Utveckling av optimeringsmodell för rundvirkestransporter

i

Utveckling av optimeringsmodell för rundvirkestransporter

Stora Enso Wood Supply Sweden.

Författare: Henrik Karström

Handledare: Fredrik Olsson.

Teknisk ekonomi och logistik. Avd för produktionsekonomi Anders Örtendahl

ii

Sammanfattning

Titel Utveckling av optimeringsmodell för rundvirkestransporter - Utveckling och implementering av en taktisk linjärprogrammeringsmodell för Stora Enso Wood Supply.

Författare Henrik Karström

Handledare Fredrik Olsson, Institutionen för teknisk ekonomi och logistik, Lunds Universitet

Anders Örtendahl, Stora Enso Skog AB

Bakgrund Stora Enso Wood Supply ansvarar för anskaffning av virkesråvara till ett antal av Sveriges skogsindustrier. Avverkningsrättigheter köpts in på öppen marknad, virket avverkas och transporteras sedan in till mottagarande industri. Transporterna utförs av underleverantörer och med lastbil till terminal eller industri och med lastbil eller järnväg från terminal till industri.

Syfte Projektet syfte är att utveckla en modell och programvara för att optimera transporter av virkesråvara från väg upplag till mottagandeindustri. Optimeringarna görs på taktisknivå 6-12 månader och baseras på

historiskavverkning och behovsprognoser. Målet är en bättre styrning och destinering av transporterna för att minska kostnader och miljöpåverkan från transporterna.

Metod En modell har tagits fram baserad baserat på tillgången på datamaterial. Modellen har sedan jämförts och validerats mot erkända modeller för problemet och företagets tidigare modeller. Implementeringen av lösningen har sedan gjorts med olika verktyg och flera miljöer för att säkerställa implementeringen.

Slutsatser Modellen och implementeringen har visat sig fungera väl för att beräkna fångstområden och transportbehov för de olika industrierna. Programvaran används även för att jämföra olika scenerier. Resultatet skall ses som ett verktyg och en väg mot en bättre transportstyrning.

iii

Summary

Title Development and Implementation of Optimization Model for Round Wood Transportation

Author Henrik Karström

Supervisor Fredrik Olsson, Department of Industrial Management & Logistics, Lund University

Anders Örtendahl, Stora Enso Skog AB

Background Stora Enso Wood Supply Sweden is responsible for the purchasing of round wood to a number of Sweden's forest industries. The Rights to Harvests are purchased on the open market; after the timber being harvested it is transported into a pulp mill, sawmill or a heating plant. Transportation is made by subcontractors and by trucks into a terminal or directly into an industry. The transportation from terminals into industry is made by trucks or rail shipment.

Objective The objective of this project is to develop a model and software to optimize the transportation of round wood; from road warehouses to forest

industries. The optimizations are made at a tactical level, 6-12 months, and based on historic logging and the industries forecasts. The main goals are; a better management and nutritional ring of transport to reduce costs and environmental impact of transport.

Method A model has been developed based upon the company’s availability of data sets. The model has been compared and validated against well-known models of the problem and the company's previous models. The implementation of the solution was then made with different tools and multiple environments to ensure implementation was correct.

Conclusions The model and implementation has proved successful and user-friendly for calculating catchment areas of round wood for different industries as well for comparing different scenarios. The result should be seen as a tool to a better transportation management.

iv

Förord

Detta examensarbete är den avslutande delen i en civilingenjörs utbildning i Elektroteknik med avslutning i Industriell Ekonomi vid Lunds Tekniska Högskola. Examensarbetet har gjorts i samarbete med Stora Enso Skog AB under tiden januari 2010 – maj 2010 med rapportskrivning i varierande hastighet fram till hösten 2012.

Min förhoppning med det här examensarbetet är att ge Stora Enso ett verktyg för ett effektivare transportflöde för rundvirkestransporterna i både Sverige och utlandet. En effektivitetshöjning som förhoppningsvis inte bara minskar transportkostnaderna utan även minskar miljöeffekterna och den tunga trafiken på våra vägar.

Jag vill börja med att tacka all personal på Stora Enso Wood Supply och Skogforsk som har hjälpt med arbetet, speciellt min handledare Anders Örtendahl på Stora Enso Skog. Tack även till alla vid Lunds Universitet som hjälp mig med att hitta verktyg med material. Även ett stort tack ska riktas till Trafikverket, SJ och Tåg i Bergslagen för alla äventyr under vintern och våren 2010. Tack för alla extra kvällar jag fått i Stockholm och andra mellansvenska städer under resorna mellan Karlstad och Lund. Tack även till

trafikledningen för att ni stoppade ett X2000 i Kristinehamn som inte skulle ha stanna där, när jag hamnade där mitt i natten. Tack Landskommuns IT-avdelning för underhållningen och pizzan under mars natten i Mjölby.

Lund, januari 2012 Henrik Karström

v

Innehållsförteckning

1.2 Från inköp till inleverans, en bakgrund till skogstransporter ... 8

1.3 Bakgrund till optimeringar av skogstransporter ... 10

1.4 Problemformulering ... 11

1.5 Syfte och begränsningar ... 12

2 Metodik ... 13 2.1 Praktiskt tillvägagångssätt ... 13 2.2 Vetenskapligt förhållningssätt ... 15 2.3 Undersökningsansats ... 15 2.4 Datainsamling ... 15 2.5 Analysmetodik ... 18 2.6 Giltighet ... 18 3 Teori ... 21

3.1 Supply Chain Planning ... 21

3.2 Optimeringsteori ... 22

3.3 Samarbeten med rundvirkestransporter ... 26

4 Emperi ... 27 4.1 Företagsstruktur ... 27 4.2 Prognosskapande... 28 4.3 Transportkostnader ... 29 4.4 Bytesavtal ... 30 4.5 Geografiska indelningar ... 30

4.6 Sveriges administrativa indelning och LKF-kod ... 31

5 Modell ... 33

vi

5.2 Underlag för optimering ... 34

5.3 Beräkningar ... 37

6 Implementering ... 41

6.1 Val av implementations strategi ... 41

7 Analys ... 45

7.1 Begränsningarna i studien och dess påverkan på optimeringsresultatet ... 45

7.2 Känslighetsanalys ... 53

8 Diskussion ... 55

8.1 Användning av modellen och programvaran ... 55

8.2 Vidare användning ... 56

9 Slutsatser ... 59

10 Litteraturförteckning ... 61

11 Tecken och Förkortningar ... 63

Bilaga A - Manual ... 65

7

1 Inledning

Inledningskapitlet ger en kort induktion till Sveriges skogsindustri och bakgrunden till behovet av optimeringsmodeller av virkestransporter. Kapitlet avslutas med studiens problemformulering samt syfte och begräsningar.

1.1 Skogsindustrin i Sverige

Sverige har en lång tradition som en av värdens största exportör och tillverkare av varor baserade på råvara från skogen, traditionellt så beror detta på den stora tillgången av de viktigaste råvarorna i form av rundvirke och energi. Den stora produktionen kom igång senare delen av 1800-talet i samband med att industrialiseringen tog fart och nya transportmetoder för virkestransport utvecklades. Sverige räknas idag som världens näst största exportör av massa, papper och sågade trävaror (Skogs Industrierna, 2011, s. 5). För Sverige är skogsindustrin en av landets viktigaste industrier och står för 12,4 % av exporten (123 miljarder kr) (Loman, 2010) och sysselsätter direkt över 86 000 personer (Skogs Industrierna, 2011, s. 41).

