I de flesta fabriker finns n˚agon form av styrsystem f¨or att kunna m¨ojligg¨ora kontroll ¨over tillverkningsproces-serna. Nouryon ¨ar inget undantag d¨ar det idag finns tv˚a olika styrsystem. Produktionsenheten X anv¨ander Emersons DeltaV och ¨ovriga enheter anv¨ander ABB Freelance. I framtiden ¨ar m˚alet att DeltaV ska anv¨andas genomg˚aende p˚a hela Nouryon eftersom att det erbjuder b¨attre l¨osningar. Oberoende av leverant¨or ¨ar styr-systemets syfte detsamma men olika system ¨ar anpassade f¨or olika typer av industrier. Sj¨alva systemet ¨ar uppbyggt av ett stort antal komponenter i form av datorer, sk¨armar, servrar, Programmable Logic Control-lers och st¨alldon. F¨orenklat kan det f¨orklaras med att en signal skickas fr˚an ett st¨alldon till en PLC enhet som i sin tur ¨ar kopplad till en server. En datorenhet med tillh¨orande sk¨armar ¨ar i sin tur kopplad till servern som via ett gr¨anssnitt visar operat¨oren de aktuella v¨ardena i processen. Till styrsystemet har ¨aven ett eget aff¨arssystem kallat MES/EPI tagits fram. Aff¨arssystemet bygger i grunden p˚a SAP men ¨ar skr¨addarsytt f¨or att operat¨orer och ingenj¨orer ska kunna ta del av historisk data g¨allande tidigare batcher. I MES ˚aterfinns ex-empelvis konsumerat material, utfall, OAM portal, analyssvar och planerade k¨orningar f¨or att n¨amna n˚agra. EPI d¨aremot loggar den data f¨or alla maskiner och hur de f¨orh˚aller sig under tillverkningsstegen. All data i EPI presenteras i form av kurvor och trender som kan vara v¨ardefulla f¨or b˚ade operat¨orer och processin-genj¨orer om ov¨antade f¨or¨andringar i processen sker. P˚a s˚a s¨att kan operat¨orerna vidta vissa ˚atg¨arder f¨or att f¨orebygga att batchens utfall hamnar utanf¨or specifikationen.
Beroende p˚a vilken kvalitet som tillverkas p˚a produktionsenhet X varierar tiden fr˚an start till f¨ardig produkt men generellt sett tar det ca 20 timmar att tillverka en batch. Eftersom att operat¨orerna arbetar i skift om 12 timmar sker en ¨overl¨amning till n¨asta skiftlag d¨ar denne antingen f˚ar starta eller avsluta en batch. Antalet steg i processen ¨ar som tidigare n¨amnt m˚anga och i dagsl¨aget f¨oljer operat¨orerna processen genom att skriva ner v¨asentliga v¨arden p˚a ett A4a papper, kallat k¨orprotokoll. Anledningen till detta ¨ar att om n˚agot ov¨antat h¨ander i processen ska analysparametrar, tider och doserat r˚amaterial finnas tillg¨angligt s˚a att r¨att ˚atg¨arder kan genomf¨oras. Exakt samma data loggas per automatik av styrsystemet vilket medf¨or att operat¨orerna g¨or ett dubbeljobb vilket i sig inte ¨ar v¨ardeskapande. Det finns i dagsl¨aget inget s¨att f¨or operat¨orerna att f¨ora in v¨ardena i ett datasystem d¨ar processen ist¨allet skulle kunna f¨oljas. Dessutom m˚aste operat¨orerna varje g˚ang de ska startar en batch g˚a tillbaka till f¨oreg˚aende batch f¨or att se utfallet av denna vil-ket n¨amndes i ovanst˚aende stycke. Det finns allts˚a inget gr¨anssnitt som ¨ar kopplat till styr- och aff¨arssystemet som enkelt skulle kunna ge operat¨orerna denna information vid uppstart av nya batcher. Om det skulle vara m¨ojligt att tillhandah˚alla skulle operat¨orernas arbete f¨orenklas genom att eliminera ett arbetssteg, att fylla i k¨orrapporterna.
