra sätt. (Persson 2001)

Redan under planeringsfasen bör problemet avgränsas ordentligt för att det inte ska bli för komplext.Det är ingen risk att problemet avgränsas för mycket i det här skedet då det är lättare att utökamodellen senare än att avgränsa under modellbyggandets gång.(Oakshott 1997) Under planeringsfasenska de parametrar som ska studeras de�nieras och det är också bra att få en uppfattning om hur dessakommer att påverka projektets målsättning.(Persson 2001)

3.6.4 Datainsamling

För att kunna få en bra representation av systemet behöver modellen baseras på stora mängder data.För att få en stokastisk modell modelleras indata till stokastiska fördelningar. Detta görs med hjälpav indatamodellering.(Law, McCommas 2001)

För att kunna få tillfredställande fördelningar behövs mycket data, därför är datainsamling en be-tydande del av ett simuleringsprojekt. Vid indataanalys är det viktigt att data är IID (independentand identically distributed). IID innebär att varje unikt värde i datamängden inte beror av andravärden i samma datamängd. Antagandet om att en datamängd är IID är en vanlig förenkling in-om statistiken, även om det i praktiken är orealistiskt med en helt oberoende datamängd.(Law,McCommas 2001)

Det �nns �era programvaror för indataanalys, i vilka data läses in och kontrolleras mot statistiskafördelningar. Fördelningarna analyseras sedan med χ2-test och Kolmogorov-Smirnov-test som testarhur väl datan passar in i fördelningsfunktionen. Både Kolmogorov-Smirnov-test och χ2-test användsför att se hur mycket de framtagna värdena skiljer sig från fördelningens förväntade värden. Med dessatest undersöks hur passande hur väl den valda fördelningen stämmer överens med värden som samlatsin.(Law, McCommas 2001)

Som för de �esta system gäller det att se till att indatan är korrekt och att den data som �nns ärrätt för att kunna lösa problemet. Ett vanligt uttryck inom modellering är "`garbage in, garbage out"'(GIGO) vilket innebär att om inte datan in i modellen är korrekt kommer inte heller resultatet attvara användbart.(Law, McCommas 2001)

3.6.5 Modellbyggnad

När ett system ska modelleras bör en konceptuell modell av systemet skapas. En konceptuell modell ären logisk bild av �ödet där beslutsprocesser, logiska komponenter och principer �nns representerade.Den konceptuella modellen används för att veri�era att �ödet avbildas korrekt och är viktig för attunderlätta själva modellbyggandet.(Persson 2001)

Med en konceptuell modell kan modellbyggarens bild av systemet kontrollera och den kan och böräven valideras av beställaren. Genom att göra en konceptuell modell baserad på systemets strukturellakomponenter kan scheman, algoritmer och kontrollsystem identi�eras. Dessa beslutskomponenter är


oftast den svåraste delen av modelleringen.(Alan, Pritsker 1998)

När den konceptuella modellen är färdig och veri�erad är det dags att börja modellbyggandet. Föratt modellera ett system måste modellbyggaren förstå strukturen och principerna som styr systemet.Avgörande frågor för allt modellbyggande är till exempel vilka förenklingar som kan göras och vilkadetaljer som behöver tas med för att inte kompromissa med resultatet.(Persson 2001)

För att underlätta modellbyggandet �nns det ett par saker som bör beaktas.

1. Skapa skräddarsydda indata, procedurer och gränssnitt

2. Dela upp modellen i relativt små logiska komponenter

3. Skapa och upprätthåll tydlig dokumentation direkt i modellen

4. Skapa en öppen modell, där komponenter kan läggas till för högre detaljgrad

(Alan, Pritsker 1998)

3.6.6 Veri�ering och validering

Veri�ering görs för att kunna kontrollera att modellen fungerar som den ska. Med veri�ering kanmoduler som inte fungerar upptäckas och åtgärdas, systemet avbuggas. Ett vanligt sätt att veri�eramodeller är att skicka in en enskild entitet i modellen och följa dess väg. Veri�ering är relativt enkeltjämfört med validering men det blir svårare ju större modellen är. I veri�ering ingår också att kon-trollera hur modellen uppför sig för extrema indata. Finns det problem i modellen så syns de tydligareom "`systemet stressas"' genom att till exempel alldeles för många entiteter skickas in. Mindre systemkan även byggas för att testa varje modul för sig. Fungerar modulerna var för sig så är det inte svårtatt kontrollera att de samverkar som de ska.(Law, McCommas 2001)

Validering av modellen görs för att säkerställa att modellen svarar på rätt frågeställning. Eftersom enmodell är en förenkling av verkligheten och aldrig kan stämma till 100 procent behöver man kontrolleramodellens tillförlitlighet. En modell av ett system ger bara tillförlitliga resultat för den frågeställningsom den är byggd och validerad för. En vanlig valideringsmetod är att använda kända indata och seom utdatan kan förutsägas. Law och McCommas (2001) beskriver en sjustegsmetod som syftar till attbygga en valid modell. I den metoden läggs stor vikt vid den konceptuella modellen, som validerasför sig innan modellbygget fortsätter. Metoden lägger även stor vikt vid att frågeställningen måstevara exakt och genomtänkt och att systemet bör analyseras noggrant för att inga viktiga faktorer skaförbigås.(Law, McCommas 2001)

3.6.7 Experimentering

För att kunna dra slutsatser av en simuleringsmodell används experimentering.

Ett experiment består av följande komponenter.

• Indata

� Scenario

� Parameterval

• Uppvärmningstid (initialtillstånd)


• Simulerad tid

• Antal replikationer

• Utdata

(Persson 2001)

Scenario och parameterval är skillnaderna mellan de olika experimenten. Genom att parametrar ochscenarion ställs om kommer systemet att bete sig olika. Efter det kan skillnaderna mellan de olikaexperimenten analyseras.(Persson 2001)

Uppvärmningstiden är till för att starta upp modellen. Ofta är endast systemets steady-state-läge in-tressant och då måste systemet hinna starta upp innan datainsamling kan påbörjas.(Persson 2001)

Ett experiment består av att modellen körs med en viss parameterinställning och ett visst antal replika-tioner. Det vill säga �era körningar med samma inställningar men med olika slumptal. Flera replika-tioner minskar e�ekten av slumpmässiga variationer . Figur 3.12 visar hur standardavvikelsen varierarmed antalet replikationer. (Persson 2001)

Fig. 3.12: Hur standardavvikelsen varierar med antalet replikationer(Persson 2001)

3.6.8 Analys av utdata

För att kunna dra korrekta slutsatser av experimenteringen är det viktigt att granska utdatan medhjälp av statistiska test. Detta för att avgöra om resultatet är statistiskt signi�kant.(Alexopoulos,Seila 1998)

Utdataanalys är en analys av den data som genereras av simuleringen. Behovet av statistisk analys avutdata kommer från att olika körningar av modellen använder olika slumptalsfrön för indata. För attveta om resultatet av simuleringen beror på modellens uppbyggnad och inte på variationer i slump-talsföljden måste en utdataanalys göras.(Alexopoulos, Seila 1998)

För att göra den statistiska analysen beräknas medelvärde och varians för utdatan i de olika replikation-erna. Variansen går mot noll då antalet replikationer ökar. Baserat på dessa värden kan ett kon�densin-tervall tas fram. Kon�densintervallet tas fram med hjälp av medelvärde och varians hos dataföljden.Dessa används sedan i ett hypotestest med hjälp av t-fördelningen.(Alexopoulos, Seila 1998)


formel medelvärde

X =1n

n∑i=1

Xi

formel varians

σ = var(X) =1

n− 1

n∑i=1

(X −Xi)2

där

Xi

är utdatan för replikation i // [X]rmedelvrdetavutdatan//[σ]rvariansenhostalfljden//

T-fördelningenX − tα

2 ,f σ ≤ X ≤ X + tα2 ,f σ

α = sakerhetsniva = 100(1− α)

f = frihetsgrad = n− 1

Kon�densintervall är ett intervall i vilket ett visst värde åter�nns med en viss procents säkerhet. Vanligakon�densintervall är 95 och 99 procents intervall Kon�densintervallet kan exempelvis plockas fram medhjälp av ett så kallat t-test som är ett statistiskt hypotestest med fördelar som att det fungerar braäven vid små urval.(Alexopoulos, Seila 1998)

3.6.9 Arena

Arena är ett av de stora simuleringsverktygen på marknaden. Arena är en modulbaserad programvaraför diskreta simuleringsmodeller. Arenamodeller byggs upp med hjälp av block som representerar olikaoperationer och detta innebär att det är enkelt att komma igång med enkla modeller. Arena har ävenfördelen att användaren under hela körningen gra�skt kan följa vad som händer i modellen, vilket görmodellen relativt enkel att validera och veri�era.(Alexopoulos, Seila 1998)

4. PROBLEMFORMULERING

• Utifrån informationen i tidigare kapitel och önskemål från handledare har vi formulerat följandeproblem:

• Hur ser nuläget ut på Avesta Jernverk utifrån teoretiska analysmetoder och analys av observeradeproblem?

• Vilka problem (höga lagernivåer, informationsbrister, trånga sektorer och så vidare) kan AvestaJernverk möta i och med investeringen, Projekt 2015 och hur kan dessa hanteras?

• Vilka blir konsekvenserna (vad gäller utlevererade produkter, max- och medellager, leveranssäk-erhet och tid i system) för �ödet år 2015 vid följande simuleringsscenarion?

1. Allt kallvalsat går genom Linje 76, alla band genom nya AP-linjen, allt som ska till Färdigställ-ningen går genom Linje 76

2. Allt material med 2B-yta och alla band går genom nya AP-linjen, allt som ska till Färdigställ-ningen går genom Linje 76

3. Fyll Linje 76 och kör återstående material genom nya AP-linjen och vice versa

4. Jämnt resursutnyttjande

5. Smalt material (upp till 1600 millimeter) går genom Linje 76, brett (från och med 1600millimeter) går genom nya AP-linjen.

6. Öka mängden extra operationer för att hitta trånga sektorer

• Hur skulle �ödet behöva se ut för att verket ska klara av den ökade produktionen år 2015

Utdata i form av lagernivåer och tid i system kan ge en uppfattning om hur lagernivåerna påverkar�ödet. Lagernivåerna bör ligga på stadiga nivåer, kring budgeterad nivå. För höga lagernivåer tyderpå att linjerna går för långsamt och att material stoppas upp. Om lagernivåerna går för lågt tyderdet på att linjerna går för fort och kommer att få materialbrist. Materialbrist är inte bra, i synnerhetför glödgnings- och betningslinjerna då stopp i dessa kan leda till kvalitetsbrister. Dessa linjer bör haminst 50 band i lager för att kunna skapa lägga en e�ektiv körplan.(Norgren 2008)

Färdigdatumen kan ge en indikation på hur leveranstiden är satt, om färdigdatumen är övervägandenegativa tyder det på att ledtiden kan vara längre än utlovad leveranstid.

För att testa modellen har ett antal scenarion skapats med beslutsregler för hur materialet ska styras.Dessa scenarion har olika e�ekt på lagernivåer och resursutnyttjande. Målet är att fördela materialet såatt �ödet ska vara så jämnt som möjligt utan att vare sig bygga upp lager eller att tömma dem.

För att kunna rangordna scenariona har vi prioriterat kriterierna som följer.

1. Utlevererade produkter

4. Problemformulering 36

2. Medellager

3. Leveransprecision

4. Övrigt

Man kan inte stirra sig blind på färdigdatumen utan det som ger mest tillförlitligt resultat är utlev-ererade produkter och lagernivåer. En stor del av verkets problem skulle även kunna lösas om dessahölls på en bra nivå.

5. NULÄGESANALYS

Nedan följer vår nulägesanalys av Avesta Jernverk. Där presenteras en sammanställning av de obser-vationer vi gjort under våra intervjuer med anställda på företaget följt av en teoretisk analys.

5.1 Observationer vid fältstudier

I dagsläget är det svårt att optimera �ödet då det inte �nns så stora behov av det. Majoriteten avlinjerna kör helt enkelt det material som de får. Det �nns inte tillräckligt med material för att specielltmycket planering ska vara nödvändig. Det �nns dock perioder längre bak i tiden då produktionen harlegat på maxkapacitet och det är på dessa man får titta om man vill veta hur linjerna kan presteraunder tryck.