Av värdens skogsareal finns ungefär 1 % i Sverige (Skogs Industrierna, 2011, s. 6). Samtidigt utgör över halva Sveriges yta produktiv skogsmark. (Statistiska Centralbyrån, 2008) Halva skogsarealen ägs av 300 000 enskilda skogsägare medan resten ägs av skogsaktiebolag, staten och andra större ägare. (Loman, 2010, ss. 32-35) (Skogs Industrierna, 2011, s. 11)

Virket från skogen behöver transporteras in från skogen till industrier för vidareförädling, i Sverige är de huvudsakliga mottagarna av rundvirke; sågverk, massabruk samt

kraftvärmeverk. (Skogs Industrierna, 2011, s. 12) De största aktörerna som jobbar med inköp av virke och transportflödena är stora skogsföretag som har egna virkestillgångar men även massabruk, pappersbruk och sågverk. Dessa köper även en stor del av avverkningsrättigheterna på marknaden. (Frisk, Göthe-Lundgren, Jörnsten, & Michael, 2010) Företagen kan vara privata, statliga eller ägda av ekonomiska föreningar, som exempel kan nämnas för Sverige; Stora Enso, Holmen, Korsnäs, SCA och Södra Skogsägarna.

Skogs och skogsindustriprodukter står för 23 % av alla landtransporter i Sverige, huvudsakligen sker dessa med lastbil men även järnväg och sjöfart förekommer. Även rundvirkestransporterna sker idag till största delen på lastbil, se Tabell 1. (Loman, 2010, s. 196) Älv- och havsflottningen av rundvirke var tidigare varit mycket betydelsefullt, men används inte sedan år 1991. (Loman, 2010, s. 184)

8 Lastbil (maxlast över 3,5 ton)

Järnväg Fartyg inkl.

utrikes trafik. Mängd rundvrike 49,4 milj ton 7,4 milj ton 2,0 milj ton Transportarbete

rundvrike

4 143 milj ton × km 1 937 milj ton × km Medeltransport

avstånd

84 km 262 km

Tabell 1 Rundvirkestransporter i Sverige 2008, (Loman, 2010, ss. 187-193) samt egen bearbetning.

Transportkostnaden för rundvirke utgör en betydande del, 15-25%, av den totala kostanden för industrins virkesanskaffning. Industrin försöker därför effektivisera logistiken, hitta nya lösningar med större transportvikter och alternativa metoder för att minska

transportkostnaderna. Ett effektivare transportsystem leder till både lägre transportkostnader och mindre miljöpåverkan.

Skogsbolagen använder enheten, m3 _{f ub, kubikmeter fast virke underbark, dvs. volymen av}

virke avskalat bark. Denna enhet används vid alla beräkning och redovisning av transportvolymer i branschen och så även i denna rapport.

1.2 Från inköp till inleverans, en bakgrund till

skogstransporter

Skogsavverkning sker i två steg; gallring som görs 2-3 gånger per växtcykel, samt en slutavverkning som avslutar växtcykelen på ca 90 år. (Stora Enso Skog AB) Huvuddelen av rundvirket från gallringarna går till massaved medan huvuddelen av slutgallringen går som sågverks ved. Av det totala volymuttaget går hälften som massaved och resterande som sågtimmer till sågverk. Från sågverksveden går sedan en tredjedel av volymen till massaindustrin i from av flis. En mindre del av volymen går som brännved till

kraftvärmeverk då den inte går att använda som massaved, se Figur 1. (Örtendahl, 2009-2011) (Skogs Industrierna, 2011, s. 14)

Skogen ägs att ett stort antal olika skogsägare och inköpen av virke görs för Stora Enso i Sverige av Stora Enso Skog AB och Sydved AB. Både Stora Enso Skog AB och Sydved AB har en indelning av sin verksamhet i regioner och distrikt som jobbar ute i landet med virkesinköp.

9 Skogen 70,2 Brännved o dyl 6,2 Export 1,3 Import 4,9 Sågtimmer 33,6 Massaved 33,9 Flis 10,1 Sågverk m.m 23,5 Träfiberind. 44,0

Figur 1 Skogsindustrins virkesförsörjning 2009, miljoner m3 f ub, mörka områden markerar de flöden som optimeras i studien. (Skogs Industrierna, 2011, s. 9 Egen bearbetning)

Virkesinköpen görs i distrikten av inköpare, inköpen görs i huvudsak enligt tre metoder: (Stora Enso Skog AB)

 Leveransvirke

Markägaren ordnar själv med avverkningen och uttransport till bilväg. Köparen ansvarar för transport till industrin.

o Avverkningsrätt

Köparen ansvarar för avverkningen och hela transporten till industrin. Avverkningsrätten delas i sin tur in i två undergrupper.

o Rotpost

En oberoende part stämplar (mäter och dokumenterar skogen) och baserat på denna så kan parterna sätta ett nettopris för posten.

o Leveransrotposter

Köparen får ett pris per inmätt kubikmeter vid industrin, från detta dras sedan kostnader för avverkning och transport.

Avverkningsrätter gäller oftast i ett antal år och ger köparen valfrihet att välja när skogen ska avverkas. Fördelen är att köparen kan välja att avverka virket när det passar med tillgången på avverkningskapacitet, markförhållande och behovet i industrin.

 Inköp direkt till industrin

Säljaren ansvarar för hela kedjan till det att virket levereras till industrin. Vanligast förekommande då säljaren är en annan skogsindustri. Köpet görs även oftast direkt av sågverket eller massaindustrin och går inte via Stora Enso Wood Supply . Skogen avverkas sedan med hjälp av skogsmaskiner som avverkar enligt den nordiska kortvirkesmetoden. Denna innebär att en skogsmaskin fäller och avkvistar trädet samtidigt som det mäter upp och kapar det till färdigt rundvirke. Med denna metod är det

maskinföraren som kvalitetsätter och bestämmer användningsområdet för trädet och rundvirket. Stockarnas längd och diameter är baserat på mottagarens önskemål och vad virket ska användas till. De svenska massabruken har en gemensam standard på vad man kan ta emot för längder och diametrar, därför kan alla massaindustrier ta emot allt virke

10

som är av rätt kvalitet och träslag. Sågverken har speciella krav på längder och diametrar, baserat på deras kunders behov, därför måste mottagande sågverk och användningsområde bestämmas redan innan avverkning påbörjas.

Efter en skogsmaskin fällt trädet, mätt upp det, kapat det och lagt stockarna på marken så hämtar en skotare sedan stockarna och transporterar dessa till upplag vid en bilväg. På grund av problem med insekter reglerar Skogsvårdsstyrelsen igenom föreskrifter hur länge virke får lagras i skog eller vid skogsväg innan det transporteras till industri.

Från bilvägen transporteras virket först med lastbil till en terminal för mellanlagring eller direkt till mottagaren. Om transporten först går till en terminal lastas virket om för att sedan fortsätta med båt, tåg eller lastbil till slutmottagaren. Lastbilarna som hämtar virket har antingen med egen kran eller placeras en lastbil med en större kran på platsen för att underlätta och snabba på lastningen. På terminalerna och industrierna används större kranar och maskiner som tömmer en hela travar på en gång.

Vid inpassering till terminal eller mottagare görs en inmätning av timmer från leveransrotposter (Skogsstyrelsens föreskrifter om virkesmätning), inmätningen görs vanligtvis av virkesmätarföreningar som är ägda av både skogsägarna och skogsindustrin.

1.3 Bakgrund till optimeringar av skogstransporter

Stora Enso Wood Supply Sweden, ansvarar för Stora Enso koncernens virkesanskaffning i Sverige, Norge och Danmark till koncernens verksamheter i Sverige och till de företag som outsourcat sin virkesanskaffning till Stora Enso Wood Supply Sweden.

Stora Enso Wood Supply sköter förutom transporterna av rundvirket även inköp av avverkningsrättigheter, avverkning, anläggning av transportvägar och andra tjänster till skogsägare och virkesköpare. Själva transporterna utförs av underentreprenörer, olika åkerier eller dotterbolag, medan det övergripande ansvaret för styrning av virkesflödena i mellan Sverige görs idag av Stora Enso Skog AB och den operativa syrningen av lastbilarna utförs av transportledare på åkerierna. Transportledarna använder Stora Enso Wood Supplys datorsystem där aktuella uppgifter om på vilka uppläggplatser var i det finns virke att hämta, lagernivåer hos mottagarna samt rekommendationer och önskemål från Stora Enso Wood Supply för att destinera lastbilarna och leveranserna. Totalt använder Stora Enso Skog AB som ansvarar för mellan Sverige ca 400 lastbilar som används i medel 20 timmar per dyng. I södra Sverige sköter istället dotterbolaget Sydved AB den

övergripande transportstyrningen på liknande sätt. (Örtendahl, 2009-2011) Sedan början av 2000-talet skickar transportgruppen vid Stora Enso Skog AB ut kartor över de

rekommenderade fångstområden till sina underentreprenörer som är framtagna för att minimera det totala transportarbetet för rundvirkestransporterna. Kartorna visar

fångstområdet för varje mottagare, terminal och kvalitet av rundvirket, vilka sedan används som underlag för transportstyrningen.