I och med dubbelarbetet som operat¨orerna m˚aste utf¨ora har fr˚agan lyfts om dessa k¨orrapporter skulle kunna integreras i dagens styrsystem. F¨orslag p˚a att ta fram en digital k¨orrapport som inneh˚aller samma parametrar som den i pappersform har lagts fram. Rapport skulle f¨orslagsvis kunna inneh˚alla all data som behandlar batchen och ¨aven koppla den till SPC d¨ar det finns behov exempelvis alla parametrar som operat¨orerna ¨ar beroende av f¨or n¨astkommande batch. P˚a s˚a s¨att skulle operat¨orerna ist¨allet kunna ¨oppna rapporten f¨or f¨oreg˚aende batch och ha all information samlad ist¨allet f¨or att leta p˚a flera st¨allen i MES. Eftersom att SPC ¨
ar ett s˚a pass brett och starkt verktyg i samband med kvalitetskontroll skulle det ¨aven finnas m¨ojligheter till andra former av applicering i samband med att k¨orrapporten fasas ut vilket ocks˚a har tagits i ˚atanke. I och med dagens int˚ag i Industri 4.0 kommer f¨oretag i framtiden ¨aven ges st¨orre m¨ojlighet att samla in ¨annu st¨orre m¨angder data genom s˚a kallade Cyber Physical Systems (Economic Affairs och Energy 2018). Enligt Saqib m. fl. (2016) innefattar CPS st¨alldon och mikrodatorer som kopplar maskinerna till varandra s˚a att snabbare respons p˚a f¨or¨andringar i processen ¨ar m¨ojlig. Dock ¨ar den ¨okande tillg¨angligheten i data inte v¨ardeskapande om f¨oretaget inte kan f¨orvalta den p˚a ett s¨att som passar slutanv¨andaren.
Genomg˚aende p˚a Nouryon finns det arbetsuppgifter som kr¨aver att operat¨orerna okul¨art besiktar proces-sen p˚a olika s¨att. Det kan vara allt fr˚an handventiler till hur material f¨or¨adlas. I m˚anga av dessa fall handlar det om att operat¨oren ska f¨ors¨akra sig om att maskinen ¨ar inst¨alld p˚a r¨att s¨att, komponenterna ¨ar hela och rena samt att f¨or¨adlingsprocessen g˚ar som den ska. Eftersom att m¨anniskor uppfattar sin omgivning olika finns det en risk f¨or misstag i dessa steg. Dessutom ¨ar all den tid som operat¨orerna l¨agger p˚a s˚adana besikt-ningar inte v¨ardeskapande i stunden. Utifr˚an dessa aspekter har f¨orslag p˚a ¨overvakning i form av givare och kamerasystem lyfts som i sin tur skulle ge operat¨orerna m¨ojligheten att kontrollera ovanst˚aende punkter fr˚an
operat¨orsrummet ist¨allet. Till denna ¨overvakning har ¨aven tankar p˚a kvalitetss¨akring i form av godk¨anda och icke godk¨anda l¨agen tagits upp. Ett exempel p˚a detta ¨ar en kamera som ¨overvakar ett antal ventilers inst¨allningar och om n˚agon avviker fr˚an det ¨onskade m¨onstret uppmanas operat¨oren om detta.