Idag är den trånga sektorn Stålverket, som dessutom försörjer �er verk än Avesta Jernverk. De storaproblemen just nu i försörjningskedjan är att Stålverket inte producerar tillräckligt mycket material avrätt kvalitet, vilket gör att de andra delarna i kedjan får materialbrist. Dessutom har Avesta Jernverkunder delar av 2008 haft en svag orderingång och detta medför att verkets kapacitet inte utnyttjas.I �gur 5.1 visas Stålverkets kapacitet och den förväntade efterfrågan mellan 2007 och 2015. Här serman tydligt att problem med kvalitetsbrister och för låg takt måste åtgärdas om målen ska kunnauppnås.

Stålverkets problem består främst i att Konverter och Smältugn är trånga sektorer vid tillverkningav special- respektive standardstål. Stålverket har även problem med att tiden mellan chargerna över-skrider de inplanerade sju minuterna. Ibland tar det så lång tid som tjugo minuter innan en ny chargepåbörjas och på det sättet förloras mycket tid varje dag i ett produktionssteg som behöver utnyttjahela sin kapacitet för att hinna med.(Hamlin 2008)

Vad gäller sliphallarna så är det stora problemet att materialet inte får den kvalitet som önskats frånVarmslipen. Detta beror delvis på brister i slipningen men också på grund av kvalitetsproblem i Sträng-gjutningen. Detta medför att lagret framför Kallslipen blir alldels för högt med leveransförseningarsom följd.(Persson 2008)

I dagsläget har Varmbandverket en stor andel stopptid, delvis beroende på att specialstålet ofta orskarproblem i linjen och delvis på grund av att det saknas material att köra. Under första halvan av 2008 harVarmbandverket totalt haft stopp i 1191 timmar, vilket är cirka 37 procent av den totala tillgängligaproduktionstiden. I Varmbandverket måste hela 23,5 procent av slabsen omprocessas. Det mesta avdet materialet är specialstål då detta är svårare att valsa än standardstålet.(Ebervik 2008)

Varmbandverket utnyttjar inte hela sin kapcitet idag och med ett mål för Projekt 2015 som ligger överderas bästa produktion någonsin kan det bli problem då verket inte �nns med i upprustningsplanen förProjekt 2015. På Varmbandverket arbetar man fortlöpande med processutveckling, men det återståratt se om det kommer att klara av den ökade produktionen till år 2015.

Glödgning och betning, Linje 76, lider idag av materialbrist men har inga andra stora problem. Däremot

5. Nulägesanalys 38

Fig. 5.1: Stålverkets förväntade kapacitet och förväntad efterfrågan(Löfgren 2008)

kan Linje 76 behöva stoppas om lagret efter linjen blir fullt, vilket händer om Färdigställningen intebeställer ut material upp till lager före Slittern och Linje 2000, eller om Z-high ligger efter med sinproduktion. Linje 76 planeras efter kontinuerlig produktion så det måste �nnas tillgång till vissadimensioner på material före linjen för att det ska gå att skapa en körplan. Om det saknas materialstannas maskinen upp ett par dagar tills material har samlats upp.(Norgren 2008)

Z-high har idag inte några direkta problem även om också de lider av materialbrist. Z-high kör ettband åt gången och är därför inte beroende av att det ska ligga många band framför linjen.(Norgren2008)

Färdigställningen har även de problem med materialbrist och med att de olika linjerna blockerarvarandra.

Idag är beläggningen i Linje 2000 ganska ryckig. Vissa veckor har de i princip 100 procents beläggningmedan de får stå upp till tre dagar vissa veckor för att de inte har material att köra. Ett problem medLinje 2000 är att den delar packningslinje för plåt med Linje 13. Detta gör att om båda linjerna kör fullproduktion med enbart plåt blir packningen överbelastad och linjerna kan behöva stanna. Detta berorpå att packningen enbart har en kran för båda linjerna och denna hinner inte alltid med. De bolstersom plåten packas på tillverkas dessutom externt efter beställning och �nns därför ibland inte på platsnär packningen ska ske. I dagsläget är cirka 50 procent av produktionen band och resten är plåt,men andelen plåt väntas öka till cirka 70 procent till år 2015. Linje 2000 är dessutom maskinteknisktgammal vilket gör att stora delar av linjen kommer att behöva bytas ut.(Eriksson 2008)

Slitterns och Linje 13s problem idag är, liksom för Linje 2000, att det �nns för lite material att köra.I övrigt är linjerna relativt okomplicerade vad gäller schemaläggning och är därför inte beroende avatt vissa stålsorter och dimensioner ska �nnas till hands före linjerna. De problem som kan dyka uppinför år 2015 är att kapaciteten i lager före linjerna inte kommer att räcka till. Detta ställer i sin turstörre krav på e�ektiviseringar av schemaläggningen. (Bengtsson 2008)

Det mest alarmerande problemet i Färdigställningen är ändå att de beräkningar för hur mycket som


ska processas år 2015 ligger långt över den maxkapacitet som �nns i byggnaden. Detta är något sommåste hanteras om man vill uppnå de framtida produktionsnivåer som satts.

Ett problem som vi har observerat under våra besök runt på de olika avdelningarna på företaget ärbristen på integration. Varje byggnad beter sig som ett eget företag med egna databaser och rutiner.De har dessutom väldigt lite insyn i de andra avdelnigarnas verksamhet. Att hitta någon med enövergripande kunskap på exempelvis samtilga lager inom verksamheten har visat sig vara mycketsvårt. Utan insyn i de andra avdelningarnas verksamhet är risken för suboptimering stor. I dagslägetfungerar ändå �ödet för det mesta då linjerna inte behöver producera på maxkapacitet, men med denya investeringarna kommer högre krav ställas på samordnigen och ju större produktionen blir destostörre risk är det att problem uppstår i �ödet.

En annan varningsklocka inför framtiden är schemaläggningsprinciperna som gäller idag. Varje linjeär ansvarig för att schemalägga sig själva och detta sker utan hänsyn till efterföljande linjer. Härefterfrågar vi ett system där varje linje ser sig själva som försörjare till efterföljande linjer. Detta föratt hålla lagernivåerna under kontroll och utnyttja varje linje optimalt för hela kedjan. Förslag pååtgärd �nns i kapitel 7.

5.2 Teoretisk nulägesanalys

Nedan presenteras en analys baserad på den teori som presenteras i kapitel 3.

5.2.1 Typ av produktionsprocess

Outokumpu tillverkar produkter mätt i ton. Det är en industri fokuserad enbart på rostfritt stål ochmed möjlighet för kunder att få välja sammansättning på stålet och dess yta. Tillverkningen skeri stora och dyra maskiner som är gjorda för en typ av process. Införandet av en helt ny produktinnebär en investering i helt nya maskiner om den inte liknar redan be�ntliga produkter. Att utökakapaciteten på Avesta Jernverk innebär att införska�a en ny maskin. Därför placerar vi företaget underkontinuerlig tillverkning då de �esta egenskaper som kännetecknar denna typ av produktionsprocessöverensstämmer.

5.2.2 Kundorderpunkten

Kundorderpunkten är förlagd mellan Stålverket och Varmbandverket. Själva konstruktionen och inköpetav grundmaterialet är alltså redan gjort när kundens speci�ka önskemål kommer in i bilden. Även omtillverkning mot lager sker så är detta en liten del av produktionen, som enbart syftar till att kunnage en bra leveransservice för kunder med kort framförhållning. Huvudelen av produktionen består iatt tillverka mot kundorder och därför placerar vi kundorderpunkten mellan konstruktion/inköp ochtillverkning. Outokumpu i Avesta är alltså ett företag som har majoriteten av produktionen mot kun-dorder.

5.2.3 Logistiksystemet på Avesta Jernverk

Avesta Jernverk har historiskt sett arbetat så att varje enskild byggnad har fungerat som ett egetföretag och denna historia genomsyrar verksamheten även idag. Samarbetet mellan byggnaderna ärbristfälligt. Företaget är uppdelat i tre delar: Stålverket, Varmbandverket och KBR. Samtliga delarhar sina egna datasystem och arbetar utefter egna mål. Slutkunden blir därför otydlig i och med att


en funktion långt bak i kedjan överlämnar ansvaret för en produkt då den lämnar byggnaden. Dettagör att vi placerar Avesta Jernverk som ett funktionsorienterat företag.

De trånga sektorer som �nns idag beror främst på problem i produktionen och inte på grund av bristpå kapacitet. Stålverket blir en trång sektor på grund av att utbytet är för lågt. Verkets logistikröridag ser ut ungefär som �gur 5.2, men denna kapacitet utnyttjas inte som den borde. Detta beror somsagt dels på Stålverkets dåliga produktion, dels på en dålig orderingång. I �guren ser det ut som attFärdigställningen är en trång sektor men denna överkapacitet i Linje 76 äts upp av Z-high eftersomdelar av material som går där igenom passerar Linje 76 mer än en gång.

Fig. 5.2: Logistikröret för Avesta Jernverk idag

5.2.4 Företaget och Lean produktion

Av de åtta typer av slöseri som diskuterats i kapitel 3.1 anser vi att följande är de som mest bör arbetasmed på företaget

• Kassation

• Väntan

• Lager

Den punkt som är mest aktuell är kassation då stora delar av �ödet försvinner som skrot. Stålverkethar ett önskat utbyte på cirka 93 procent, men är i dagsläget ibland nere på så lågt som 87 procent.Det innebär att nästan dubbelt så mycket material än beräknat skrotas. KBR har en önskad nivå på85 procent men är ibland nere på 70 procent. Dessa si�ror gör att man tappar mycket tid i och medatt allt som skrotas måste göras om från början. Detta leder till att leveranssäkerheten till kund iblandhar varit nere på så låga nivåer som 65 procent under 2008. Detta är därför ett område som vi mestvill belysa när det gäller att eliminera slöseri.

Under punkten väntan hamnar det lager som ligger efter Linje 76. Det är ett lager som kan bli fulltom inte Färdigställningen beställer ut material därifrån. Det är en onödig väntan som skapar stopp i


Linje 76 och tar upp plats för Z-high som har sitt inloppslager i samma lokal.

Det �nns även mycket material som inte blir godkännt i Varmslipen och därför måste skickas tillKallslipen för omslipning eller syning. I dagsläget är det mer material som skickas ner än vad Kallslipenhar kapacitet för och detta skapar en onödig väntan med onödig kapitalbindning som följd.

E�ektiviteten i linjerna skulle också kunna förbättras vad gäller att hålla ett högt tempo. Som nämntsi avsnitt 5.1 kan det dröja så länge som tjugo minuter mellan det att Konvertern gör klar en chargetill det att nästa påbörjas och detta skapar en onödig väntan.

Vad gäller lager har vi gjort en sammanställning av hur lagernivåerna varierat under det första halvåretår 2008. Vi har delat upp lagernivåerna per byggnad och har då erhållit följande resultat:

Fig. 5.3: Lagernivåer första halvåret 2008

Vi kan här se att lagernivån före Varmbandverket är för hög även om det verkar gå mot en merideal nivå. Eftersom Outokumpu handlar med högvärdiga produkter är det av yttersta vikt att hållalagernivåerna på en så låg acceptabel nivå som möjligt. Detta för att minska lagerhållningskostnaderna.En produkt värd 250 000 kr genererar en lagerhållningskostnad på 50 000 kr per år beräknat med enlagerränta på 20 procent. Produkterna hos Outokumpu är oftast värda mer än så.

Vad gäller lagret som ligger efter Linje 76 och Z-high ser vi tydligt det mönster som diskuteras i avsnitt5.1. Här varierar lagernivån från att vara väldigt hög, upp till cirka 1700 ton mer än budgeterad nivå,ner till cirka 3200 ton under budget. Dessa variationer leder till att Linje 76 kan behöva stanna både pågrund av för höga lagernivåer och på grund av materialbrist. Lagernivåerna inkluderar ju även Z-highsinloppslager och ett för lågt sådant gör att även Z-high kan vara tvungen att stanna för materialbrist.Detta är givetvis inte önskvärt då ett högt resursutnyttjande är att föredra för den här typen av stora


och dyra maskiner.

Färdigställningen hade i början av året alldeles för höga lagernivåer, men lyckades framåt mars attarbeta ner dessa till en rimlig nivå. Tyvärr har man inte lyckats hitta en bra nivå på lagret, utan haristället legat under den budgeterade nivån, med materialbrist och stoppade linjer som följd.

6. SIMULERING

Det här avsnittet beskriver simuleringsarbetet i projektet. Simuleringsprojektet har följt metodikenpresenterad i avsnitt 3.6.

6.1 Varför simulering

Simulering är en unik möjlighet att experimentera med och utvärdera ett system utan att faktisktpåverka själva processerna. Det ger möjlighet att gå in och testa förändringar i system som skulle varaför dyra att experimentera med i verkligheten. Simulering ger även möjligheten att experimentera medfarliga system utan risker för olyckor. I det här fallet existerar inte systemet än varför simulering ären av få möjligheter för experimentering.