För att uppdatera och producera kartorna används en egenutvecklad

11

kartproduktionen. Kartorna baseras på resultat från optimeringen. Informationen som används som indata till modellen utgörs av olika prognoser och databaser. Uppdateringen av kartorna görs på oregelbunden basis som styrs av större förändringar av

transportsystemet och tillgången på personal som kan använda modellen.

Problemen med dagens modell och implementation är flera som gör att kartorna inte uppdateras eller används på ett önskvärt sätt.

 Modellen är svåranvänd och det begränsar i dagsläget användningen till en person, dessutom krävs ett omfattande arbete med validering av resultatet varje gång då det är svårt att få all data på rätt plats i Excel arken.

 Det är svårt att lägga in ny data, lägga till och ta bort församlingar, mottagare, terminaler osv. i modellen.

 Det saknas funktioner för att ta fram flera intressanta jämförelsetal mellan olika optimeringskörningar. Detta begränsar modellen till att endast användas för att producera fångstkartor och inte testa olika scenarier med olika indata och alternativ.

 Begräsningar i den extra optimeringsprogramvaran som används till Excel begränsar hur många variabler som får användas. Vanligtvis används en heuristisk modell för att komma runt problemet.

Skogsforsk som är svenska skogsbrukets forskningsinstitut och är samfinansierat mellan industrin och staten har utvecklat en programvara för optimering av transportflöden kallad FlowOpt. (Skogsforsk FlowOpt)

FlowOpt utvecklades 2002-2004 i ett samarbete mellan SkogsForsk, Linköpings

Universitet, programutvecklingsföretag och flera skogsföretag, bla. Stora Enso. Tanken är att programmet eller delar av det ska kunna användas i planeringsprocessen för

rundvirkestransporterna hos företagen. (Forsberg, 2005, s. 102) FlowOpt har används både för strategiska och operationella optimeringar av virkesflöden av flera företag, bland annat av Stora Enso för strategiska optimeringar. Eftersom programmet även är tänkt att användas i forskningsändamål så är det svårarbetat. Detaljnivån på modellen är så omfattade att man anser den är för stor och svåröverblickad för att kunna använda programmet för de optimeringar man önskar på taktisknivå. (Örtendahl, 2009-2011)

1.4 Problemformulering

Baserat på problemets bakgrund har följande frågeställningar framkommit som ska kunna besvaras av en optimering av transportflödet:

 Hur ska Stora Enso Wood Supply Sweden på taktisknivå styra och destinera virkestransporterna från vägupplag till industri/mottagare för att minimera den totala kostnaden och miljöpåverkan i samband med transporten.

 Hur ska tåg och båttransporter användas och vilken kapacitet behövs på taktisknivå (6-12 månader).

12

1.5 Syfte och begränsningar

 Utveckla en modell för att beräkna till vilka industrier/mottagare som Stora Enso Wood Supplys ska destinera sina rundvirkestransporter till baserat på geografisk avverkningsplats för att minimera transportsträckan och kostnaden. Beräkningarna ska baseras på historiskavverkningsdata och avverknings och behovsprognoser, samt avståndet mellan upplagsplats och industri/mottagare.

 Implementera denna modell så att den på ett enkelt sätt kan användas av flera personer inom Stora Enso Wood Supply utan att dessa har någon större kunskap av bakomliggande teknik och matematik eller datorkunskap.

 Resultatet från optimeringarna ska beskriva fångstområdena för respektive industri och ge trafikledarna ett underlag för att styra transporterna.

 Se om modellen eller modifikationer av den skulle kunna vara till nytta för andra verksamheter/områden inom och utanför Stora Enso Wood Supply.

Begräsningar:

 Endast använda det datamaterial som är tillgängligt i befintliga datorsystem inom företaget, detta i form av avverkningshistorik och planerade avverkningar och förbrukningar.

 Ingen hänsyn till variationer under en optimerad tidsperiod t.ex. variationer i leveranser från distrikt, förbrukning, båt leveranser, underhållsstopp osv.  Ingen hänsyn till lagernivåerna i skogen, terminalerna eller hos mottagarna. Begräsningarnas påverkan på resultatet diskuteras i 7.1 Begränsningarna i studien och dess påverkan på optimeringsresultatet

13

2 Metodik

I detta kapitel beskrivs den metodik som använts för att samla in och data och analysera denna för att bygga en modell för problemet samt insamlingen av den data som används i modellen. Studiens övergripande tillvägagångssätt, förhållningsätt presenteras.

2.1 Praktiskt tillvägagångssätt

Större delen av studien syftar till att utveckla en optimeringsmodell baserat på

problemforumleringen samt att implementera denna. Baserat på att målsättningen att ta fram en implementering som fungerar långsiktigt och som kan användas i daglig drift har en egen systematiskt modell utvecklats och ligger som grund för studiens genomförande, metodikansats och disposition, se Figur 2.

Den utvecklade metoden tar start i problemdefinitionen. Eftersom målsättningen och problemdefinitionen begränsar projektet starkt till den befintliga tillgången av datamaterial så inleds studien med en studie av det material som kan inhämtas; tillförlitligt, enkelhet att hämta, tekniska begräsningar osv. Parallellt genomförs studier av olika

implementeringsalternativ som kan uppfylla problemdefinitionen och målsättningen. Baserat på indatamaterialet och implementeringsmetoden utvecklas en optimeringsmodell av systemet. Modellen har sedan validerats av anställda på Stora Enso samt mot relevant litteratur. Anpassningar av modellen har sedan gjorts med hänsyn till litteratur, tidigare implementeringar och anställdas kommentarer. Utöver att uppfylla de krav som ställs av problemdefinitionen har sådana som varit enkla att lägga till och implementera men som inte funnits med i ursprunglig problemställning och målsättning lagts till för att utöka användningsområdena.

Implementeringen har i huvudsak validerats igenom att två olika program har gjorts baserad på två separata standarder och metoder för att upptäcka eventuella fel i implementeringen. Även utvalda delar av implementeringarna har testats igenom andra hjälpmedel.

14 Studie av datamaterial Problemdefinition Tester av implementation-strategier Test implementering (Excel) Framtagning av modell Utvärdering av modell Studier av andra system/litteratur Implementering .Net Utvärdering/test Produktion Rapport

15

2.2 Vetenskapligt förhållningssätt

Man delar vanligtvis in det vetenskapliga synsättet enligt två huvudriktningar, positivismen och hermenetiken.

Positivismen bygger på Aristoteles förnuftstro och att forskningen skall stå fri från etik och moralisk inblandning och där med vara fritt från omvärdens krav, det som ska sökas är sanningen och inget annat. (Holme & Solvang, 2005, s. 332) Hermeneutiken istället bygger på tolkning av som den bärande forskningsmetoden och forskarens egna känslor och upplevelser blir datakällor (DePoy & Gitlin, 2004, ss. 174-175).

Studien har bedrivits med en positivistisk inriktning, arbetet har skett på ett logiskt och strukturerat sätt.

2.3 Undersökningsansats

Det finns två huvudsakliga undersökningsansatser att använda vid en studie, indukti- och deduktivansats.

Induktivansats bygger på att man inte utgår ifrån någon redan existerande teori utan att teorin formas med induktivt tänkande baserat på den insamlade empirin. Generella regler utvecklas från enstaka fall och observationer. (DePoy & Gitlin, 2004, ss. 17-18)

Vid deduktivansats utgår studien istället ifrån en existerande och accepterad teori som sedan valideras med insamlad fakta. (DePoy & Gitlin, 2004, s. 17)

Adudutivansats bygger på att man inte följer man inte någon av de två huvudinriktningarna utan istället pendlar mellan dessa i olika skeenden av studien.

