Konceptval 2: Layout

Efter det första konceptvalet angående automationsnivå vidareutvecklades Inga lyft med förberedelse av polplatta, som var det koncept som hamnade på andra plats i konceptpoängsättningen (se tabell 8). Vidareutvecklingen bestod av att kombinera konceptkombinationen tillsammans med olika layouter på den automatiserade robotcellen. Detta gjordes genom att modellera layouterna för cellen i ABB Robotstudio. Layouterna skapades utifrån nulägesanalysen och författarnas subjektiva erfarenheter.

Till andra konceptvalet presenterades nio olika layoutkoncept. De varierade i rotorplacering, antal robotar och kringutrustning. Varje layout är modellerad efter en av företagets största rotorer för att säkerställa att de klarar av hela produktvariationen. De innehöll dessutom schematiska CAD-modeller på utrustning som behövs på arbetsstationen.

Konceptval skedde inte genom en konceptpoängsättningsmatris, utan genom diskussion med uppdragsgivare. Faktorer som diskuterades i olika layouter var flexibilitet, arbetsmiljö, säkerhet, processflöde och storlek på fotavtryck. Samtliga koncept presenteras i bilaga 3. Det vinnande layoutkonceptet i konceptval 2 visas i figur 13.

Figur 13: Layout med rotorer placerade i serie, en robot och en åkbana

Det vinnande layoutkonceptet innebar rotorer placerade i serie, med en åkbana för robot att parallellt förflytta sig mellan dem. Layouten bedömdes ha störst flexibilitet, då den möjliggör alternativ med både en och två robotar. En åkbana skapar möjligheter för en robot att arbeta på två rotorer. Det ger dessutom möjlighet för robot att åka ur vägen då montör ska utföra arbete på rotor, vilket kan underlätta framtida programmering av säkerhetszoner.

Valet av robot baserades på önskemål från uppdragsgivare, räckvidd och hanteringsvikt. Räckvidden bedömdes behöva vara längsta möjliga för att maximera avståndet mellan robot och montör i olika scenarion. På grund av det vinnande konceptet i kapitel 5.5.1 inte innehåller moment där roboten ska lyfta tunga komponenter, blev kravet på robotens hanteringsvikt inte högt, trots att det rör sig om automation inom tung industri. Tyngden för skruvdragarverktyget som förväntas användas i framtiden uppskattas väga ca 5kg. Men eftersom de flesta 6-axliga länkarmsrobotar med längre räckvidd har betydligt större hanteringsvikter än 5kg (ABB, 2020e), valdes en godtycklig robot med räckvidd på ca 3,2m. Därefter valdes en åkbana som både var anpassad för den specifika roboten, samt vars längd möjliggjorde att roboten kunde positionera sig centralt framför båda rotorerna.

Arbete som följde efter det andra konceptvalet var att fortsätta arbeta på designen av vinnande layoutkoncept inför slutgiltigt lösningsförslag. Vinnande konceptkombination från konceptval 1 kombinerades med de olika stegen på förenklingar för att slutligen demonstrera potentiell ledtidsreduktion.

6 Lösningsförslag

I följande kapitel presenteras lösningsförslaget med data på potentiell ledtidsreduktion med automation och förenklingar.

Lösningsförslaget är i grund och botten koncept ”Inga lyft: Förberedelse av polplatta” enligt tabell 7. Arbetet i robotcellen ser ut enligt följande: Länkarmsrobot utför punktsvetsning, applicering av låsvätska, plock och placering av polskruvar samt skruvdragning. Rotorämne, färdig rotor, spolar, polplattor och spolstöd lyfts och manövreras med hjälp av travers. Positionering och rotation av rotor inuti robotcellen sker med hjälp av specialbyggda bockar som är designade för att klara av vikterna på rotorerna. Bockarna ska dessutom kunna rotera rotorerna när de är i obalans under monteringsprocessen. Montören utför resterande moment som de utförs i nuläget.

Ledtiden för den automatiserade robotcellen beror på vilka förenklingar i processen som genomförs i framtiden. Tre olika nivåer av förenklingar presenteras i avsnitt 5.3.1. I bilaga 1 presenteras listan med förenklingar och i bilaga 2 visas vilka kombinationer som finns i respektive steg. Figur 14 presenterar ett grafiskt exempel på hur mycket varje steg av förenkling påverkar den totala ledtiden. Nuvarande ledtid jämförs med nuläge automatiserat,

steg 1, steg 2A och steg 2B.

Figur 14: Ledtid för nuläge jämfört med olika steg av förenklingar och automation.

Att introducera automation i monteringsprocessen frigör teoretiskt fem timmar. Detta på grund av processteg där montör och robot kan arbeta samtidigt. Exempelvis kan montör tillverka uttagskablar utanför robotcellen medan robot drar polskruvar till rätt moment på rotor. Ett annat exempel är då montör arbetar på rotor, samtidigt som robot utför arbete i en avskild del i robotcellen. Detta möjliggörs med hjälp av en åkbana. Processteg där montör och robot kan arbeta samtidigt tar ungefär fem timmar enligt nulägesanalysten. Under dessa steg fås 100% output av både robot och montör. Resterande ledtidsreduktioner sker på grund av förenklingar i de processteg som enligt nuläget och lösningsförslaget utförs av människa. Därför kan dessa sistnämnda ledtidsreduktionerna implementeras i processen oavsett om

ABB väljer att automatisera den eller inte. Layouten för lösningsförslaget är skapad med hänsyn till var i den befintliga fabriken ABB önskar att arbetsstationen ska hamna i framtiden, och visas i figur 15, 16 och 17.