Guilherme (2004) tar upp simulering som ett lämpligt verktyg för den typen av frågeställning somaktuell i det här �ödet.

I det här projektet är händelsestyrd simulering det relevanta, för även om vissa av processerna ärkontinuerliga så uppvisar huvuddelen av �ödet diskreta egenskaper. Systemet ändrar inte heller egen-skaper under med tiden varför en statisk modell är mest lämplig. Se avsnitt 3.6.2 för en beskrivningav olika modelltyper.

6.2 Bakgrund till modell

Syftet med modellen är att på ett enkelt och överskådligt sätt kunna se konsekvenserna av införandetav de nya linjerna vid Avesta Jernverk. De aspekter som är intressanta att titta på är bland annat hurlagernivåer och utnyttjandegrad av linjer kommer att påverkas, om någon linje blir över�ödig eller omett lager blir överbelastat. Det är också intressant att undersöka potentialen med investeringen, hurmycket som egentligen kan produceras och vilka begränsningar som �nns.

Fokus kommer att läggas på den nya AP-linjen som kommer att fungera som en systerlinje till Linje76. Här kommer olika angreppssätt att användas vad gäller styrning av produkter till de båda linjernaför att se om det �nns något sätt som genomgående förbättrar produktionen.

Simuleringen kommer att behandla �ödet från det att slabsen lämnar Stålverket fram till och medFärdigställningen.

6.2.1 Begränsningar och detaljnivå

• Entiteten som representerar produkterna kommer att få följande attribut

� Sort och yta (Special 2E, Special 1D, Standard 2E och Standard 2B)

6. Simulering 44

� Stålkod (en viss procent av entiteterna)

� Dagar som entiteten är försenad alternativt för tidig

� Kund

� Tjocklek (olika för Varmbandverk och Linje 76)

� Bredd

� Längd

• En del företeelser som kan kräva tid i verkligheten, såsom valsbyten, undantag varmbandverketdär valsbyten tar mycket tid i anspråk, och tid mellan det att band sätts in i linjerna kommerinte att tas med. Dessa kommer förutsättas att de sker utan avbrott för själva produktionen

• Vissa linjer är förenklade på så sätt att de i verkligheten innehåller �era operationssteg men imodellen enbart är representerade som en enda process

• Processtider och övriga värden är baserade på fördelningar från historiska data eller medelvärdennär korrekta fördelningar inte kunnat erhållas

• Linje 76 och nya AP-linjen kommer inte att stoppas om lagret i Färdigställningen blir fullt, utandet kommer endast att konstateras att lagret blir överfullt

• Entiteterna delas inte upp i kollin utan räknas som hela entiteter oavsett om de blir plåt ellerband

• Det mått som används för produktionen är antal hela entiteter som lämnar modellen multipliceratmed ett medelvärde för vikt på band

• Ingen hänsyn tas till om det �nns �era kunder på samma entitet då detta inte är något vi mäter

• Dragändor kommer inte att behandlas i modellen då dessa är inräknade i produktionstidsfördel-ningen för Linje 76 och nya AP-linjen

• Attributen Tjocklek och Bredd kommer att delas upp i vardera fyra intervall, se tabellerna A.1och A.2 i bilaga A, detta för schemaläggningen i glödgning och betningslinjerna

6.2.2 Antaganden

• Stålverket kommer att producera enligt prognos trots att det i dagsläget ser ut att kräva en delåtgärder innan detta kan vara realistiskt. Detta antagandet görs för att stålverket inte ingår idet �ödet simuleringen behandlar

• Ugnen i varmbandverket kan ta tio slabs samtidigt

• Linjernas pålitlighet baseras på första halvåret 2008 även för scenario 2015. Detta för att kunnase var trånga sektorer uppstår och vilka linjer man bör fokusera på vad gäller processutveckling

• Pålitligheten i den nya AP-linjen är likvärdig med Linje 76

• Färdigställningen kommer att vara belägen på den plats den står idag även om planer på att�ytta den �nns

• Truckar och linjer kommer att köra respektive producera om det �nns tillgängligt material. Alltslack beroende på mänsliga faktorer kommer därför inte att tas hänsyn till

6. Simulering 45

6.2.3 Modellens indata

• Processtider för varje enskild linje uppdelat i olika produktgrupper (om nödvändigt). Dessa berorpå vilka attribut hos produkten som påverkar processtiden i den aktuella linjen

• Stopptider för varje enskild linje, både planerade stopp och oförutsägbara stopp

• Kassationsandel i varje enskild linje

• Produktionstakt för Stålverket och hos externa leverantörer

• Initiallager

6.2.4 Modellens utdata

• Total tid i modellen för olika produkter

• Utnyttjandegrad av olika linjer

• Lagerfyllnad för olika lager

• Kassations- och produktionsmängd över tidsperioden

• Färdigdatum för de produkter som lämnar modellen

6.2.5 Databehov

Insamlad data består av

• Processtider för allt producerat i de olika aktuella linjerna mellan 080101-080630

• Kassationsmängd för allt producerat i de olika aktuella linjerna mellan 080101-080630

• Stopptider och stopporsaker för de aktuella linjerna mellan 080101-080630

• Kapacitetsbegränsningar för alla linjer och lager

• Schemaläggningsprinciper för alla linjer

• Lagernivåer vid start

• Fördelningar av stålsorter, tjocklekar, bredder och längder på producerat material

• Reparationsstopp för de aktuella linjerna

6.2.6 Konceptuell modell

Den konceptuella modellen ser ut enligt �g 6.1. Det är en förenklad bild av modellen, men beskriverde huvudsakliga dragen och den logik som �nns i �ödet.

6.2.7 Förklaring till konceptuell modell

Beskrivning av den koncptuella modellen block för block.

6. Simulering 46

Fig. 6.1: Den konceptuella modellen

Produkterna anländer från Stålverket

Produkterna skapas och anländer till modellen med ett förutbestämt intervall som ska motsvaraproduktionstakten för Stålverket och den anländandefrekvens som �nns för externt inköpta produk-ter.

Produkterna får sina attribut

Här blir produkterna tilldelade alla de attribut som är aktuella för modellen. Det är till exempeltjocklek, bredd, kund och stålkod. Denna del kommer att hanteras som en process med en submodellsom sköter tilldelandet av attribut.

Produkter ligger i lager före linjerna

En sökfunktion i Arena eller en funktion i VBA kommer att hantera i vilken ordning olika produkterska plockas ur lager för att processas i de olika linjerna. Lagren kommer således att hanteras somköer.

Produkterna körs i linjerna

Här passerar produkterna de olika processerna och detta kommer att ta olika lång tid beroende påvilka egenskaper som produkterna har. Här �nns även funktioner för att kunna hantera stopp i linjenoch produkter som kasseras på grund av fel.

Produkterna lämnar modellen

Efter att ha passerat alla processer som är knutna till produkten lämnar den modellen och data samlasin om exempelvis total genomloppstid.

6. Simulering 47

6.3 Indataanalys

Då vi avser att skapa en stokastisk modell av Avesta Jernverk behöver indatan översättas i statistiskafördelningar och uttryck, så kallad indataanalys. Då indataanalys �nns utförligare beskrivet i teori-avsnittet,se avsnitt 3.6.4, kommer inte teorin bakom metoderna diskuteras här. För att de statistiskauttrycken ska vara giltiga krävs att datamängden är oberoende och jämnt fördelad. Detta är intehelt trivialt att kontrollera, men Excel har formler som kan ge en uppfattning hurvida en datamängduppfyller dessa krav.

Huvudsakliga indata i det här projektet är processtider, lagertider och transporttider. En stor del avdatan �nns tillgängligt efter en del bearbetning i företagets olika databaser. Där har vi även kunnatta fram information om produkterna såsom vikt, bredd, tjocklek och längd.

Eftersom processtiderna i �era av produktionslinjerna på företaget beror på just dessa parametrarmåste hänsyn till detta tas i indataanalysen. För att förenkla indataanalys och modellering har bred-der, tjocklekar och vikter delats upp i kategorier. Dessa kategorier ligger till grund för schemaläggningoch processvägar. Dessa indelningar är noggrant valda och veri�erade med planeringspersonal på före-taget.

I Färdigställningen �nns det ytterligare ett par saker att ta hänsyn till. Linjerna klipper upp banden imindre bitar vilket gör att olika delar av banden är klara vid olika tider. Dock avrapporteras bandendå hela bandet är färdigställt vilket innebär att det inte �nns någon möjlighet att kontrollera hur långtid det tar att klippa ut en plåt av ett band. För att förenkla analysen används start- och stopptidför unika in-tviddar, det vill säga tiden in för varje band har använts för att skapa processtider iFärdigställningen oberoende av hur många delar bandet klippts upp i.

Alla linjer har planerade underhållsstopp som är lätta att ta in i modellen. I de �esta linjer inträ�ardessa en gång i veckan och varar cirka ett skift. Det är svårare att modellera de oplanerade stoppen.Oplanerade stopp kan bland annat bero på materialbrist, personalbrist eller tekniska problem. Materi-albrist är inte intressant i vår modell då det är en av utdataparametrarna. Om en linje får materialbristberor till stor del på hur de övriga linjerna producerar. Personalbrist och tekniska problem är problemsom kommer att �nnas kvar även i framtiden då det är svårt att tro att dessa kommer att kunnaelimineras helt. Dessa modelleras baserat på historiska data.

6.4 Simuleringsbeskrivning

Här följer en beskrivning av modellen med motiveringar av vissa förenklingar och beslut. Det äromöjligt att detaljerat beskriva alla delar av en så stor modell i den här rapporten. Därför har endastde viktigaste delarna tagits med. Vid ett mer ingående intresse av modellen hänvisas till själva modellenoch bilaga A.

6.4.1 Slipningen

Slipningen består av en varmslip och en kallslip. Varmslipen en en enkel process där slabset värms uppoch slipas i fyra omgångar. Varmslipen ligger direkt efter Stålverket och har inget eget lager, men vidbehov �nns utrymme för ett mindre lager.

Varmslipen modelleras som en process med fyra underprocesser som vardera tar mellan 12,5 och 15minuter (ger en total processtid på 50 till 60 minuter).

Den nya slipanläggningen fungerar som ett komplement till den be�ntliga varmslipen. Produkterna

6. Simulering 48

styrs till den nya slipen om lagret före varmslipen blir för stort. Omslipnning av slabs sker även i dennya slipen, som hanterar fyra enheter samtidigt.

6.4.2 Varmbandverket

Då Varmbandverket består av två huvudsakliga processer: en värmningsprocess och en valsningspro-cess, kan även modellen delas upp i dessa delar.

Ugnen där slabsen värms upp till en temperatur av 1250◦C inleder processen. Värmningstiden är cirkaen minut per millimeter tjocklek på slabset. Ugnen har en kapacitet på 125 ton per timme. För attsimulera denna process används ett conveyorsysystem som avslutas med en process. Conveyorsystemetkan hantera tio slabs samtidigt. För att värmningen ska ta rätt tid i anspråk avslutas conveyorn med enprocess där tiden är slabsets tjocklek genom tio, vilket gör att genomloppstiden för hela ugnssystemetblir en rimlig värmningstid. Detta kräver dock att systemet har en viss uppvärmningstid då ugnen intekan antas vara tom vid simuleringens början.

Efter värmningen valsas slabset i två steg. Det stål som ska till Degerfors valsas och går sedan ur föratt packas på pallar och transporteras medan resten går till haspling och vidare i systemet.

Varmbandverket har reparationsstopp i åtta timmar varje tisdag vilket gör att hela varmbandverketstannar. Förutom reparationsstoppet behöver valsarna bytas med jämna mellanrum. Hur ofta valsarnabehöver bytas beror på hur mycket smalt material som har körts. Efter 4000 ton smalt materialbehöver valsarna bytas innan något brett material kan köras. Detta är för att förhindra spårbildning istålet.

Eftersom valsningstiden är en så pass liten del av tiden i Varmbandverket är den för enkelhets skullsimulerad med medelvärdet av den historiska valsningstiden. Valsningen kommer aldrig vara en trångsektor om den fungerar. Däremot kan ett stopp i valsningen stoppa upp ugnen.

Anlednigen till att processen är indelad i mindre bitar är att en del av materialet inte går igenompåhasplingen. Det gör att valsningen och påhasplingen är olika processer.