Studien har skett med en aduduktiansats, från datamaterial har modeller tagits fram som är anpassade till det speciella problemet. Dessa har sedan jämförts med befintliga accepterade modeller från både företaget och litteratur på området för att validera modellerna och se om dessa kan anpassas till någon mer generell modell och hypotes.

2.4 Datainsamling

Datainsamling och bearbetning av data sker i huvudsak enligt två metoder, kvantitativ och kvalitativ. Valet beror på syftet och karakteristiken med studien.

Kvantitativmetodik innebär insamling och bearbetning av information som kan mätas och värderas numeriskt i t.ex. statistiska analyser. Tolkningen av informationen är det

intressanta och ett avstånd till datakällan krävs därför metoden är präglad av större kontroll från forskarens sida. Fördelen med metoden är att den tydliga strukturen medan nackdelen att all information inte kan mätas numeriskt. (DePoy & Gitlin, 2004, s. 14)

Kvalitativ insamlingsmetodik bygger istället på att ge en helhetssyn över problemet. Metoden är inte tänkt att användas för att få en generellgiltighet utan ett mer ett förstående

16

syfte. Insamlad data bör inte användas för att omvandlas till numeriskdata. (DePoy & Gitlin, 2004, s. 14)

Insamlad information kan delas in i två grupper, primär och sekundärdata. Primärdata är information som är insamlad i syfte att används i den aktuella studien mellan sekundärdata har skapats i tidigare syfte till andra än den aktuella studien.

Resultaten från optimeringarna ska enligt problemformuleringen baseras på

kvantitativsekundärdata som insamlas ifrån huvudsak företagens datorsystem, därför utgör dessa data en betydande del av underlaget för studien, framförallt som testdata och grunddata till modellen. Kvalitativdata har insamlats för att kunna bygga upp modeller och få en förståelse av verksamheten. Dessa data har insamlats igenom intervjuer, studier av befintliga modeller samt litteraturstudier.

Kv

alitativ

d

ata

Intervjuer

Studier av befintliga system

Litteratur Årsredovisningar Kv an titativ d ata Avståndsdata ESCOOP data Årsredovisningar Primärdata Sekundärdata

17

2.4.1 Intervjuer

Intervjuer är olika typer av utfrågningar som kan ske på många olika sätt från direktmöte och telefon till e-post. Genom intervjuerna får man primärdata d.v.s. data som samlats in i syfte att användas i den tänkta studien. Frågorna kan vara uppgjorda i förhand i en strukturerad intervju eller som ett samtal för frågorna uppkommer efterhand, ostrukturerad intervju. (Björklund & Paulsson, 2003, s. 68)

Intervjuer har främst skett med en person på Stora Enso Skog AB, transportansvarig som även varit handledare vid företaget, intervjun kan betraktas som öppen och har skett kontinuerligt under hela studien igenom personliga möten, telefon och e-post

kommunikation. Örtendahl har även varit mellanhand då data har behövt insamlats från andra delar av koncernen där han inte har specifikkunskap.

Att intervjuerna i huvudsak skett med en person har inte varit något större problem. Intervjupersonen har haft stor insyn i problemet och verksamheterna kring problemet. Intervjuer och samtal med ytterligare personer har skett under senare delen av studien där möjligheterna att använda modellen på annan verksamhet har testats. Ytterligare djupare intervjuer med personer på företaget i ett tidigare skede skulle inte ha påverkat resultatet då det som framkom i de inledande intervjuerna stämde väl överens med de senare.

Uppgifterna från intervjuerna har även till större delen kunnat trianguläras med datamaterial som erhållits från företaget och/eller litteratur.

Inga uppgifter från företaget som skulle kunna vara användbara i studien har undanhållits och inte levereras ut på förfrågan, dock har data vid ett antal tillfällen inte tagits fram efter diskussion angående datakvaliteten och användbarheten. Materialet har då inte ansetts kunna förbättra eller påverka studien. Ur sekretesshänsyn så har kostnader för transporter och vissa tabellrubriker utelämnats i rapporten.

2.4.2 Litteraturstudier

Litteraturstudier gör det möjligt att på korttid inhämta mycket information och kan ge en god bild av kunskapsfronten inom studieområdet. En viktig del av litteraturstudierna är ifrågasättandet av litteraturens trovärdighet och relevans. (Höst, Regnell, & Runeson, 2006, s. 59).

Litteraturstudier har främst används för att validera och fördjupa den framtagna modellen i studien samt för triangulering av resultaten från intervjuerna. Litteraturstudierna har inte primärt legat till grund för byggandet av grundmodellen.

2.4.3 Tidigare insamlad data

Projektet bygger till stor del på redan insamlad data som används i optimeringarna och på andra ställen i rapporten. Uppgifterna har tidigare samlats in för att användas för att styra

18

och följa upp produktionen och kan efter bearbetningen ge ny insikter och resultat. Generellt kan man dela in den redan insamlade datan i fyra kategorier: (Höst, Regnell, & Runeson, 2006, s. 98)

 Bearbetat material: data som bearbetats och används i vetenskapliga sammanhang och litteratur.

 Tillgänglig statistik: data som samlats in och bearbetats men inte analyserats.  Registerdata: data som är tillgängliga i olika register i obearbetat format.  Arkivdata: data som ej är systematiserat registrerat, t.ex. protokoll.

Den insamlade data som ligger till grund för studien är främst tillgängligstatistik från flera olika håll som används eller bearbetas innan och under optimeringen, en lista över datamaterial som används i studien redovisas i Tabell 3.

2.5 Analysmetodik

Information som samlas in behöver bearbetas på olika sätt för att kunna användas i en studie, valet av analysmetodiken beror på studiens problemformulering och syftet.

Analyserna kan göras på redan befintliga teoretiska modeller eller modeller som författaren utvecklar för det specifika fallet. (Björklund & Paulsson, 2003, s. 71)

Det kvantitativa datamaterial som samlas in i studien och som används i optimeringarna har bearbetas i egen utvecklade modeller och programvaror samt Microsoft Excel.

2.6 Giltighet

En studies giltig- och trovärdighet kan diskuteras i flera hänseenden, ett sätt att dela in dessa är i realitet, validitet och representativitet.

2.6.1 Validitet

Validitet är kopplingen mellan det som undersöks och vad som faktiskt mäts. För att öka validiteten i en studie kan metoder som triangulering användas där olika metoder använts för att studera samma sak. (Björklund & Paulsson, 2003, ss. 57-58)

I studien har triangulering tillämpas så långt som möjligt för att säkerställa modellen, implementering och resultaten. På konceptuellnivå har utvärdering gjorts av författaren och användare av modellen, modellen har jämförts mot likande modeller i litteratur, äldre modeller och användarnas erfarenheter. Valideringen av modell implementeringen har gjorts främst igenom tre olika implementeringar, dels en testimplementering i Microsoft Excel och den skarpa implementeringen mot två olika matematiska verktyg som kräver olika implementeringar. Resultaten har sedan jämförts och utvärderats för samma indata. Funktionsvalidering har gjorts med förenklad data där resultatet är väntat och med skarp data där resultatet har analyserats utifrån rimlighet och enklare kontrollberäkningar. Funktionsvalideringen har gjorts av både författaren och användare.

19

2.6.2 Reablilitet

En studies realitet avser tillförlitligheten i datainsamlingen och analysen av den samma med hänsyn till slumpmässiga variationer. (Höst, Regnell, & Runeson, 2006, s. 41) Realiteten för kvantitativdata testat bäst igenom upprepade försök på samma mätning med stabila instrument. Kvalitativdata testat enklast igenom att insamlad empiri jämförs med befintlig litteratur för att säkerställa såväl reabilitet som validitet.

Kvalitativmaterialet i studien har till största delen kunna valideras mot litteratur och utdrag ur kvalitativ data. Det kvantitativa datamaterialet som främst används som underlag i optimeringarna samlats in från olika källor, materialet diskuteras i kapitlet Underlag för optimering (se Tabell 3 för sidhänvisningar). Materialet bedöms ha en tillräcklig reablilitet för användningsområdet.