I samband med att denna fr˚aga lyfts har ett tidigare projekt genomf¨orts p˚a produktionsavdelningen Y, vilket ¨ar en av f¨or¨adlingsprocesserna in-house. Denna process best˚ar av att ett material expanderar till en viss storlek f¨or att uppfylla den specifikation som ¨ar satt. I dagsl¨aget tar operat¨orerna prover under processen f¨or att kvalitetss¨akra kvalit´en. Utifr˚an provets utfall ¨andras styrparametrarna om s˚a beh¨ovs f¨or att sedan avvakta f¨or ytterligare en provtagning. Under den tiden som g˚ar mellan proverna finns det allts˚a en risk att ¨andringen av styrparametern inte har gett det utfall som ¨onskas och processen forts¨atter att producera felaktigt material. F¨or att st¨avja detta ¨ar en form av on-line m¨atning ¨onskv¨ard d¨ar materialet kontinuerligt kontrolleras. I det tidigare projektet gjordes ett f¨ors¨ok d¨ar parameter H p˚a det expanderade materialet skulle m¨atas och p˚a s˚a s¨att kunna avg¨ora om det var inom specifikation eller ej. Vid detta f¨ors¨ok brann triangule-ringsgivaren som anv¨andes upp p˚a grund av att temperaturen som r˚ader vid maskinen ¨ar mellan 100◦C och 200◦C. Ett s¨att att f¨orebygga detta skulle vara att flytta ut h˚ardvaran som m¨ater parametern H s˚a att den inte ¨ar i kontakt med v¨armen. Utifr˚an detta f¨oddes id´en att ist¨allet anv¨anda ett kamerasystem som i fram-tiden skulle vara kopplat till artificiell intelligens vilket i sin tur skulle kunna styra processen automatiskt. Det finns idag ingen kunskap om hur s˚adana system fungerar och av denna anledning har inte heller n˚agot projekt inom omr˚adet p˚ab¨orjats.
5 Empiri
I nedanst˚aende kapitel avhandlas tillv¨agag˚angss¨attet g¨allande datainsamling f¨or de tre delarana. Under detta arbete har en st¨orre f¨orst˚aelse f¨or processen erh˚allits samt hur problemen ska lycka f¨orebyggas utifr˚an r˚adande f¨orh˚allanden.
5.1 Improve FTR Produkt X1
Vid starten av examensarbetet hade redan Define och Measure stegen genomf¨orts i projektet. Det medf¨orde att arbetet b¨orjade med att skapa en f¨orst˚aelse f¨or vilka vilket problem som hade identifierats och m¨ojligheter till f¨orb¨attring. Det gjordes i samr˚ad med projektmedlemmar d¨ar den sekund¨ara handledaren i examensarbe-tet var projektledare. Den m¨ojlighet som hade definierats var att ¨oka FTR fr˚an 92% till 98% f¨or en Produkt X1.
Vidare f¨orklarades hur en brainstormning-session hade genomf¨orts d¨ar troliga rotorsaker hade skrivits ner p˚a POST-it lappar. Utifr˚an dessa togs en s˚a kallad Root Cause Board, RCB, fram d¨ar varje trolig rotorsak gavs ett ID, kategori, kommentar, p˚averkan, m¨atbarhet och ˚atg¨ardsgrad. De tre sistn¨amnda multiplicerades d¨arefter f¨or att f˚a en po¨ang och p˚a s˚a s¨att ge rotorsaken en vikt. Utifr˚an viktningen kunde d¨arefter en prio-ritetsordning g¨oras d¨ar de med h¨ogst po¨ang unders¨oktes f¨orst. Det kunde tydligt urskiljas att de kategorier som var mest kritiska innefattade analys, recept och rutiner. Analysen innefattade i det h¨ar fallet variation i processen och r˚avaror. Receptet behandlade inst¨allningar f¨or styrparametrar, r˚amaterial och rutiner f¨or hur ¨
andringar av dessa inst¨allningar skulle g¨oras vid variationer i analysparametrarna.