6.4.3 Bredbandverket och nya AP-linjen

Glödgnings- och betningslinjeren, Linje 76, är en kontinuerlig linje där banden följer direkt på varandra.Det behandlas med hjälp av en process och en fördröjning som håller upp bandet för att simulera att�era band kan behandlas av maskinen samtidigt.

Svårigheten med att simulera Bredbandverket är schemaläggningen. Eftersom banden svetsas ihopär det viktigt att det inte skiljer för mycket i tjocklek och bredd mellan två på varandra följandeband. Mänskliga produktionsplanerare ser till att en giltig körplan läggs så att dessa regler efterföljs.Schemaläggningen baserar sig dock på enkla beslutsregler och går därför att simulera på ett sätt somär realtivt realistiskt. Modellen måste hålla reda på vilka band som har gått igenom för att veta vilkenbredd och tjocklek som nästa band ska ha. Om modellen lagrar data om föregående band kan enenkel sökalgoritm bestämma vilka parametrar nästa band ska ha. Genom att lagra banden i olika köerberoende på tjocklek och bredd kan detta förenklas genom att algoritmen tar fram vilken kö nästaband ska tas ur.

Om inget lämpligt band �nns tillgängligt kan ett skarvband användas för att hålla igång produktionen.Detta är dyrt eftersom skarvbandet inte tillför något värde i produktionen och därför bör användning-nen av skarvband minimeras.

6. Simulering 49

Det material som ska kallvalsas väljs ut och körs genom en enkel process, Z-high. Processtiden baseraspå historiska data. Efter att ha passerat Z-high får banden en stämpel om att de har blivit kallvalsade.Detta för att undvika att de körs i Z-high mer än en gång. Efter detta skickas de tillbaka till lagretföre Linje 76 eller till nya AP-linjen för omkörning.

Den nya AP-linjen är identisk med Linje 76 förutom processtiden som har andra fördelningar. Dessaser därför likadana ut och fungerar på samma sätt.

6.4.4 Färdigställningen

Färdigställningen består av fem processer, som var för sig är enkla. Svårigheten med Färdigställningenär vägarna inne i byggnaden. Det �nns tre lager före Linje 2000, Slittern och Linje 13, samt ett mindrelager framför Precisionsklipplinjen och Bockkranen. I Färdigställningen �nns det många vägval, vilketi praktiken innebär att vägen genom Färdigställningen bestäms när banden kallas upp från Linje76 eller den nya AP-linjen, men i modellen gör entiteten vägval först i Färdigställningen baseratpå de fördelningar som gäller för planeringen. Detta har ingen e�ekt på �ödet utan är enbart enmodelleringsförenkling.

6.5 Viktiga förenklingar i modellen

Det är viktigt att tänka på att en simuleringsmodell aldrig kan ge en exakt bild av verkligheten.Modellen innehåller därför förenklingar av vilka de viktigaste presenteras nedan.

För att förenkla vår analys har vi grupperat stålsorterna i fyra grupper, standard- och specialstål,varm- och kallvalsad yta. Dessa kategorier beter sig lite olika i olika delar av �ödet och är därför enrimlig uppdelning. Specialstål är stålsorterna HA, HR och duplex medan standardstål är det vanligarostfria stålen. Skillnaden mellan varm- och kallvalsad yta uppstår i Bredbandverket (se kap 2.6 därdet kallvalsade stålet går igenom kallvalsverket Z-high (se kap 2.6.2 )).

Schemaläggningen i glödgnings- och betningslinjerna är förenklade till ett par grundläggande beslut-sregler och stämmer därför inte helt överrens med verkligheten. Även med förenklingen kan dock bandbli liggande om det inte går att bygga in dem i körplanen. Schemaläggningen bygger i verklighetenpå en mängd komplexa regler och schemaläggarens erfarenhet, men dessa saker är svåra att få in i enmodell som bygger på logik och struktur.

Transporter hanteras så fort de uppkommer och ingen tid för hantering av transportanrop och liknande�nns inbyggt. Detta för att sådan hantering främst är en fråga om informations�öde och kan gå attplanera bort. Denna förenkling innebär att placering av lager kan skilja sig något mellan modellen ochverkligheten. Om lagernivåerna i Färdigställningen ökar i modellen tyder det på att även lagret efterLinje 76 skulle bli fullt i verkligheten.

6.6 Veri�ering och validering

Varje del i modellen är veri�erad för sig med hjälp av information om hur linjerna fungerar ochproduktionsdata från första halvåret år 2008. Därefter är delarna ihopsatta till en stor modell vilkenär veri�erad på samma sätt. En metod vi har använt för att kontrollera att modellen är att skriva ututvalda data i �ler där de är lätta att gå igenom och manipulera. Eftersom modellen är så pass storär det svårt att få ut värdefull information av att enbart titta på animeringen, det vi kan se är om detblir tomt någonstans eller om någon resurs används för lite.

6. Simulering 50

Validering har gjorts med hjälp av produktions- och lagerdata från första halvåret år 2008. För attvalidera modellen har även nuläget simulerats. Eftersom modellen av det be�ntliga systemet ger utdatasom inte avviker för mycket från verkligheten kan utgår vi ifrån att modellen är valid.

6.7 Experimentering

I alla scenarion skickas allt som ska kallvalsas till Linje 76 då det kommer ifrån varmband, detta föratt det inte �nns något motiv för att glödga in det materialet i nya AP-linjen och sedan transporteraupp det till Z-high.

Eftersom vi inte fått tag på några data om packningskranen för plåt efter Linje 13 och Linje 2000,baseras takten på denna på kvali�cerade gissningar.

Alla experiment är utförda med tio replikationer. Tio replikationer är valt enligt �gur 3.12 då skillnadeni varians för �er replikationer är liten. Alla experiment är dessutom utförda över ett halvår (182 dagar= 4368 h). Simuleringstiden är vald till ett halvår eftersom det är en tillräckligt lång tid för att trenderoch avvikelser ska synas, men ändå vara tillräckligt kort för att modellen ska gå att köra på en rimligtid. Den längsta tiden i modellen är 52 dagar vilket gör att ett halvår anses vara fullt tillräckligt föratt få med alla händelser. Alla lager fylls i tid noll.

6.7.1 Scenario 1

Scenario 1 baserar sig på den strategi som vi har fått presenterad för oss då vi undersökt det nya�ödet. Strategin går ut på att allt som ska kallvalsas går genom Linje 76 båda glödgningarna samt attallt material som behöver gå genom Färdigställningen ska gå genom Linje 76.

• Allt kallvalsat stål går genom Linje 76

• Alla band går genom nya AP-linjen

• All plåt går genom Linje 76

Scenario 1 bygger på en önskan att minimera transporterna i verket. Genom att allt som ska tillFärdigställningen körs i Linje 76 genererar det mindre transporter än om material ska transporterasfrån nya AP-linjen till Färdigställningen.

Den nya AP-linjen utrustas med kantklipp och kan därför färdigställa band, medan plåt fortfarandemåste gå genom Färdigställningen för klippning och syning. Kallvalsat material som fortfarande måstegå genom Z-high ska gå genom Linje 76 både första och andra glödgningen. Detta scenario bygger ävenpå att inget glättvalsverk köps till nya AP-linjen varför yta 2B måste gå genom Linje 2000.

6.7.2 Scenario 2

Scenario 2 är en specialisering av scenario 1. Här har den nya AP-linjen utrustats med ett glättvalsverk,till skillnad från scenario 1, vilket kan öka kvaliteten på yta 2B och ge möjlighet att experimentera mednya produkter. Allt material som valsas med yta 2B körs genom AP-linjen andra glödgningen.

• Alla band går genom nya AP-linjen

• Allt 2B går genom nya AP-linjen

• Allt övrigt som ska till Färdigställningen går genom Linje 76

6. Simulering 51

Skulle den nya AP-linjen utrustas med ett glättvalsverk skulle kvaliteten av material med yta 2B kunnaförbättras och dessutom skulle även specialstål kunna valsas med den ytan.

6.7.3 Scenario 3

Scenario 3 bygger på ett högt resursutnyttjande av en linje. Om en av linjerna går på högsta kapacitetkan all överstigande efterfrågan tas om hand av den andra linjen.

Scenario 3a

• Fyll Linje 76

Scenario 3b

• Fyll AP-linjen

Genom att utnyttja hela kapaciteten på en av linjerna skulle uppstartskostnaderna kunan minskas.Detta scenario illustrerar även vad som skulle kunna hända om kapaciteten på den ena linjen skulle varatvungen att sänkas, alternativt vad som skulle hända om en av linjerna skulle behöva stannas.

6.7.4 Scenario 4

I scenario 4 skickas materialet till den glödgnings- och betningslinje som har lägst lagernivå. Detta göratt de båda linjerna används lika mycket.

• Jämnt resursutnyttjande

Båda resurserna används lika mycket för att få ett jämnt �öde och för att använda den �loso� somLean porduction står för. Genom att hålla ett jämnt �öde genom de båda linjerna kan man minimeraantalet materialbriststopp.

6.7.5 Scenario 5

För att underlätta schemaläggning körs smalt material i Linje 76 och brett material i nya AP-linjen iscenario 5.

• Smalt material går genom Linje 76, brett material går genom nya AP-linjen

Genom att specialisera de olika linjerna på olika typer av stål kan man öka produktiviteten ochkvaliteten på producerat material, detta genom att man kan minska antalet ställ och valsbyten.

6.7.6 Scenario 6

Scenario 6 testar systemet genom att öka mängden kallvalsat material och/eller plåt. Kallvalsat mate-rial och plåt tar extra tid i produktionen och ökar trycket på Bredbandverket respektive Färdigställ-ningen. För att resultatet ska ge en bra bild baseras övriga parametrar i scenario 6 på scenario 4.

Scenario 6a

• Ökning av mängden plåt från 50 till 75 %

6. Simulering 52

Scenario 6b

• Ökning av det kallvalsade materialet från 27 till 50 %

Scenario 6c

• Ökning av det kallvalsade materialet från 27 till 50 %

• Ökning av mängden plåt från 50 till 75 %

Det kallvalsade materialet kräver två extra operationer och det kan därför vara intressant att under-söka vad som händer om mängden kallvalsat material ökar markant. Plåten tar mycket längre tid iFärdigställningen, vilket är en av de trånga sektorerna.

7. ANALYS

I den här delen besvaras de frågeställningar som ställts och förslag på lösningar ges.

7.1 Kapacitetsproblem

En observation vi gjort är den ojämna kapaciteten genom verket. De si�ror vi fått fram ger oss en bild avatt det �nns en stor överkapacitet i nya AP-linjen och Linje 76, medan framförallt Färdigställningenär en trång sektor. Även Stålverket och Varmbandverket är trånga sektorer. De kapaciteter som ärframräknade återges i tabell 7.1 (räknat på 48 veckor per år)

Tab. 7.1: Förväntade kapaciteter år 2015Sträcka Kapaciet per år (ton) Kapacitet per vecka (ton)Stålverket 750 000 15 500Varmslip 650 000 13 500Nya slipen 300 000 13 400Varmband 840 000 17 500Linje 76 624 000 13 000Nya AP-linjen 648 000 13 500Z-high 192 000 4 000Linje 2000 130 000 2 700Slitter 130 000 2 700Linje 13 130 000 2 700Precisionsklipp efter behov efter behovBockkran efter behov efter behov

Detta ger i sin tur en illustration enligt �gur 7.1 där de trånga sektorerna syns tydligt.

Stålverkets och Varmbandverkets kapacitet är något som bör ses över om man vill utnyttja verket tillmax, men detta ligger utanför detta examensarbete. Det som vi väljer att fokusera på är de linjermed inomhuslager och som alltså har begränsad lagerkapacitet och som dessutom är trånga sektorer.Det är linjerna Z-high, Linje 2000 och Slittern i första hand, men även Linje 13. Precisionsklippen ochBockkranen används bara när något är avvikande från det normala och därför utgår vi från att dessalagernivåer ska hållas så låga som möjligt.

Som nämnts i nulägesanalysen (se kap 5) är schemaläggningsprinciperna i Linje 76 och nu även dennya AP-linjen något som bör läggas fokus på, då de med de ökade volymerna riskerar att svämma överefterföljande linjer. Vi har därför tagit fram en modell som skulle kunna användas för den typen avproblem (se bilaga D för ett enkelt förslag till gra�sk utformning). Den modellen syftar till att ge enlättöverskådlig bild av hur läget ser ut i de linjer som kommer efter Linje 76 och nya AP-linjen. Påså vis kan man snabbt se om någon linje har för mycket material och om Linje 76 och nya AP-linjeneventuellt måste stanna, eller om någon linje har stannat på grund av onödig materialbrist.