2.6.3 Objektivitet

Objektivitet innebär i vilken utsträckningar som värderingar har påverkat studien och resultatet. (Björklund & Paulsson, 2003, s. 59)

Författaren har försökt genomföra studien på ett så neutralt sätt som möjligt både emot Stora Enso och övriga intressenter. Arbetet har gjorts självständigt på distans och inte hos företaget. Samtidigt har analyser av material och metodikutveckling har gjorts innan dessa har diskuterats med företaget för att säkerställa att dessa inte färgas av företaget synpunkter.

20

Data Dataleverantör Kommentar Sida

Avståndsdata (Primärdata)

SkogsForsk Avstånd från alla församlingar/kommun er till industrier/terminaler. M 36 Tåglinjer samt kostnader för järnvägstransport Trä Tåg AB E 29 M 35 Kostnader för lastbilstransport Stora Enso E 29 M 35 Prognoser för behov i industri (Sekundärdata)

Stora Enso ESCOOP Veckobehov för kunder av virket E 28 M 34 A 51 Prognoser för avverkning i distrikt

Stora Enso ESCCOP Planerad avverkning i distrikt per vecka.

E 29 M 35 A 46 Historisk avverkning i församling och kommuner Stora Enso ESCOOP M 35 A 48 Sammanställning över mottagare SDC Sammanställning över församlingar/kommune r, förändringar Statistiska centralbyrån

Har senare behandlats för att kunna användas för att motverka effekter av förändringar E 31 GIS-data Valmyndigheten, Lantmäteriverket Produktion av kartmaterial i utvecklingsmiljön

Tabell 3 Sammanställning av användning kvantitativdata i studien med hänvisning till beskrivning och användning i rapporten. E Empiri. M Modell, A Analys.

21

3 Teori

Teorikapitlet presenterar den bakomliggande teorin för produktionsplanering, optimering samt specialfallet med optimering av rundvirkestransporter. Teorin används som ram för utveckling av optimeringsmodellen.

3.1 Supply Chain Planning

Massa- och pappersindustrin har en relativt lång försörjningskedja som involverar flera olika steg och sträcker sig över stora geografiska områden. Planeringsnivån sträcker sig från minutnivå för ankomster och avgångar av leveranser till nästan ett halvt sekel framåt för investeringar och ännu längre för planteringar och avverkningen av skog. Den fysiska ledtiden från skogsavverkning till färdigprodukt är vanligen mellan 5 och 12 månader. (Carlsson, D'Amours, Martel, & Rönnqvist, 2006, s. 13)

Beroende på planeringens längd i en försörjningskedja brukar man dela in planeringen i tre planeringsnivåer: (Anthony, 1965) (Silver, Pyke, & Peterson, 1998, s. 13.2)

Strategisk planning, Beslut på den här nivån kallas strategiska beslut och påverkar företagets/försörjningskedjans framtid. Besluten rör oftast design och strukturen av försörjningskedjan och har en långvarig effekt för företaget. Taktisk planning, Utifrån den strategiska planeringen bestäms den taktiska planeringen som är en översikt över vanliga operationerna som en grov skiss över kvantiteter, tider för flöden och resurser i försörjningskedjan. Planeringshorisonten är vanligtvis 6-24 månader.

Operationell planning, är den lägsta planingsnivån och specificerar alla aktiviteter och beskrivs på den nivån att de är redo att köras/kontrolleras. Planeringen sträcker sig från några dagar upp till tre månader. Möjligheten att styra är begränsas av besluten som tagits på högre nivåer men besluten har stor betydelse för den faktiska utfallet i försörjningskedjan förande t.ex. ledtid, förseningar, osv.

Försörjningskedjan för en tillverkningsindustri kan delas in i fyra steg och processer; anskaffning, produktion, distribution av färdiga produkter samt försäljning. Det senare inkluderar allt från kunder, val av marknader, prisstrategier och prognoser. (Fleischmann, Mayer, Stadtler, Grunow, & Surie, ss. 28-31) Den del som är intressant med utgångspunkt för rundvirkestransporter för pappers- och träindustrin är Anskaffning som involverar alla operationer som har med anskaffningen av råmaterial och resurser till produktionen av timmer och massa. För dessa typer av industrier är försörjningen av rundvirke den viktigaste och den dominerade anskaffningsfrågan. En sammanställning av The Supply Chain Planning Matrix som ställer planeringsstadierna mot processer i försörjningskedjan anpassad för massa- och pappersindustrin som kan ses i Figur 3 där enbart Anskaffning och Produktion är med, distribution av färdiga produkter och försäljning har medvetet

22

Anskaffning Produktion

Strategisk Anskaffningsstrategi, privat eller statligt.

Inköp av mark eller avverkningsrätter.

Avverknings och återplantering strategier.

Avverkning- och transportteknik samt kapacitets investeringar. Transport strategi och

investeringar (vägar, terminaler, bilar osv.)

Industri placeringsbeslut. Outsourcing.

Teknik- och

kapacitetsinvesteringar. Produktfamiljs tilldelning till fabriker. Placering av orderpunkt. Investeringar i IT och planeringssystem. Taktisk Försörjningsplan. Avverkningsplanering.

Definiering av transport rutter och omlastningsstationer. Fördelning av avverknings och transportresurser till avverknings block.

Fördelning av produkt/block till mottagare.

Layout på lagringsplatser. Policys för lagringsplatser.

Produktionscykellängd. Produktsekvens i cykel.

Planering outsourcing(ex. extern konvertering).

Mål för lager baserat på säsong. Moderrullesoptimering. Produktionsstopp.

Operationell Detaljerad virkesförsörjningsplan. Daglig val av transportör och rutt för transporter.

Massabruk, pappersmaskiner, rullmaskiner samt ark maskiners dagliga produktionsplan Fabrik till konverterare / distributionscentral val av transportör och rutt Process kontroll.

Figur 3 Massa och pappersindustrin s Supply Chain Planning Matrix (Carlsson, D'Amours,

Martel, & Rönnqvist, 2006, s. 14) Distribution och försäljning har utelämnats, Kursivstil markerar

de delar som studien omfattar.

Den taktiska planeringen är tänkt att fungera som brygga mellan den strategiska- och den operationella planeringen och har en direkt påverkan på operationella verksamheten tillexempel transport rutter. Den taktiska planeringen ska se till att den operationella verksamheten inte bli dåligt optimerad beroende på den korta planeringshorisonten. En annan anledning till taktiskplanering är de säsongsvariationer som naturligt finns, t.ex. skogsvägar som är stängda under tjällossningen. (Carlsson, D'Amours, Martel, & Rönnqvist, 2006) (Örtendahl, 2009-2011)

3.2 Optimeringsteori

Optimering innebär att finna den bästa lösningen på ett problem givet de förutsättningar som anges för problemet. I denna studie används Linjärprogrammering som bygger på en linjärmålsfunktion och där samtliga bivillkor också anses vara linjära funktioner.

23

samt en kilometerkostnad under transporten. Eftersom startkostnaden är fast så tas igen hänsyn till denna i optimeringen och kostnaden blir då en linjär funktion av

transportsträckan.

3.2.1 Optimering av virkestransporter

Under det senaste decenniet har en del litteratur publicerats inom området, både av akademin och industrin, vilket visar betydelsen och intresset och behovet av optimeringar inom transportsektorn. Litteraturen är till större delen studier där enstaka problem och scenarier testas och vikten av optimering belyses. Ofta innefattar optimeringen hela kedjan från skogen fram till slutkonsument/grossist och tar då hänsyn till t.ex. placering av produktion/industri. Detta projekt begränsas dock till enbart optimering av

rundvirkestransporter och inte hela produktionskedjan fram till konsumenten. Rundvirkestransporterna kan liknas vid ett många till många transportsystem där alla producerar en likvärdigprodukt och mottagarna kan ta emot från alla producenter. Det finns en rad skillnader mellan styrning av ett transportsystem med

rundvirkestransporter och ett mer normalt transportsystem: (Karanta, 2000)  nya upphämtningsplatser upp kommer dagligen och andra försvinner.

 det finns inte ett förutbestämt datum då virket ska transporteras, dock finns det regler och lagar kring hur länge virket får ligga i skogen och på upplagsplatser.  det finns strikta tidsintervall då transporter kan lossas på mottagningsplatsen.