Examensarbetet tog vid n¨ar det beslutet om vad som skulle m¨atas fattades. F¨or att avg¨ora detta utgick projektgruppen fr˚an prioritetsordningen och ¨aven inneh˚allet i den troliga rotorsaken. Anledningen till att en-bart prioritetsorningen inte var avg¨orande berodde p˚a att vissa rotorsaker inte skulle vara m¨ojliga att m¨ata inom tidsramen f¨or projektet. Det resulterade i ett antal uppgifter som sedan kom att kompletteras under arbetets g˚ang. Resultatet fr˚an uppgifterna har presenterats l¨opande p˚a pulsm¨oten d¨ar projektgruppen sam-lats varje m˚andag och torsdag. P˚a s˚a s¨att har projektledaren kunnat avg¨ora om vidare arbete beh¨ovts samt dela ut nya uppgifter som f¨orde projektet fram˚at. De relevanta uppgifter som behandlades i examensarbetet presenteras i f¨oljande lista:
1. Sammanst¨all KP f¨or alla X-storlekar i en tidsserie. 2. Sammanst¨all KP f¨or Produkt X1 i tidsserie. 3. Analysera hur KP p˚averkas av parameter C.
4. Analysera verkligt utfall kontra Golden Batch g¨allande parameter A. 5. Ta fram data f¨or processvatten, inneh˚all och temperatur.
6. Koppla r¨att parameter B till de taggar som presenteras i MES. Unders¨ok ¨aven dess p˚averkan p˚a KP. 7. Ta fram energim¨angd under mognadstiden f¨or K1 samt energim¨angden mellan L1 och W1.
8. Ber¨akna mognadstiden f¨or K1 och K2.
9. Sammanst¨all maximala temperaturen under mognadstiden.
10. Skriv instruktioner f¨or provperiod p˚a produktionslina C och D. Ansvara ¨over provperioden. 11. Unders¨ok leveransdatum f¨or relevanta r˚avaror och koppla till CoA.
12. Skapa Excelfil d¨ar all relevant data samlas f¨or en framtida multivariat analys.
Uppgifterna som presenteras ovan ¨ar de mest relevanta f¨or projektet och byggde p˚a att data samlades in fr˚an MES/EPI vilket var den databas d¨ar all processinformation samlades fr˚an styrsystemet DeltaV. All data var dock inte m¨ojlig att h¨amta direkt fr˚an MES/EPI utan enbart i DeltaV. Vid dessa tillf¨allen gjordes en rapport i Excel d¨ar namnet, taggarna, p˚a styrdonen kunde skrivas in tillsammans med ett specifikt tidsintervall och p˚a s˚a s¨att h¨amta ut relevant data.
F¨or att datainsamlingen skulle kunna genomf¨oras effektivt p˚ab¨orjades arbetet med att processingenj¨oren p˚a avdelningen visade grunderna f¨or hur MES/EPI fungerade. D¨arefter togs en plan f¨or datainsamlingen fram som bestod av stegen illustrerat i Figur 31.
Figur 31: Tillv¨agag˚angss¨att f¨or datainsamling i MES/EPI.
Allteftersom arbetet fortl¨opte f¨ordes en ¨oppen dialog med processingenj¨oren s˚a att r¨att data samlades in. P˚a s˚a s¨att kunde p˚alitligheten ¨okas samtidigt som risken f¨or on¨odigt arbete minskade.
5.1.1 Datainsamling - MES/EPI/Provperiod
N¨ar produktionsavdelning X bestod av komplexa process med ett stort antal steg var viss data som samlades i MES/EPI till en b¨orjan sv˚ar att tyda. Av denna anledning p˚ab¨orjades arbetet med datainsamlingen att se ¨
over hur variationen av parametern f¨orh¨oll sig mellan produktionslinorna ¨over tid. I s¨okningen kunde ¨aven ett stort antal parametrar v¨aljas att tas med eller exkluderas. De parametrar som inkluderades var batchin-formation, styrparametrar, analyssvar och konsumerat r˚amaterial. G¨allande tidsintervallet valdes 365 dagar eftersom att datam¨angden annars blev v¨aldigt stor. D¨arefter valdes ˚aren 2016, 2017 och 2018 ut f¨or vidare analys. Anledningen till att analys av tidigare ˚ar inte valdes att genomf¨oras berodde p˚a att f¨or¨andringar st¨andigt sker i processen och senast sattes en ny baseline i oktober 2017. En ny baseline innebar i detta fall att recepten f¨or Golden Batch s˚ags ¨over och ¨andrades. Genom att analysera hur variationen f¨oreh¨oll sig innan och efter baseline var f¨orhoppningen att en tydlig f¨or¨andring skulle vara m¨ojlig att se. All data som samlades in sammanst¨alldes i en Excelfil d¨ar de tre ˚aren tilldelades varsin flik.