7. Analys 54

Fig. 7.1: Logistikröret 2015

Vi föreslår att man använder sig av principen med leverantörsstyrda lager , se avsintt ??, där Linje76 och nya AP-linjen ska ses som leverantörer till "`kunderna"' Linje 2000, Slittern och Z-high. Dettillvägagångssättet skulle förbättra informations�ödet mellan de olika linjerna avsevärt, då "`leveran-törerna"' blir ansvariga för att hålla "`kundernas"' lagernivåer på en önskvärd nivå. Det framtvingardessutom att man som "`leverantör"' sätter sig in i hur "`kunden"' arbetar och därför jobbar överlinjegränserna. På så sätt skapar man ett kontinuerligt �öde genom produktionen istället för att haenskilda linjer som suboptimerar var för sig, vilket vi fått intrycket av förekommer på vissa linjer idag.Detta är ett steg i rätt riktning mot att bli processorienterade istället för funktionsorienterade och föratt kunna dra nytta av alla de fördelar som det innebär (se avsnitt 3.4).

De nackdelar som omnämns vid leverantörsstyrda lager som till exempel att det kan vara svårt attavgöra hur mycket information som ska delas mellan parterna försvinner helt i det här fallet i och medatt leverantör och kund är samma företag.

Modellen, se bilaga D, fungerar som följer:

Först görs en daglig uppdatering av hur mycket som �nns i lager före de linjer man försörjer. Här�nns en notering om vad som är maximal lagernivå för respektive linje. Eftersom lagren styrs medautomatkran med dedikerade lagerplatser för speci�ka dimensioner är en uppdelning med avseende pådetta gjord(si�rorna 1-4).

Efter detta görs en ihopräkning av det som �nns låst på körplan för Linje 76 och nya AP-linjen ochvart det är på väg. Målet är sedan att varje dygn ha en dygnsproduktion för den efterföljande linjenpå körplan uppdelat på de båda linjerna. Överskottet i kapacitet ska sedan användas för produktionmot de styrda lagren och/eller fylla upp lager som har för låg nivå. Den återstående produktionsti-den används till planerade underhållsstopp för att säkerställa kvaliteten i linjerna. Genom att räknaihop det material som �nns låst på körplan med det som �nns tillgängligt för planläggning och jäm-föra med hur mycket som är önskvärt kan man uppnå en optimal körplan med ett jämnt �öde utan"`översvämning"'.

7. Analys 55

Med det här arbetssättet kan ansvarig schemaläggare för Linje 76 och nya AP-linjen enkelt informeraefterföljande linjer om hur mycket material som de kan förvänta sig under det närmaste dygnet ochdessa kan då i ett tidigt skede ge åsikter på planläggningen.

7.2 Integration

Personalen på de olika linjerna på Avesta Jernverk har förvånansvärt lite insikt i vad som händerpå de andra linjerna i �ödet. Det saknas samordning mellan framförallt Varmbandverket och KBR-�ödet, vilket ökar risken för suboptimering och planeringsmisstag. Det är exempelvis svårt att följa ettband bakåt i �ödet och det �nns ingen kontroll i planeringen framåt. Datasystemen är en del av detproblemet.

7.2.1 Datasystem

Ett av de största problemen vi har stött på under vårt arbete på Outokumpu Avesta är bristen påsamordning av information. Idag används olika planeringssystem i de olika delarna av verket. Dessasystem är inte kompatibla med varandra och kan därför inte utbyta information. Stålverket, Varm-bandverket och KBR har alla egna system och databaser. Det gör att det är mycket svårt att få enövergripande bild av hur �ödet fungerar.

Med samma datasystem skulle integrationen öka och de olika linjerna skulle kunna samplanera medvarandra och detta skulle även underlätta översikten av �ödet.

Det är också mycket svårt att få tag i någon som har en övergripande insikt i hur exempelvis lager-systemen fungerar, då det är olika från linje till linje. Samplanering mellan linjerna skulle också krävaett gemensamt system. Att verket är så segregerat ger intryck av att det fortfarande består av olikaföretag som råkar be�nna sig på samma område. Det �nns idag planer på att investera i ett nyttgemensamt datasystem, men det är just nu lagt på is. Ett nytt datasystem är dock något som vistarkt rekommenderar och är övertygade om att företaget skulle tjäna på. Det skulle bidra till ett merprocessorienterat företag, hela vägen från Stålverket till slutkund.

7.3 Lean och framtiden

Vi anser att Lean production är något som Outokumpu bör satsa på då intryck ges av att verksamhetenlämnar utrymme för förbättringar på många områden. Många av de principer som diskuteras i kap 3.1kan dock vara mer tillämpbara på funktionella verkstäder och �ödesgrupper än på en kontinuerlig verk-samhet (vad gäller att �ytta om maskiner och liknande), men själva tankesättet om att identi�era olikatyper av slöseri och eliminera dessa är något som vi är övertygade om skulle gynna företaget.

Till exempel skulle metodiken 5S (se kap 3.1.1) vara tillämpbart, där ett mer utarbetat system förvar olika produkter ska lagerhållas kan utformas. Idag lagerhålls produkter av samma kategori i olikafysiska lager vilket kan leda till att produkter tappas bort eller genererar onödiga transporter. Ävenen struktur för hur produkterna ska märkas så att de enkelt kan följas bakåt i kedjan är att föredra.Denna strukturering ska sedan bli standardiserad så att alla i verksamheten talar samma språk.

Vi efterfrågar också att fokus läggs på att lösa problem långsiktigt. En observation som gjorts är blandannat att adresser skrivs om för hand i vissa delar av �ödet, då ett automatiserat system saknas förjust dessa delar. Detta är ett typexempel på att lösa problem kortsiktigt istället för att gå till kärnan

7. Analys 56

av problemet och lösa det på lång sikt. Manuell hantering ökar dessutom risken för att misstag uppstårmed onödigt slöseri som följd.

7.4 Resultat av simuleringen

En sammanställning av resulaten av experimenteringen �nns presenterad i bilaga F. Här �nns deolika graferna uppradade och dessa kommer därför inte att refereras till i texten. Varje graf är tydligtrubricerad vad den visar. Resultaten sammanställs och diskuteras nedan.

Fig. 7.2: Sammanställning av experimenten

I �gur 7.2 är de viktiga utdataområdena representerade i de sex experimentscenariona. Man kanexempelvis se att scenario 1 ser bra ut i den här grafen. I �gur F.1 kan man däremot se att lagret föreLinje 76 i scenario 1 byggs upp, eftersom det är mycket material som går den vägen.

Scenario 2 är snarlikt scenario 1 men har längre tid i systemet, vilket beror på de ökade transporter-na. I scenario 2 fördelas materialet mellan glödgning- och betningslinjerna bättre vilket syns på attlagernivån före Linje 76 är lägre än för scenario 1 och att utnyttjandegraden av nya AP-linjen ärhögre.

Företagets hypotes om att allt kallvalsat material och att all plåt ska köras i Linje 76 gör att en storandel av materialet körs i Linje 76 och lagernivån byggs upp. Nya AP-linjen har en högre kapacitet änLinje 76 och bör därför ta merparten av materialet, vilket leder till att resultatet blir lite bättre omvi kör andra valsningen av yta 2B i nya AP-linjen. Lagret före Linje 76 byggs ändå upp till för höganivåer.

7. Analys 57

Eftersom allt kallvalsat material, vilket är cirka 27 procent av �ödet, går genom Linje 76 två gångersamt all plåt, som utgör ca 50 % av �ödet, är det inte svårt att se varför Linje 76 blir överbelastad. Iscenario 2 tar vi bort den andra inglödgningen av en del av det kallvalsade materialet, vilket minskaröverbelastningen i Linje 76 men genererar transporter, då det i det fallet kommer behöva transporterasmaterial från nya AP-linjen till Färdigställningen.

Simuleringen visar tydligt att ju mer som går genom nya AP-linjen desto bättre blir �ödet. Man kanockså se att Färdigställningen är �askhalsen i �ödet där lagernivåerna byggs upp. Att Färdigställningenhar lägre kapacitet än glödgning- och betningslinjerna kan även ses i �gur 7.1

Scenario 3a och 3b gav ett resultat som liknar jämnt resursutnyttjande. och har därför snarlika resultat.Givetvis skiljer sig utnyttjandet av nya AP-linjen och Linje 76 men i övrigt har scenariona liknandeutdata. Den skillnad som kan ses är att antalet utlevererarde produkter ökar i scenario 3b. Detta ärlogiskt då scenario 3b utnyttjar den nya AP-linjens kapacitet i större utsträckning.

Scenario 4 strävar efter att använda båda resurserna lika mycket. Genom att skicka materialet till denlinje som har lägst lagernivå håller båda linjerna en jämn takt. I teorin skulle det då också kunna varamöjligt att sänka hastigheten på linjerna så att de producerar rätt mängd utan att behöva stannaför materialbrist. Om efterfrågan ökar skulle då hastigheten kunna ökas igen. Scenario 3b har ungefärsamma e�ekt på systemet som scenario 4.

Scenario 5 har lägre lagernivåer än scenario 4 vilket skulle kunna beror på att schemaläggningnen föreglödgning- och betningslinjerna förenklas.

I de tre versionerna av scenario 6 visas vad som händer om andelen plåt och kallvalsat materialökar. Dessa kategorier kräver extra operationer. I fallet med en ökad mängd kallvalsat material ställshögre krav på Z-high och glödgnings- och betningslinjer och i fallet med en ökad mängd plåt ställshögre krav på Färdigställningen. Här kan man se att maxlagernivåerna ökar i Färdigställningen medanmedellagernivåerna inte påverkas nämnvärt. Detta tyder på att en ökning av mängden plåt skullekunna stoppa upp Färdigställningen tillfälligt men att det inte påverkar lagernivån sett över helaperioden.

Vad gäller färdigdatumen är produkterna i genomsnitt nästan 200 timmar sena vilket är drygt 8 dagar.Detta stämmer ganska väl överrens med verkligheten då fördröjningar som omslipning och andratidsödande omprocessningar inte är medräknade i ledtiden. Idag har verket problem med förseningaroch detta avspeglar sig även i simuleringen. För att komma tillrätta med förseningarna kan företagetbehöva se över produktionsstopp samt att öka kapaciteten i Färdigställningen.

I ett eget scenario har Färdigställningen taktats för att jämna ut kapaciteten mellan glödgning- ochbetningslinjerna och Färdigställningen. Glödgning- och betningslinjerna styrs här som i scenario 4.Detta scenario syftar till att ge en indikation på vilken kapacitet Färdigställningen skulle behöva haför att undvika att höga lagernivåer byggs upp.

För att göra detta har långa stopptider sorterats bort genom att alla stopp på mer än 5 dagar tagitsbort. Dessutom har processtiderna i Linje 2000, slittern och packningskranen för plåt behövts sänkas.Linje 13 har inte ändrats eftersom det lagret inte har visat höga nivåer i experimenteringen.

Tab. 7.2: Processtider för att klara produktionen i färdigställningenLinje Tid per bandSlitter 30-45 minLinje 2000, band 15-20 minLinje 2000, plåt 18-25 minPackkran 10-15 min

7. Analys 58

Detta resulterade i att lagren i Färdigställningen håller sig i närheten av budgeterade nivåer, se �gurF.7, vilket gör att den utlevererade mängden produkter ökar. Det här scenariot kan också bidra tillatt ledtiden minskar.

Enligt den rangordning som anges i avsnitt 4, är scenario 1 det scenario som uppvisar bäst egenskaper.Vi har därför valt att jämföra vårt scenario med scenario 1. Jämförelsen �nns illustrerad i bilaga ??. Vikan då se de fördelar som skulle kunna utvinnas vid det här scenariot jämfört med scenario 1.

8. SLUTSATS

8.1 Slutsats

Utifrån frågeställningarna och resultaten har vi dragit föjande slutsatser:

Nulägesanalysen indikerar att det största problemet på Avesta Jernverk idag är bristen på integrationoch överskådlighet. Vi anser att ett gemensamt datasystem för hela verket skulle bidra till att ökasamarbetet och förståelsen mellan de olika byggnaderna.

Inför 2015 tycks Färdigställningen vara det område där de �esta problemen uppstår. Den byggnadenhar en underkapacitet gentemot tidigare linjer och kommer därför att bli en trång sektor som måstehanteras. Även kvalitetsbrister från Stålverket och långa stopptider genom hela �ödet kommer attbidra till en lägre produktion än önskat.