Transporten måste dessutom vara av sådant träslag som ska till

mottagningsplatsen. Behovet förändras från tid till annan vid mottagningsplatsen.  innan tjällossning kan det finns det behov av att köra bort allt virke från vissa

avverkningsplatser även om behovet inte finns i industrierna.

 det finns ett stort antal kategorier av virke baserat på typ, längd, tjocklek, kvantitet, kvalitet osv. Mottagarna av virket är oftast specialiserat på vissa typer och behöver ibland större mängder av en typ för det ska vara intressant att köra.

 på vissa upphämtningsplatser finns det karantäntider, ingen annan transport får köra in om det redan finns en transport. Detta kan bero på avsaknaden av mötesplatser och platsbrist.

 alla vägar kan inte användas på grund av begränsningar som väderförhållande, bärighet, lastkapacitet eller antal bilar per tidsenhet.

 antalet bilar och typer är relativt fast beroende på långtidskontrakt och åkerierna får oftast en minimumersättning

 alla bilar kan inte användas till alla uppsamlingsplatser då det krävs speciell utrustning för platsen. Kranar osv.

 en bil levererar bara en typ av virke åt gången.

 vanligtvis startar och slutar arbetspassen hemma hos föraren. Detta är inte alltid möjligt då det kan finns övernattningsplatser.

24

 det finns regler kring hur lång en arbetsdag får vara för en förare samtidigt som lastbilen kan användas dygnet runt.

För att kunna planerna på ett så optimalt sätt som möjligt behövs en större mängd data som optimeringen bygger på. Den största mängden data är vägnätet (Karanta, 2000, s. 239). Avståndet och transporttiden mellan alla platser där virket hämtas och där de levereras behöver vara kända. Avstånden och tiderna behöver anpassas till olika fordonstyper och vara uppdaterade baserade på tillgängligheten på vägnätet.

Sammanfattat så behövs det en mycket stor mängd aktuell data för att styra transporterna på ett optimalt sätt för en operationell nivå. Istället är problemet att hitta en avvägning mellan omfattningen på optimeringen och indata mot behovet på detaljrikedomen på resultatet från optimeringen.

3.2.2 Linjärprogrammering

Linjärprogrammering är ett vanligt verktyg för att lösa problem där det finns begränsade resurser, flera alternativa lösningar och man söker den bästa lösningen för ett givet problem. Det vanligaste användningsområdet för linjärprogrammering är allokering av resurser till aktiviteter i ett system är man vill utnyttja resurserna på ett optimalt sätt. Linjärprogrammering använder en matematisk modell för att beskriva problemet och alla matematiska funktioner i modellen är per definition linjära. (Hillier-Lieberman, 2006, ss. 1-2)

Den generella linjärprogrammeringsmodellen har ett antal ingående konstanter och skrivs oftast på ett standardiserat sätt: (Hillier-Lieberman, 2006, ss. 32-33)

𝑍 = 𝑣ä𝑟𝑑𝑒𝑡 𝑝å 𝑑𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑒𝑛 𝑥𝑗= 𝑛𝑖𝑣å 𝑝å 𝑎𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑡𝑒𝑡 𝑗 (𝑓ö𝑟 𝑗 = 1,2,3 … ) 𝑐𝑗= ä𝑛𝑑𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑎𝑣 𝑍 𝑠𝑜𝑚 𝑒𝑛 ä𝑛𝑑𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑎𝑣 𝑎𝑘𝑡𝑖𝑣𝑖𝑒𝑡𝑒𝑡𝑒𝑛 𝑗 𝑠𝑘𝑢𝑙𝑙 𝑔𝑒 𝑓ö𝑟 𝑣𝑎𝑟𝑗𝑒 𝑒𝑛ℎ𝑒𝑡 𝑏𝑖= 𝑚ä𝑛𝑔𝑑𝑒𝑛 𝑎𝑣 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑟𝑠𝑒𝑛 𝑖 𝑠𝑜𝑚 𝑓𝑖𝑛𝑛𝑠 𝑡𝑖𝑙𝑙𝑗ä𝑛𝑔𝑙𝑖𝑔 𝑓ö𝑟 𝑎𝑙𝑙𝑘𝑜𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑡𝑖𝑙𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑟𝑠𝑒𝑟 (𝑓ö𝑟 𝑖 = 1,2,3 . . ) 𝑎𝑖𝑗 = 𝑚ä𝑛𝑔𝑑 𝑎𝑣 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑟𝑠 𝑖 𝑠𝑜𝑚 𝑓ö𝑟𝑏𝑟𝑢𝑘𝑎𝑠 𝑣𝑖𝑑 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑣 𝑒𝑛 𝑒𝑛ℎ𝑒𝑡 𝑎𝑣 𝑗

Målet med linjärprogrammeringsmodellen är att välja variablerna xi så att Z blir optimal

25 För att välja xi 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑒𝑟𝑎 𝑍 = 𝑐1𝑥1+ 𝑐2𝑥2+ ⋯ + 𝑐𝑛𝑥𝑛 med begränsningarna 𝑎11𝑥1+ 𝑎12𝑥2+ ⋯ + 𝑎1𝑛𝑥𝑛≤ 𝑏1 𝑎21𝑥1+ 𝑎22𝑥2+ ⋯ + 𝑎2𝑛𝑥𝑛≤ 𝑏2 ⋮ 𝑎𝑚1𝑥1+ 𝑎𝑚2𝑥2+ ⋯ + 𝑚𝑥𝑛≤ 𝑏𝑚 och 𝑥1≥ 0, 𝑥2≥ 0, ⋯ , 𝑥𝑛≥ 0

Det finns olika lösningsmetoder te.x. Simplex för att lösa linjärprogrammeringsproblem. Enkla system med ett litet antal variabler kan lösas för hand medan större system med fördel löses med någon typ av datorprogram.

3.2.3 Linjärprogrammeringsmodell

En modell som är vanligt förekommande vid taktiskplanering av virkesflöden är en linjärprogrammerings modell med variabeln wij som representerar flödet från leverantör i

till mottagare j. Leverantören har en volym av si och mottagaren har ett behov av dj. En

leverantör definieras av en geografiskplats och ett sortiment. Mottagaren definierats av en geografiskplats och en sortiment grupp. Målet är att minimera den totala kostnaden för transporterna. Kostnaden för en transport mellan i och j ges av eij och beror till största delen

av avståndet mellan i och j. (Forsberg, 2005, ss. 105-108) (Epstein, Rönnqvist, &

Weintraub, 2007, ss. 393-395) (Frisk, Göthe-Lundgren, Jörnsten, & Michael, 2010, s. 450) (Modellen nedan är en förenklad och likställer sortiment med sortiment grupp och omfattar enbart ett sortiment)

min 𝑍 = ∑ ∑ 𝑒𝑖𝑗𝑤𝑖𝑗 𝑖∈𝐼 𝑗∈𝐽 ∑ 𝑤𝑖𝑗≤ 𝑠𝑖, ∀𝑖 ∈ 𝐼 𝑗∈𝐽 (1) ∑ 𝑤𝑖𝑗= 𝑑𝑗, ∀𝑗 ∈ 𝐽 𝑖∈𝐼 (2) 𝑤𝑖𝑗 ≥ 0, ∀𝑖 ∈ 𝐼, 𝑗 ∈ 𝐽

Begränsning 1 ger den tillgängliga volymen för leverantören medan begränsning 2 ger motsvarande behov hos mottagaren.

26

Modellen begränsas av att den utgår ifrån att transporterna är fullastade och bara går i en riktning och tomlastade tillbaka, effektiviteten kan därför maximalt bli 50 %.