F¨or att snabbt kunna strukturera upp den stora datam¨angden anv¨andes VLOOKUP. Detta verktyg byg-ger p˚a att ett s¨okv¨arde kopplas till samma v¨arde i datam¨angden och letar upp tillh¨orande v¨arde i den valda kolumnen. P˚a s˚a s¨att kunde relevanta data illustreras via X-Y plottar f¨or att avg¨ora vilka omr˚aden som var intressanta att analysera ytterligare.
N¨ar det kom till att samla in data ¨over ett visst tidsintervall f¨or specifika styrparametrar kunde detta g¨oras p˚a tv˚a s¨att. Antingen genom att g˚a in i EPI och plotta upp de parametrar som var av intresse eller s˚a kunde en Excel-rapport tas fram d¨ar enbart r˚adata presenterades. Anv¨andningsomr˚adet f¨or de b˚ada s¨atten skiljde sig lite ˚at d¨ar det f¨orstn¨amnda var bra om en ¨overblick av en specifik process ¨onskades och det andra passade till att h¨amta ut stora m¨angder data. Excel-rapporterna var ¨aven n¨odv¨andiga vid insamling av data som enbart loggades i styrsystemet vilket n¨amndes tidigare.
Eftersom att variationen sedan tidigare hade uppst˚att utan att n˚agra styrparametrar ¨andrats beror det med stor sannolikhet p˚a en variation i r˚amaterialet som stoppas in i reaktionen. Av denna anledning skulle ¨
aven en provperiod genomf¨oras p˚a produktionsenheten X d¨ar m˚alet var att ta ut extra prover f¨or ett antal r˚amaterial. Det medf¨orde att operat¨orerna skulle ta ut extra prover n¨ar batcher av Produkt X1 k¨ordes. De tv˚a produktionslinor som flest batcher av Produkt X1 k¨ordes p˚a valdes ut som i deth¨ar fallet var C och D. F¨or att operat¨orerna skulle ha ett underlag f¨or provperioden fylldes en blankett i f¨or varje extra prov som skulle tas. Totalt var det fyra prover som bestod av parametern P1, P2, P3 och P4. Provperioden skulle fortg˚a tills dess att extra prover f¨or totalt 20 batcher hade tagits ut.
Ansvaret f¨or denna uppgift blev en del av examensarbetet vilket medf¨orde att blanketterna fylldes i och ¨
overl¨amnades till ansvarig produktionsledare. I samband med denna ¨overl¨amning presenterades ¨aven syftet med provperioden f¨or operat¨orerna p˚a ett av de dagliga pulsm¨otena. Tanken bakom detta var att ge en b¨attre inblick i varf¨or provperioden var n¨odv¨andig samtidigt som en chans till dialog ¨oppnades upp. P˚a s˚a s¨att fick operat¨orerna ett ansikte p˚a den ansvariga f¨or provperioden och ¨aven kontaktuppgifter s˚a att det enkelt kunde st¨allas fr˚agor om oklarheter uppstod. Provperioden kom dock att p˚ab¨orjas i samband med att en nybyggd produktionslina skulle tas i bruk vilket medf¨orde att operat¨orerna skulle h˚alla reda p˚a fler uppgifter ¨an van-ligt. I och med detta fanns ¨overseende om operat¨orerna inte hann ta extraprover vid vissa tillf¨allen.