Simuleringen visade tydligt att Färdigställningen är en trång sektor. I övrigt verkar produktstyrningenav Linje 76 och nya AP-linjen inte vara avgörande för �ödet då en överkapacitet råder på dessa linjer.Skulle dock produktionsstyrning göras skulle vi rekommendera ett jämnt resursutnyttjande för attunderlätta schemaläggningen i dessa båda linjer. Av transportpraktiska skäl så bör en så stor del avbanden som möjligt köras i nya AP-linjen. Lika borde det kallvalsade materialet och det som ska tillFärdigställingen gå genom Linje 76. Att helt gå efter dessa regler (enligt Scenario 1) är dock inteoptimalt då en för stor del av �ödet går genom Linje 76.

8.2 Diskussion och slutkommentarer

Det optimala scenariot som gjorts är enbart ett resultat av vad som skulle krävas i fall alla linjer kördeoptimalt. Detta gör att de tider som framkommit som krav på de olika linjerna i Färdigställningeninte är att rekommendera som verkliga krav. I verkligheten �nns faktorer som inte �nns med i dennasimulering, såsom mänskliga faktorer och skiftande orderingång. Detta gör att vi rekommenderar attdenna simuleringsstudie används som ett stöd för att indiktera vilka områden som kan bli problematiskaoch inte som absoluta si�ror.

De svårigheter som vi främst har stött på under vårt examensarbete har bland annat innefattat datain-samling. De data som vi önskat som grund för vår simulering har ibland inte funnits tillgänglig ellervarit felaktig och detta återspeglas givetvis vad gäller tillförlitlighet i resultatet. Dessutom behandlarsimuleringen ett väldigt stort och komplext �öde vilket gör att avvägningar om förenklingar har gjortsoch även detta påverkar kvaliteten på resultatet.

Vi hoppas att vi i och med det här examensarbetet bidragit till att simulering kan ses som ett använd-bart verktyg hos Outokumpu. Eftersom vår simulering behandlar hela �ödet rekommenderar vi vidareforskning inom speci�ka problemområden för att få mer verklighetsrelaterade resultat.

9. LITTERATURFÖRTECKNING

LITTERATURFÖRTECKNING

Alan A., Pritsker B. (1998), Principles of simulation modeling, Handbook of simulation, edited byJerry Banks, Society for Computer Simulation International

Alexopoulos Christos, Seila Andrew F, Output data analysis, Handbook of simulation, edited by JerryBanks, Society for Computer Simulation International

Andersson Johan, Anundsson Börje, Eriksson Marie (2004), Varmband, Högskolan Dalarna

Aronsson, Ekdahl, Oskarsson (2004), Modern logistik - för ökad lönsamhet, Liber, 2. uppl.

Avesta Polarit (okänt utgivningsår) Välkommen till stålverket i Avesta Avesta Polarit

Bengtsson Linus Processteknologi intervju 2008

Ebervik Joakim, Processutvecklare Varmband, intervju 2008

Enegren Christina, Planering Logistik Varmband, intervju 2008

Eriksen Oy (2008), Activating you ideas Outokumpu

Eriksson Tommy, Chef Linje 2000, intervju 2008

Grady Peter O. (1990), Just-In-Time�loso�n i verkligheten, Studentlitteratur, s. 37-39

Guilherme Ernani Vieira (2004), Ideas for modeling and simulation of supplychains with Arena, Pro-ceedings of the 2004 Winter Simulation Conference,

Hamlin Christer, Planering, intervju 2008

Hera (2005) Wide sheet, plate and coil in stainless steel from the Avesta works Trosa tryckeri AB

Jarl Börje och Ohde Sven (1992), Resurssnålt företagande, Almqvist&Wiksell Ekonomiförlagen

Kulturförvaltningen Avesta kommun (2008), Verket, tillgängligt påhttp://www.verket.se/index.php?s=16&l=swe, besökt 080617

Law Averill M., McCommas Michael G. (2001), How To Build Valid And Credible Simulation Models,Proceedings of the 2001 Winter Simulation Conference

Lean Enterprise Institute (2008), Principles of lean, tillgängligt påhttp://www.lean.org/WhatsLean/Principles.cfm, besökt 081014

Leemis Lawrence (2003), Input Modeling, Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference

Lumsden Kenneth (2006), Logistikens grunder Studentlitteratur, 2. uppl.

Löfgren Anette, Logistikchef, intervju 2008

Magnusson Mikael, Logistik Z-high, intervju 2008

Litteraturförteckning 62

Nord Hans-Erik, Transportchef, intervju 2008

Norgren Mikael, Logistikchef L76, intervju 2008

Oakshott, L. 1997, Business Modeling and Simulation, Pearson Education

Olhager Jan (2000), Produktionsekonomi, Studentlitteratur,

Ortiz Chris A. (2006) , Kaizen Assembly, CRC Press, s. 2-25

Outokumpu (2007) Outokumpu basic presentation svenska Outokumpu

Outokumpu Stainless AB (2006), Avesta Jernverk broschyr, Outokumpu, s. 5-7

Persson Fredrik (2001), Utforming av simuleringsprojekt - en modell i nio steg, Plan,

Persson Ulf, Kvalitetstekniker, intervju 2008

Schriber Thomas j., Brunner Daniel t. (2000) , Inside discrete-event simulation software: how it works

and why it matters, Proceedings of the 2000 Winter Simulation Conference,

Sävypaino (2005), emphRostfria breda band och bred plåt från avesta jernverk Trosa tryckeri AB

Söderström Göran, Projekt 2015, intervju 2008

Unionen fackförening (2008), Om stålbranschen, tillgängligt påhttps://www.unionen.se/UploadFiles/Dokument/Om%20Unionen/Best%C3%A4ll%20och%20ladda%20ner/Om%20Unionen/Om stalbranschen.pdf, besökt 2008-09-25

Valentini Giovanni,Zavanella Lucio (2003), The consignment stock of inventories: industrial case and

performance analysis, Giovanni Valentinia, Lucio Zavanellab,

Vision 2015 Team members (2007), Feasibility Study "vision 2015" version 19, Outokumpu

Öhnfeldt Ulf (2008), Vad händer inom Projekt 2015 för Avesta Jernverk? Outokumpu

BILAGA

A. MODELLBESKRIVNING

Nedan följer en beskrivning av modellen. Beskrivningen behandlar utmärkande delar i modellen. Dedelar som förekommer mer än en gång beskrivs bara i detalj första gången. I övrigt följer beskrivningen�ödet från start till slut.

A.1 Initiallager

Här skapas initiallagren till alla linjer. Detta sker i tid 0 och alltså före det att någonting annat händeri simuleringen. Antal entiteter i initiallagren grundas på en lagerfrysning gjord 071231 där en totalvikti alla enskilda lager vid den aktuella tidpunkten �nns sparad. Denna vikt är sedan dividerad med enmedelvikt för en entitet och på så vis har ett initiallager för varje enskild linje kunnat erhållas. Dessapasserar sedan ett attributblock (se avsnitt A.3) där de erhåller alla för entiteten nödvändiga attributgenom simuleringen (utom färdigdatum, se avsnitt A.10). Efter det sorteras de efter vilken linje detillhör och skickas till rätt lager.

A.2 Leverantörer

De entiteter som inte skapas i intitiallagren kommer från ett create-block som kallas Stålverket. De ska-pas med ett intervall som ska motsvara Stålverkets beräknade produktionstakt år 2015. Det �nns ävenexterna leverantörer som även de skapar entiteter med en takt baserad på den beräknade inköpsmäng-den år 2015. De entiteter som skapas ur leverantörsblocken skickas direkt till Vambandverket då dessaredan är slipade.

A.3 Attributblocket

Detta block är en submodell som rymmer alla de attribut som entiteterna kan tänkas behöva genomsimuleringen. Vad som �nns med här grundar sig på vilka egenskaper som olika linjer tittar på när deväljer i vilken körordning entiteter ska behandlas och även hur lång tid i varje linje en entitet behöver.Vårt attributblock är uppbyggt som följer:

Först väljs vilken kund entiteterna ska tillhöra. Detta är viktigt för sliparna då olika kunder prioriterasolika. Efter det bestäms om entiteterna ska vara standard- eller specialstål och vilken yta de ska hasamt om de ska bli band eller plåt. Här får även en del entiteter en speciell stålkod som alltid skakallslipas. Sedan sätts en bredd och två olika tjockleksattribut, en för slabs och en för band. En förVarmbandverket och en för Bredbandverket. Slutligen får entiteterna en längd.

Efter att ha blivit tilldelade attribut går entiteterna vidare till antingen Varmslipen, oslipade direkttill Varmbandverket eller ut till kund.

A. Modellbeskrivning 65

A.4 Varmslip

När entiteterna når Varmslipen läggs de i lager i väntan på process. Vid Varmslipen �nns en sökmodellsom endast innehåller en entitet. Denna står och väntar på att det ska dyka upp en entitet i lagretföre Varmslipen och på att den första av fyra resurer som entiteterna ska passera genom Varmslipenska bli ledig. När så är fallet släpps sökentiteten och söker igenom lagret efter den entitet som harkortast färdigdatum om lagret är mindre än 1200 ton (ca 60 entiteter), eller efter kunder som hör tillUSA/Degerfors om lagret är över 600 ton. Den entitet i lagret som motsvarar kriterierna plockas urlagret och släpps in till Varmslipen för processning.

Till processen Varmslip är sedan en fördelning för processtid kopplad och även en viss frekvens medvilken maskinen ska gå sönder. Dit hör också en liten modell som släpper en entitet med jämnamellanrum som tar över resurserna Slipmaskin"en viss tid. Detta ska simulera ett schemalagt repa-rationsstopp. En viss procent av de processade entiteterna skrotas sedan efter processen och lämnarmodellen. Processtid, stoppfrekvens, reparationsstopp och skrotprocent �nns vid samtliga linjer genomhela �ödet och omnämns enbart här då de är identiska så när som på speci�ka värden.

Efter att entiteterna processats i Varmslipen fraktas de med truck till antingen lager före Varmband-verket eller, om de har en avvikelse, till nya Sliplinjen för bearbetning. De kan också fraktas ut förförsäljning till kund och lämnar då modellen. Innan entiteterna processas Varmbandverket svalnar dei 1,5-2 dygn och detta sker i ett delay-block.

A.5 Nya Sliplinjen

Den nya Sliplinjen ska fungera som en avlastning för den redan be�ntliga Varmslipen. Den ska dessutomersätta Kallslipen och den kan utföra både varm- och kallslipning.

Stålsort 1961 ska alltid kallslipas slipas och sorteras därför ut. USA/Degerfors prioriteras och efter detprioriteras färdigdatum. Den nya Sliplinjen har därför en likadan sökmodell som Varmslipen.

Efter att entiteterna processats i den nya Sliplinjen fraktas de med truck till antingen Varmbandverketeller direkt ut till kund.

A.6 Varmbandverket

Eftersom Varmbandverket arbetar efter kampanjer, HB1 och HB2, börjar entiteterna med att blitilldelade vilken kampanj de ska höra till. Detta avgörs av vilken bredd de har. Efter det delas de upppå en av de två tillgängliga ugnarna och får en processtid för att passera det transportband som utgörsjälva ugnarna. Om ugnarna är fulla får entiteterna vänta i en hold-kö på att en ugn ska bli tillgänglig.Efter det att entiteterna passerat ugnarna skickas en signal till de väntande entiteterna att en platsblivit ledig och nästa entitet i kön släpps in i ugnen. Efter ugnen når entiteterna valsningen, bådavalsstegen är sammanslagna i samma process. Efter valsningen går det mesta vidare till påhaplingen,Det som ska till Degerfors går inte genom påhaspling utan klipps upp i plåtar och går ut till kund.Det som ska till Nyby sorteras ut efter påhasplingen och går ut till kund och resten skickas vidare utför kylning eller till skrot.

Till ugnarna �nns en fristående modell som håller koll på när det är dags att byta kampanj. Deninnehåller en enda entitet som väntar i ett hold-block som med jämna mellanrum släpper entitetenoch uppdaterar en variabel som talar om vilken kö som entiteter ska släppas ur före ugnen.


Hanteringen med reparationsstopp för Varmbandverket är också annorlunda än i övriga systemet. Ävenhär �nns en egen liten modell som hanterar reparationsstoppen, men här uppdaterar den ensammaentiteten en variabel som stoppar upp alla ingående entiteter före ugnen en viss tid. Detta för att ugnenmåste vara tom vid reparationsstopp då slabsen blir förstörda om de ligger i ugnen för länge.

När entiteterna är klara i Varmbandverket fraktas de med truck ut på gården för kylning i 8 timmari ett delay-block, går till skrot eller skickas ut till kund. De som går vidare i systemet läggs i ett lagerföre Linje 76.