Backhauling är en metodik för att använda lastbilar och tåg även för transporter även på tillbakavägen mellan mottagaren och avverkningsområdet/terminal. Lastbilarna och tågen kör istället olika rutter där flera avverkningsområden, mottagare, terminaler och sortiment ingår i rutten. Kostnadsbesparingar på 2-20% mot traditionell körning har visats olika studier (Frisk, Göthe-Lundgren, Jörnsten, & Michael, 2010) (Carlsson & Rönnqvist, Backhauling in forest transportation - models, methods and practical usage, 2007). De modeller som använder backhauling är betydligt mer avancerade och antalet möjliga kombinationer för transporterna blir snabbt flera miljoner. FlowOpt har implementerat och kan använda backhauling i optimeringarna (Carlsson & Rönnqvist, Backhauling in forest transportation - models, methods and practical usage, 2007). Beroende på studiens begränsningar att enbart hantera en kvantitet/sortiment per optimering ger det inget förbättrat resultat att använda backhauling i optimeringsmodellen.

3.3 Samarbeten med rundvirkestransporter

Inom ett geografiskt område samexisterar och konkurrerar vanligtvis ett antal skogstransportföretag som köper in, avverkar och transporterar virket till både egna industrier och till kunder som köper rundvirke av företagen. Det finns ofta en stor besparingspotential om de konkurrerande skogstransportföretagen om man kan sam koordinera transporterna och byta virke mellan företagen för att minimera de totala transportavstånden (Frisk, Göthe-Lundgren, Jörnsten, & Michael, 2010).

Vinsten vid samarbetet är att transporterna kan optimeras ifrån ett gemensamt perspektiv och inte för varje företag. Båda företagen kommer oftast att tjäna på samarbetet i olika grad. Massaved där längderna är standardiserade och kvaliteten är likvärdig oavsett vilken geografisk plats virket växt på är enklare att byta mellan företag och bytet kan därför göras upp efter det att avverkning gjorts. Ifall sågverksvirke ska bytas mellan företag så behöver mottagaren bestämmas innan avverkning så att längder och andra önskemål från mottagaren kan uppfyllas. Virkesbyten mellan skogsföretag är relativt vanligt i Sverige och vanligast förekommande mellan två företag då det skulle vara för svårt att inkludera flera och bytet omfattar endast volymer och inga pengatransaktioner förekommer samband med bytet av virke (Frisk, Göthe-Lundgren, Jörnsten, & Michael, 2010).

Transportsamarbeten mellan företag som är konkurrerande kan vara kontroversiellt men undantag från Konkurrenslag (2008:579) medges i 2 kap §2 för samarbeten kring distribution. (Undantag för ett aktieägaravtal avseende virkesplanering och

transportoptimering av virkesråvara samt för bolagsordning, 1999) (Konkurrenslag)

27

4 Emperi

Kapitlet går igenom företagsstrukturen och företagens nuvarande arbetsmetoder för skapande av prognoser för avverkning och behov. Även geografiska indelningar av avverkningen diskuteras.

4.1 Företagsstruktur

Stora Enso Wood Supply Sweden är den del av Stora Enso koncernen och ansvarar föranskaffning, avverkning samt transport av virkesråvara till Stora Ensos sågverk och massa industrier i Sverige. Verksamheten sker i huvudsak igenom Stora Enso Skog AB och dess dotterbolag.

Följande bolag har på olika sätt varit involverade i projektet eller kommer att använda programvaran och/eller optimeringarna.

Stora Enso Skog AB är helägt av Stora Enso och ansvarar i huvudsak för verksamheten i Mellansverige, 2008 utgjorde ca 72 % av leveranserna till koncernens egna industrier där prissättningen är kostnadsbaserad. (Stora Enso Skog AB, 2009) Resterande del av

leveranserna går till externa mottagare som har ett leverans- eller bytesavtal om råvara med Stora Enso Skog. Företaget äger inga egna skogsarealer utan köper avverkningsrätt av sådan på den öppna marknaden. Företaget upphandlar sedan avverkning och

transporttjänster för att avverka och transportera rundvirket till industri. (Örtendahl, 2009-2011) År 2008 var företagets omsättning 8 mdkr, varav 1,2 mdkr (15 % av omsättningen) var inköp av transporttjänster. (Stora Enso Skog AB, 2009) Företaget är organiserat 13 inköpsdistrikt organiserade i tre regioner.

Sydved AB ägs till två tredjedelar av Stora Enso Skog AB och till en tredjedel av Munksjö Sweden AB. Företagets huvudsakliga syfte är anskaffning av virkesråvara till ägarnas industrier. Företaget har sin huvudsakliga verksamhet i södra Sverige. Verksamheten är indelad i 12 geografiska distrikt i två regioner. Företaget omsatte 2008 3,0 mdkr. (Sydved AB, 2009)

Stora Enso Bioenergi AB är ett helägt dotterbolag till Stora Enso Skog AB och verksamheten är inriktad på anskaffning och försäljning av trädbränsleprodukter till i huvudsak värmeverk och industrier i södra och mellersta Sverige. Kunder är t.ex. fjärrvärmeverk och produkterna är oftast rester som kvistar och toppar samt virke som är för dåligt för annan användning. Företaget har en indelning i sex geografiska distrikt. Företaget omsatte 2008 750 mnkr. (Stora Enso Bioenergi AB, 2009)

Trätåg AB ägs till hälften av Stora Enso Skog AB och till andra hälften av Korsnäs AB. Trätågs huvudsakliga uppgift är att sköta företagens transporter per tåg från ett antal terminaler främst till ägarnas massaindustrier. Tågen körs av Green Cargo medan Trätåg sköter terminaler och destinerar tågen. Företaget omsatte 2008 170 mnkr. (Trätåg AB, 2009)

28

Stora Enso Oyj en av världens största tillverkare av papper och massa och har ett antal massafabriker i södra- och mellersta Sverige som är i konstant behov av virkesråvara i t.ex. Hylte, Nymölla, Kvarnsveden, Skoghall, Fors och Skutskär. Företaget har även ett antal sågverk i samma regioner t.ex. Ala och Gruvön. Företaget omsätter globalt 11 md EUR 2008. (Stora Enso Oyj)

Munksjö AB tillverkar olika typer av specialpapper på anläggningar runt om i världen. Man äger även massabruket Aspa bruk utanför Askersund. Företaget omsätter 3,6 mdkr, massabruket 830 mnkr 2007. (Munksjö AB, 2009)

Korsnäs AB äger tre massabruk i Gävle, Frövi och Rockhammar och omsätter 3,6 mdkr. (Korsnäs AB, 2009)

4.2 Prognosskapande

Som underlag för optimeringar av framtida transporter behövs tillförlitliga prognoser på efterfrågan hos mottagarna och på avverkning/produktionen i skogen. Stora Enso Wood Supply har sedan tidigare en utvecklad metodik för prognosframställning och uppföljning. Prognoserna ligger till grund för inköp av både virkesråvara och transporttjänster inom företaget.

4.2.1 Prognostisering av efterfrågan

Alla Stora Enso Skogs kunder som köper rundvirke lägger själva in sina behovsprognoser i företagets planerings och uppföljningssystem (ESCCOP). Det kommande årets behov på veckonivå ska lämnas in i augusti månad året innan. Prognoserna bygger på den största beräknade produktionen under det kommande året men tar hänsyn till planerade stopp i produktionen som för t.ex. underhållsstopp, stopp för större investeringar och

semesterstopp.

Planeringssystemet kommer sedan automatiskt vid veckoslutet att förflytta och jämna ut eventuella underskott/överskott som skett under veckan bland leveranserna mot det planerade så att den efterfrågade volymen uppfylls på årsbasis. Under året görs även ett antal revisioner av efterfrågan, dessa görs av kunderna i december (året innan), mars, juni och september.

Prognostiseringen görs separat för varje produktkategori och kvalitet.