Figur 15: Lösningsförslagets layout

Robotcellen består av en åkbana (IRBT 6004) som är nio meter lång och två ABB IRB 6660 länkarmsrobotar placerade på 500mm höga piedestaler för att få bättre räckvidd. Område där robotarna växlar verktyg representeras av de fyra lägre stolparna som står inramade av plexiglas och syns ner åt vänster i figur 15 samt ner åt höger i figur 16. Den svarta rektangel som är placerad ovanför detta område är en skärm där följande föreslås att visas upp: Status för robotcellen, vilken order som det utförs arbete på, återstående tid för order eller annan nyttig information.

Arbetsplattformarna som står på var sida om varje rotor ska gå att rulla in och ut radiellt från rotorn då olika rotorer varierar i storlek. De ska också gå att justera upp och ner för att möjliggöra rätt arbetsställning när manuellt arbete utförs på rotorn. Till sist angående arbetsplattformarna är det också tänkt att alla verktyg som behövs när manuellt arbete utförs på rotorn ska finnas hängandes bakom ryggen på räcket. Ytan montörerna står på är av dämpande material. Idén är också att ytorna där montörer arbetar på rotorn och där de kommer att röra sig mest, ska bestå av trägolv med viss dämpning. Detta är inte bara för att det ser trevligt ut, men också för att komma bort från de hårda betonggolven som tros tära på kropp och leder i längden.

Figur 17: Lösningsförslagets layout

Efter mejlkontakt med personal på ABB Robotics tillkännagavs det att robotcellen ser genomförbar ut efter att ha tagit del av bland annat figurerna som presenteras i detta kapitel och beskrivning av vad robotcellen ska utföra. Den grundläggande tanken med området till vänster i cellen, som syns i figur 17 med grått betonggolv, är att det är ett område där robotarna arbetar ostört. När en truck kommer för att hämta och lämna material i denna del bryts ljusgrinden som representeras av de gula stolparna i figur 15 till 16. När ljusgrinden bryts ska robotarna stå still och invänta signal på att området är fritt och arbetet kan återupptas. Ljusgrindarna som syns till höger i figur 17 och omringar området där rotorn står, ska också begränsa respektive robot för att kunna sträcka sig in i det området när en montör är där och arbetar.

Parametrar som ingick i investeringskostnader presenteras i tabell 9. Efter mejlkontakt med säljare på ABB Robotics framkom ungefärliga prisuppgifter för robot, åkbana, robot-vision och robotverktyg. Befintlig offert bockar är en offert som framkom under dokumentsamlingen på ABB. Offerten bestod av specialdesignade bockar för att hantera vikten på rotorerna, samt

klara av att rotera dem under hela monteringsförloppet. Övriga kostnadsenheter härstammar från uppskattningar gjorda i samtal med uppdragsgivare. Påslaget består av att dubblera investeringskostnaden för varje kostnadsenhet med undantag för befintlig offert bockar. Den bedöms ha större mognadsgrad än vad lösningsförslaget som presenterats i denna studie har. Den bedöms därför inte behöva ingå i påslaget. Detta ansågs vara rimligt som säkerhetsmarginal för investeringskostnaden i tabell 9.

Tabell 9: Beräkning av investeringskostnad för lösningsförslaget

Kostnadsenhet Kostnad [kr]

Antal [st] Totalkostnad [kr]

Industrirobot ABB IRB 6660 680 000 2 1 360 000

Åkbana IRBT 6004 9m 620 000 1 620 000

Robot vision-system 50 000 2 100 000

Robotverktyg 30 000 6 180 000

Befintlig offert bockar 2 000 000 2 4 000 000

Kringutrustning (transportband osv) 300 000 1 300 000

Robotcell (säkerhet, styrdator staket osv) 75 000 1 75 000 Summa: [mnkr] 6,635 Påslag: [mnkr] 2,635 Total investeringskostnad:

[mnkr]

9,27

Kassaflödet beräknades enligt beskrivning i kapitel 3.3. Genomsnittlig lönekostnad för både dag- och nattskiften är 474kr per arbetad timme enligt uppdragsgivare. Lönekostnad för nuläge beräknas med följande uppgifter: 3 skift per dag, 2 montörer per skift, 6,75 timmar per skift och 45 veckor per år. För att beräkna nettovärde för lösningsförslagets samtliga nivåer används den önskade produktionstakten på fyra rotorer per vecka. Ledtiden för fyra rotorer i veckan multipliceras med lönekostnaden. Vid förenklingar samt automation av processen krävs endast två skift för att nå önskad produktionstakt. Detta innebär att ingen nattpersonal behövs, vilket sänker lönekostnaden från 474kr till 414kr per arbetad timme. Lönekostnad per år fås genom att multiplicera lönekostnad för fyra rotorer i veckan med 45 veckor. Restvärde för investeringen som vanligtvis innebär ett positivt bidrag till kassaflöde sista året av investeringens livslängd har exkluderats från beräkningen av NNV. Kassaflöde och resulterande NNV redovisas i tabell 10 där ledtiderna är hämtade från figur 14. Tillsammans med uppdragsgivare sattes investeringens livslängd till 10 år och dess kalkylränta till 0,12.

Tabell 10: Nettonuvärde för lösningsförslagets samtliga nivåer.

Skift Ledtid för montage av fyra rotorer: [tim] Lönekostnad per år [tkr] Kassaflöde per år: [tkr] NNV [mnkr] Nuläge 3-skift 188,0 _{4010,0 0} Nuläge automatiserat 2-skift 126,4 2354,8 1655 0,08 Steg 1 2-skift 108,8 _{2026,9 1983 1,93} Steg 2A 2-skift 95,2 _{1773,6 2236 3,37} Steg 2B 2-skift 85,2 _{1587,3 2423 4,42}

7 Analys

Följande kapitel innehåller analys och utvärdering med fokus på studiens frågeställningar.