A.7 Bredbandverket

Då Linje 76 är relativt komplex schemaläggningsmässigt delas entiteterna upp i 32 olika köer baseradepå bredd, tjocklek och om de är standard- eller specialstål. Detta för att det ska vara lätt att sökaigenom köerna efter lämpliga entiteter att släppa in för processning. Själva framropningen sköts i enegen liten modell via VBA-kod där en sökalgoritm söker igenom alla köer efter lämpliga entiteter.Detta baseras på vilken tjocklek och bredd som körts innan och sedan efter färdigdatum. Finns ingenlämplig entitet så släpps ett så kallat dragband, eller skarvband, som syftar till att alltid kunna hållaproduktionen igång. Denna körs och sorteras sedan ut och läggs tillbaka i den ursprungliga kön fördragband.

Efter Linje 76 undersöks om entiteterna ska kallvalsas i Z-high eller inte. Om så är fallet processasde i Z-high efter principen kortast färdigdatum först och skickas sedan tillbaka i kön före Linje 76.De blir tilldelade ett attribut som håller koll på att de redan är processade i Z-high för att de ska bliutsorterade mot färdigställningen nästa gång de processats i Linje 76.

Efter det att de blivit processade i Linje 76 och/eller Z-high transporteras entiteterna upp till Färdigställ-ningen och hamnar i köer före antingen Linje 2000 eller Slittern. Detta avgörs dels på en procentuellfördelning och dels på om ytan är standard 2B eller inte, då allt sådant material måste gå genom Linje2000.

A.8 Nya AP-linjen

Den nya AP-linjen är identisk med Bredbandverket och följer helt principerna om schemaläggning,dragband och dylikt.

A.9 Färdigställningen

I Färdigställningen kan entiteterna passera fem olika linjer; Linje 2000, Slittern, Linje 13, Bockkranenoch Precisionsklipplinjen. De kan också bli lagerlagda i tre olika speciallager; Coilslagret, Ringlagretoch Vitt bandlager. Exakt vilka linjer de passerar och vilka lager de blir lagda i avgörs dels av pro-centfördelningar och dels av vissa speciella attribut som är unika för en viss linje eller ett visst lager.Färdigställningen arbetar efter principen kortast färdigdatum först.

Allt material som hamnar i något av de tre speciallagren plockas ut med en viss förbestämd frekvens.Detta styrs av tre små modeller som släpper enskilda entiteter med ett bestämt intervall. Dessa skickarsedan en signal till det speci�ka lagret om att släppa en entitet ut i �ödet igen.

Efter varje linje kan en entitet skrotas, skickas till kund eller skickas vidare till en annan linje. Efter


att de passerat Färdigställningen skickas entiteterna för utlastning till kund och lämnar därmed simu-leringen.

A.10 Färdigdatum

Genom hela modellen tilldelas entiteterna färdigdatum för att kunna hålla koll på om entiteter som ärförsenade eller inte. Det är även detta datum som sökalgoritmerna grundar sig på när en viss entitetska plockas ur en kö för processning i en viss linje.

Dessa färdigdatum uppdateras före varje linje där ledtiden förlängs, som en entitet passerar. Det är ensubmodel som dels avgör hur många dagar en entitet ligger före eller efter beräknat färdigdatum ochdels uppdaterar aktuell tid enligt:

Datum - Tidsskillnad + Ledtid

där:

• Datum är så många dagar som entiteten låg före eller efter tidschemat vid föregående process.

• Tidsskillnad är skillnaden i tid från att entiteten lämnade förra linjen till att den lämnar denaktuella

• Ledtid är den tid som avsatts för entiteten att passera den aktuella linjen/linjerna.

Ursprungsdatumet baseras på den tidpunkt entiteten kom in i systemet plus den ledtid som är avsattför efterföljande linje. Detta för att sökalgoritmerna ska kunna hitta de entiteter som funnits längst isystemet och alltså är mest försenade.

A.11 Schemaläggningen i Linje 76 och nya AP-linjen

Eftersom glödgning och betningslinjerna svetsar ihop banden och kör kontinuerligt, måste man här tahänsyn till bandens dimensioner. Detta för att band kan bli liggande om det inte �nns material sompassar ihop. Schemaläggningen bygger på att bredder och tjocklekar successivt ändras från brett tillsmalt samt tjockt till tunnt och vice versa. Det går inte heller att hur som helst växla mellan standard-och specialstål. För att simulera detta har ett script skrivits. För kod se bilaga E

För att kunna välja entitet har kön före linjen delats in i 32 separata köer baserat på stålsort, breddoch tjocklek. Det gör att man kan välja ur vilken kö en entitet ska släppas. För att materialet skakunna delas upp behöver tjocklekar och bredder delas in i kategorier. Detta har gjorts enligt tabell A.1och A.2.

I tabellerna A.1 och A.2 kan vi se att vissa kategorier endast får ett par procent av materialet vilketkan göra schemaläggningen svårare.

Stålsorterna förhåller sig så att 70 procent är standardstål och resten specialstål.

Entiteterna schemaläggs efter stålsort och bredd och därefter varieras tjockleken. I modellens schemaläg-gningsscript hålls sort och bredd konstant i 70 respektive 50 loopar medan tjockleken väljs efter kortastleveransdatum.

Bredden och stålsorten låses fast i värden som ändras regelbundet efter ett förutbestämt antal entiteter.Därefter plockas de möjliga tjocklekarna ut vilket resulterar i att tre entiteter kan vara möjliga. Denentitet som väljs är den entitet som har lägst färdigdatum. Om ingen entitet �nns i de tre kategorierna


som valts ändras bredden och testet körs om igen. Testas vilkoret mer än 15 gånger skickas ett dragbandoch den längsta kön i systemet väljs som nästa kö.

Detta script ger inte en helt giltig körplan då det inte tar hänsyn till alla kriterier som �nns förschemaläggning. Däremot är det en representation av de viktigaste reglerna och e�ekter såsom överbliv-na entiteter i slutet av intervallen kommer med i det här scriptet.


Tab. A.1: Breddfördelning under första halvåret 2008Bredd Antal Procent Kategori Acc. procent1000 392 3,63 1 14,971100 312 2,88 1 14,971200 578 5,34 1 14,971300 348 3,12 1 14,971400 1433 13,2 2 38,31500 2712 25,1 2 38,31600 228 2,11 3 5,961700 104 0,96 3 5,961800 313 2,89 3 5,961900 0 0 3 5,96>2000 4396 40,64 4 40,64

Tab. A.2: Tjockleksfördelning under första halvåret 2008Tjocklek Antal Procent Kategori Acc. procent<1,5 99 1,21 1 17,352 507 6,21 1 17,353 811 9,93 1 17,354 1331 16,3 2 45,715 1206 14,77 2 45,716 1195 14,63 2 45,717 369 4,52 3 19,928 1258 15,4 3 19,929 464 5,68 4 17,0010 118 1,44 4 17,0011 36 0,44 4 17,0012 585 7,16 4 17,0013 185 2,26 4 17,00

B. SCHEMALÄGGNING

Denna bilaga är en sammanfattning av observationer om schemaläggningen i de olika linjerna ochär inte avsedd att vara en sammanhängande text utan kan användas för att motivera vissa val imodellen.

B.1 Slipning

Då Varmslipen är normalbelagd slipas slabsen i den ordning som de kommer ut ur Stränggjutningen.Om lagret framför Varmslipen blir för stort så prioriteras material som ska till USA och Degerforssamt material som är försenat. Framför Kallslipen vill man inte ha ett större lager än 1200 ton mendet händer att den gränsen överskrids.

Material som går till Kallslipen måste svalna 1,5 till 2 dygn innan det kan hanteras. Allt materialsynas först i Kallslipen och det är bara runt 40 procent av materialet som faktiskt slipas. Material somskickas till Kallslipen har alltid en avvikelse av något slag.

B.2 Varmband

I Varmbandverket schemaläggs materialet i kampanjer. Kampanj ett och tre är brett material och tvåoch fyra är smalt material. Dessa kampanjer byggs upp av logistikplanerarna. Kampanjerna sätts ihopav material som kan köras ihop. Sekvenserna planeras sedan av skiftspersonalen enligt vissa regler.Varje körsekvens måste börja med ett tjock material.(Enegren 2008)

Eftersom man kör både smalt och brett material med samma valsar �nns begränsningar på hur mycketsmalt material man kan köra innan det blir spår i valsarna. Det innebär i praktiken att efter det att manhar kört 4000 ton smalt material så kan man inte köra mer brett material utan att först byta valsar. Mankan dock fortsätta att köra smalt material om det �nns sådant kvar att köra. (Enegren 2008)

Då vi inte ska gå in i detalj på just varmband�ödet har vi valt att dela �ödet i kategorier med avseendepå bredd och tjocklek. Vi skiljer även på standard- och specialstål, dock betraktas inte duplex-materialsom specialstål i Varmbandverket eftersom det i verkligheten behandlas som standardstål. De andratyperna av specialstål (HR och HA) är hårdare och därmed svårare att valsa, dessa betraktas därför somen egen kategori och kan inte schemaläggas med vilket annat material som helst.(Enegren 2008)

B.3 Bredband

Linje 76 hämtar material från ett utomhuslager efter att det har svalnat. Lagret efter Linje 76 är enbartett lager där banden väntar på att bli processade i Z-high eller bli utlastade till Färdigställningen ochska alltså i princip alltid vara tomt. Blir det lagret fullt innebär det att Linje 76 måste stanna.

B. Schemaläggning 71

Linje 76 har en kontinuerlig produktion och svetsar ihop banden med varandra. Bredder går man upp1300-1500-1800-2000 millimeter och ner igen, alternativt 1500-2000 millimeter. Tjocklekar går manupp och ner successivt.

Man skiljer på sju olika grupper som man försöker hålla ihop:

• Kallvalsat standard: 2B

• Kallvalsat special: 2E

• Råband standard med dragända

• Varmvalsat standard: 1D

• Varmvalsat special: 1D

• Råband special som ska bli kallvalsat med dragända

• Band som måste omprocessas

Mängderna av de olika grupperna och paramterarna varierar.

Linje 76 har en kapacitet på 12-13000 ton/vecka

Inplanerade repstopp: varannan torsdag 4-6 timmar och varannan torsdag 8-10 timmar.

Råbanden från Varmbandverket ska svalna 12 timmar innan de tas in i Linje 76. De svalnar först fyratimmar på gården och sedan fyra timmar i vattenkar, sedan ytterligare fyra timmar på gården för attkunna hanteras.

Linje 76 vill ha minst 50 band i lager för att det ska vara värt att köra. 500 band är max för lagretute.

Processtiden i Linje 76 är cirka 20 minuter.

Idag fraktas banden en och en med truck till Färdigställningen.

B.4 Kallvalsning

Av det material som kommer ut från Linje 76 går cirka 25 procent genom Z-high.

Efter det att materialet passerad Z-high lagras det i samma lager som material från Linje 76 ochskickas sedan tillbaka till utelagret före Linje 76:s inlopp.

Fig. B.1: Flödet i Bredbandverket

B. Schemaläggning 72

Flöde: Varmband -> Linje 76 -> 75 procent Färdigställningen -> 25 procent Z-high -> Linje 76 ->Färdigställningen

Valsarna måste bytas efter 200 ton körning, detta tar dock inte speciellt mycket tid i anspråk. Eftervalsbytet kör man 2B och 2000 millimeter brett för att köra in valsarna. Man måste i alla fall köra 600ton sådant material innan man byter till annat.

Schemaläggningsprincipen är EDD, där rödmarkerade band är försenade och prioriteras först. Manförsöker hålla ihop tjocklekar och bredder men det �nns egentligen inga begränsningar.

Z-high kör cirka 2000 ton/vecka men när det går riktigt bra kan man köra 3500 ton/vecka. Man trordock att man ska klara av ett tryck på 4000 ton/vecka till 2015.

Processtiden är cirka 1 timme oberoende på vilken typ av material det är. Av det är 50 procent aktivtid i maskinen. Övrig tid är påhaspling, transport och dylikt.

Cirka ett band i månaden blir skrot.

Maskinen kör band för band, alltså ett band i maskinen i taget

För närvarande har man inga planerade repstopp utan man reparerar vid materialbrist. Man tror dockatt ett repstopp i veckan om cirka 6-8 timmar kommer att vara nödvändigt år 2015.

Materialet går genom Z-high för att kunna valsas ner från 4 millimeter, som är det tunnaste Varm-bandverket klarar av att köra, ner till 2 millimeter. Fina valsar gör även att ytan blir väldigt jämn och�n.

Kallvalsning kallas all valsning som inte värmer upp materialet till över 600◦C. Z-high värmer uppmaterialet till cirka 80◦C och detta enbart på grund av friktion.

B.5 Färdigställningen

Tjockare material går genom Linje 13 tunnare går genom Linje 2000. Linje 13 och Linje 2000 delar påpackningslinje för plåt och begränsar därför varandra.

Då banden har en innediameter när de går in i maskinerna och en annan när de går ur planerasmaterial som måste köras om för sig. Detta eftersom man måste byta haspel för att kunna köra ommaterial, vilket tar cirka en timme. Bandproduktionen begränsas av att banden hämtas manuellt tillBandpackningslinjen som följer efter Linje 2000 och som även är en trång sektor.

Linjerna i Färdigställningen är gjorda för att vara �exibla. De kan köra enstaka band lagren är lå-ga.

C. VERKSKARTA

Kartan (se �g C.1) syftar till att ge en övergripande syn på verket och beskriver ett huvudsakligt �ödeför produkterna. I korthet är �ödet som följer:

C.1 Dagens �öde

Efter att ha blivit gjutna slabs i Stränggjutningen går cirka två tredjedelar slabsen till lager (1) föreVarmslipen (2) där de slipas, resten säljs eller fortsätter processas oslipade. Material som inte blirtillfredsställande i Varmslipen går till lager (3) före Kallslipen (4) där de slipas ytterligare en gång.Här hamnar också det mesta material som innehåller titan och material som behöver synas extra. Eftersliphallarna lägg slabsen på ett lager utomhus, Slabslagret (5). Härifrån plockar Varmbandverket (6)in slabs efter en bestämd körordning och valsar slabsen till band som hasplas upp till band. Dessaplaceras i ett utomhuslager (7) efter Varmbandverket. Här får de svalna i 12 timmar innan de försin till Linje 76 (8) för ytterligare valsning och betning. Dessa läggs i ett lager efter linjen (9) somfungerar som ett genomströmningslager. Det material som ska kallvalsas plockas ut ur detta lager ochkörs genom Z-high (10) och läggs sedan tillbaka före Linje 76. Efter Linje 76 körs banden upp tillFärdigställningen där tunnare material hamnar i lager (11) före Linje 2000 (12) och tjockare materialhamnar i lager (13) före Slittern (14). Linje 2000 klipper upp banden i färdig formatplåt som packas påplats, eller till mindre band som skickas för packning i coilpacklinjerna. Material som behöver klippasytterligare eller behöver extra syning hamnar i lager (15) före Precisionsklipplinjen (16) och materialmed avvikelse hamnar lager (17) före Bockkranen (18). Material från Slittern kantklipps banden ochkan skickas för packning i Coilpacklinjena eller till lager (19) före Linje 13 (20) som klipper upp bandentill formatplåt. Här kan sedan materialet följa samma vägar som efter Linje 2000. I lagret före Linje13 �nns också Eurolagret där kunder själva kan gå in och beställa material med kort leveranstid. Efterdet att materialet passerat Färdigställningen körs de ner till Terminalen och läggs där i Terminallagret(21), Färdigvarulagret (22) eller Plåtlagret (23) i väntan på utleverans.

Lagren före och efter linjerna (framförallt de belägna inomhus) har olika maxnivåer och varje lager haren budgeterad nivå som är önskvärd. Ett fåtal linjer har en miniminivå för att kunna skapa en körplansom är möjlig att köra.

C.2 Framtida �öde

Flödet år 2015 kommer att se ut som dagens �öde men med två skillnader. Den första är en nyslipmaskin (25) som ska avlasta Varmslipen (2) och helst ersätta Kallslipen (4). Den andra skillnaden ärden nya AP-linjen (24) som är en systerlinje till Linje 76 (8). Detta gör att �ödet efter Varmbandverket(6) delar upp sig på dessa två linjer beroende på hur man väljer att styra produktionen. Efter dennya AP-linjen kan banden antingen fraktas direkt ut till kund eller köras upp till Färdigställningen förvidare processning.

C. Verkskarta 74

Fig. C.1: Verkskarta

D. FLÖDESPLANERAREN

Fig. D.1: Förslag på en �ödesplanerare

E. VBA-KOD TILL LINJE 76 OCH NYA AP-LINJEN

Dim LastEntityBredd As IntegerDim LastEntityTjocklek As IntegerDim LastEntityKod As IntegerDim breddriktning As IntegerDim LastEntityBreddAP As IntegerDim LastEntityTjocklekAP As IntegerDim LastEntityKodAP As IntegerDim breddriktningAP As IntegerDim possibleQueues(2) As IntegerDim possibleQueuesAP(2) As Integer

'****************************************SetArenaVariable*************Public Sub SetArenaVariable(sNewValue As String, oSiman As Arena.SIMAN, sVariableName AsString)' If the entered value is OK (non-negative number), set the simulation variableDim dNewValue As IntegerIf IsNumeric(sNewValue) ThendNewValue = Val(sNewValue)If dNewValue > 0 Then'If Val(sNewValue) > 0 ThenoSiman.VariableArrayValue(oSiman.SymbolNumber(sVariableName)) = dNewValue'oSiman.VariableArrayValue(oSiman.SymbolNumber(sVariableName)) = Val(sNewValue)ElseMsgBox felmeddelande"End IfEnd IfEnd Sub

'**********************************Sub ModelLogic_RunBegin***********Private Sub ModelLogic_RunBegin()breddriktning = 1LastEntityTjocklek = 2LastEntityBredd = 2LastEntityKod = 1breddriktningAP = 1LastEntityTjocklekAP = 2LastEntityBreddAP = 2LastEntityKodAP = 1End Sub

'***********************************createQueue*******************************Public Function createQueue(ByVal kod As Integer, tjocklek As Integer, bredd As Integer) As Integer

E. VBA-kod till Linje 76 och Nya AP-linjen 77

If bredd < 1 Thenbredd = 1ElseIf bredd > 4 Thenbredd = 4End IfIf tjocklek < 1 Thentjocklek = 1ElseIf tjocklek > 4 Thentjocklek = 4End IfIf kod < 1 Thenkod = 1ElseIf kod > 2 Thenkod = 2End IfcreateQueue = kod * 100 + tjocklek * 10 + breddExit FunctionEnd Function

'********************changeKod****************************************Public Sub changeKod(ByRef kod As Integer, ByRef bredd As Integer, ByRef breddriktning As Integer)

breddcounter = breddcounter + 50'Skicka 140 av standard och 70 av speciual innan byte.If KodCounter >= 3 ThenKodCounter = 0If kod = 1 Thenkod = 2Elsekod = 1End IfEnd If'byt bredd efter 50 av samma breddIf breddcounter = 50 Thenbreddcounter = 0If kod = 1 Thenkod = 2KodCounter = 1ElseKodCounter = 2kod = 1End If

If bredd > 1 And bredd < 4 Thenbredd = bredd + breddriktningElseIf bredd = 1 Thenbreddriktning = 1bredd = bredd + breddriktningv Elsebredd = -1bredd = bredd + breddriktningEnd IfEnd If


End Sub

'********************************VBA_Block_2_Fire************************Private Sub VBA_Block_2_Fire()Dim nextQueue As IntegernextQueue = 55ThisDocument.QueueCall nextQueueEnd Sub

'***********************************QueueCall********************************Public Sub QueueCall(nextQueue As Integer)Dim oSiman As Arena.SIMANSet oSiman = ThisDocument.Model.SIMANDim datum As IntegerDim looper As BooleanDim temp As IntegerDim loopcounter As Integerloopcounter = 0datum = 20000looper = True

Do While (looper And loopcounter < 20)changeKod LastEntityKod, LastEntityBredd, breddriktninggetPossibleQueuesFor index = 0 To 1

If checkQueue(possibleQueues(index)) > 0 Thentemp = lateEntityFirst(possibleQueues(index))If datum > temp Thendatum = tempnextQueue = possibleQueues(index)End IfEnd IfNext indexIf datum < 20000 Thenlooper = FalseElsebreddcounter = 50End Ifloopcounter = loopcounter + 1LoopIf nextQueue = 55 ThenThisDocument.�ndLongestQueuenextQueue = LastEntityKod * 100 + LastEntityTjocklek * 10 + LastEntityBreddIf (oSiman.QueueNumberOfEntities(oSiman.SymbolNumber("HoldKo"+ Str(nextQueue) + ".Queue"))= 0) ThennextQueue = 55End IfEnd If

SetArenaVariable Str(nextQueue), oSiman, "queueCaller"LastEntityTjocklek = nextQueue - (LastEntityKod + LastEntityBredd)


End Sub

'*********************************checkQueue***************************Public Function checkQueue(ByVal queue As Integer) As IntegerDim oSiman As Arena.SIMANSet oSiman = ThisDocument.Model.SIMANcheckQueue = oSiman.QueueNumberOfEntities(oSiman.SymbolNumber("HoldKo"+ Str(queue) + ".Queue"))Exit FunctionEnd Function

'*******************************�ndLongestQueue*************************Public Sub �ndLongestQueue()Dim oSiman As Arena.SIMANSet oSiman = ThisDocument.Model.SIMANDim kod As IntegerDim tjocklek As IntegerDim bredd As IntegerDim numberInQueue As IntegernumberInQueue = 0For i = 1 To 2 Step 1For j = 1 To 4 Step 1For k = 1 To 4 Step 1If (oSiman.QueueNumberOfEntities(oSiman.SymbolNumber("HoldKo"+ Str(i * 100 + j * 10 + k) +".Queue")) > numberInQueue) Thenkod = itjocklek = jbredd = knumberInQueue = oSiman.QueueNumberOfEntities(oSiman.SymbolNumber("HoldKo"+ Str(kod * 100+ tjocklek * 10 + bredd) + ".Queue"))End IfNext kNext jNext iLastEntityKod = kodLastEntityTjocklek = tjocklekLastEntityBredd = breddEnd Sub

'****************************getPossibleQueues***********************************Public Sub getPossibleQueues()possibleQueues(0) = createQueue(LastEntityKod, LastEntityTjocklek, LastEntityBredd)possibleQueues(1) = createQueue(LastEntityKod, (LastEntityTjocklek + 1), LastEntityBredd)possibleQueues(2) = createQueue(LastEntityKod, (LastEntityTjocklek - 1), LastEntityBredd)End Sub

'************************************lateEntityFirst*************************************Public Function lateEntityFirst(ByVal queue As Integer) As IntegerDim oSiman As Arena.SIMANSet oSiman = ThisDocument.Model.SIMANDim summa As IntegerlateEntityFirst = Int(oSiman.QueuedEntityAttribute(oSiman.SymbolNumber("HoldKo"+ Str(queue)


+ ".Queue"), 1,oSiman.SymbolNumber(Datum")))summa = lateEntityFirstEnd Function

F. RESULTAT AV SIMULERING

Nedan visas resultatet av simuleringarna. Resultatet diskuteras i avsnitt 7.4. Si�rorna baserar sig påresultatet av simulering i Process Analyzer. Varje scenario är körd med tio replikationer och i 4368timmar.

Figur F.1 visar medellagernivåer i alla lager i de olika scenariona.

Figur F.2 visar maxlagernivåer i alla lager i de olika scenariona.

Figur F.3 visar hur många entiteter som har kommit ut ur modellen i de olika scenariona, fördelat påstålsort och valsning.

F.4 visar hur mycket maskinerna utnyttjas.

Färdigdatumen medel-, max- och min-nivå som visas i �gur F.5. Där negativt värde innebär en förseningoch nollnivå att materialet lämnar modellen i rätt tid.

Fig. F.1: Medellagernivåer för varje linje vid de olika scenariona

F. Resultat av simulering 82

Fig. F.2: Maxlagernivåer för varje linje vid de olika scenariona

Fig. F.3: Antal utlevererade produkter vid de olika scenariona


Fig. F.4: Utnyttjandegrad av varje resurs vid de olika scenariona

Fig. F.5: Fördelning av färdigdatum vid de olika scenariona


Fig. F.6: Medellagernivå för varje linje vid vårt eget scenario

Fig. F.7: Medellagernivå för varje linje vid vårt eget scenario jämfört med budgeterad nivå


Fig. F.8: Genomsnittlig tid i system vid vårt eget scenario

Fig. F.9: Maxlagernivå för varje linje vid vårt eget scenario


Fig. F.10: Antal utlevererade produkter vid vårt eget scenario


Fig. F.11: Översiktsjämförelse mellan vårt eget scenario och scenario 1

simuleringsstudie av ett framtida materialflöde på ...114179/fulltext02.pdf · outokumpu is...

Documents