Efterfrågan för industrierna kan ses som relativt stabilt då man normalt försöker utnyttja fulla kapaciteten på t.ex. ett massabruk. Det som är svårt att beräkna är hur mycket oplanerade stopp man kommer att ha i produktionen som påverkar behovet av råvara. Under de senaste årens lågkonjunktur har man också kunnat se stora

produktionsbegränsningar av papperstillverkarna då efterfrågan minskat och man har försökt att behålla prisnivåerna, även sådana beslut påverkar efterfrågan på rundvirket. I Stora Ensos fall har detta främst drabbat produktionen i Finland och inte Sverige i lika stor utsträckning. Likande tendenser ser man på sågindustrin.

29

Lagernivån i industrin försöker man hålla på en lagom nivå (1-2 veckor), så att man klarar svängningar i inleveranserna. Dock kan väder och markförhållande påverka leveranserna och möjligheten att få ut virke ur skogen under vissa tider av året och man försöker då bygga upp större lager och flytta avverkningen till områden man kan jobba i. På några massaindustrier har man flishögar som används för att harts ska brytas ner naturligt, ca 4-6 månader, innan man tar in det i produktionen, dessa flisstackar utgör då naturliga buffertar. (Örtendahl, 2009-2011)

4.2.2 Prognostisering av avverkning

Inköp av avverkningsrättigheter och planering av avverkning görs dels av distrikten ute i landet som jobbar mot de mindre lokala skogsägarna och av en central inköpsavdelning som jobbar mot de större ägare och köper in av större avverkningsrättigheter i hela Sverige. Distrikten rapporterar på samma sätt som industrierna in sina prognoser för hur mycket virke som man uppskattar att man kommer att leverera per vecka i prognosprogrammet. Dessa inrapporteringar görs vid samma tidpunkter och prognoserna uppdateras på samma sätt.

4.2.3 Prognostisering av andra leveranser

Leveranser från andra leverantörer görs löpande under året och kan delas in i två kategorier: Större båt leveranser från t.ex. Finland eller eukalyptus leveranser från Sydamerika.

Löpande leveranser: vanligtvis från leverantörer som levererar själva till mottagaren, bytesavtal med andra leverantörer som levererar till mottagaren.

Prognostisering av de större leveranserna görs av Stora Enso Skog och dessa ankommer oftast direkt till en hamn som finns i närheten eller i direkt anslutning till mottagaren.

4.3 Transportkostnader

Kostnaden för en lastbilstransport baseras på avståndet från virkesupplaget till

mottagandeindustri, olika metoder används men i huvudsak är dessa baserade på en fast startkostnad plus en transportkostnad per km och m3 _{f ub på skogsväg och en annan kostnad}

för transport över större väg per km och m3 _{f ub. (Bäck, 2008) Startkostnad och}

transportkostnaden ut ur skogen till närmaste större väg är oberoende av mottagare då det vanligtvis bara finns en väg ut ur skogen som är aktuell. Transportkostnaden som är intressant att jämföra mellan olika mottagare av en transport är avståndet från det transporten kommer ut på större väg till mottagaren. (Örtendahl, 2009-2011)

Kostnaden för järnvägstransport är svårare att beräkna då den sker av ett dotterbolag och priset inte till uppgjort på förhand. Trätåg AB sköter terminalerna och anlitar

underentreprenör, Green Cargo AB, för att utföra själva transporten av virket (Trätåg AB, 2009). Trätåg AB ska vara ett icke vinstdrivande företag och ska genomföra transporterna

30

till självkostnad för ägarna. Stora Enso Skog AB får årliga uppdateringar om vad genomsnittspriset var för föregående år per järnvägssträcka och volym. Detta pris inkluderar avlastning och förvaring på terminal samt lastning och transport på tåg. Priset inkluderar inte inmätning eller avlastning av tåget, inmätningskostnaderna anses vara samma oavsett om denna görs på terminal eller på industrin. Avlastningskostnaderna hos industrin uppskattas motsvara kostnaderna för avlastning av lastbil istället. (Örtendahl, 2009-2011)

4.4 Bytesavtal

Stora Enso Wood Supply har ett utbyte av virkesråvara med ett antal av med ett antal företag. Avtalen har upprättas för att minska de totala kostnaderna för transporterna. Avtalen kan indelas i tre kategorier:

Långsiktiga avtal på årsnivå där det finns avtal om att företagen ska leverera en bestämd mängd virke till det andra företags industri per år. Dessa avtal finns med i de

ordinarieproduktionsplanerna, konkurrentens industrier finns med i företagets ordinarie behovsprognos och de egna industriernas leveranser från andra företag dras av i det som Stora Enso Wood Supply ska leverera.

Flera av tågterminalerna ägs gemensamt med konkurrenter, på dessa terminaler separerar man inte företagens virke efter inmätning utan allt lagras i samma stack. Årligen görs avstämningar för varje terminal om hur mycket respektive företag fraktat in respektive ut från terminalerna. Detta leder till att företagen delar lager på terminalerna och kan på så sätt får ett gemensamt lager och klara störningar enklare samt automatiskt byta virke mellan varandra.

Tillfälliga avtal kan tecknas när något företag köpt avverkningsrätter i närheten av ett annat företags industri/terminal och man önskar att tillfälligt byta/köpa virkesråvara så man kan leverera till den industri som finns närmst och på så sätt minska transporterna.

4.5 Geografiska indelningar

Stora Enso Wood Supply Sverige har en indelning av Sverige i olika geografiska områden på flera nivåer sköta inköpen av avverkningsrätter. Den största indelningen är mellan Stora Enso Skog AB och dess dotterbolag Sydved AB som sköter mellan Sverige respektive södra Sverige. Företagen är sedan indelad i regioner och slutningen distrikt. Distrikten har sina kontor ute i distriktet sommar jobbar direkt mot de mindre skogsägarna, distrikten får en årlig tilldelad volym som man ska köpa in och avverka av huvudkontoret. Det finns ett distrikt Centralinköp som köper in skog från de större skogsägare som har skog över större arealer, en sådan ägare är Stora Enso Skogs dotterbolag Bergvik Skog AB. Den geografiska indelningen mellan distrikten är inte strikt utan det förekommer att inköp av

avverkningsrätter görs långt inne i andra distrikt då t.ex. en skogsägare har skogsmark på flera platser.

31

4.6 Sveriges administrativa indelning och LKF -kod

sekundärkommuner/län. Av historiska skäl så delas landet ytterligare av Svenska kyrkans församlingar (1456 st) som utgör den minsta fasta geografiska indelningen av landet som används idag. Ytterliggaren en indelning i valdistrikt är förekommande, dessa görs om ungefär var 3:e år och är således inte så fasta och har som huvuduppgift att dela in befolkningen i till antalet lika stora områden.

Indelningen i Län och Primärkommuner är fasta och det är sällan som dessa geografiska områden justeras. När det gäller Svenska Kyrkans församlingar så har dessa under de senaste decennierna minskat till antalet då församlingar har slagits samman och bildat nya större församlingar. Sammanslagningarna sker främst vart fjärde år inför kyrkovalet. Varje församling har en eller flera LKF-koder som tilldelas av Statistiska Centralbyrån, SCB, denna sexsiffriga kod anger sekundärkommun, primärkommun samt församling. Församlingar som geografiskt finns i flera primärkommuner har flera koder. LKF-koden används ibland annat folkbokföringen men även av Stora Enso Skog för att föra statistik över avverkningen och LKF-koden för en täkt registreras i samband att avverkningsrätten anskaffas.

De senaste åren har SCB börjat återanvända en av de gamla församlingarnas LKF-kod vid församlingssammanslagningar mot tidigare då den nya församlingen fick en helt ny LKF-kod.

Stora Enso Skog försöker hela tiden använda de senaste versionerna av LKF-koderna när inköpen görs, eftersom det kan dröja flera år innan avverkning görs så uppstår kontinuerligt problem med att det hanteras flera uppsättningar av LKF-koder. Dessutom så uppdateras inte de historiska uppgifterna i systemen till nya LKF-koder då församlingar slås samman. Problemet blir större då man nu återanvänder LKF-koder vid sammanslagningar och man kan därför inte enkelt avgöra om ett nummer är av den senaste LFK-serien eller tidigare. Detta skapar problem då man kopplar ett vägavstånd från centrum av en församling till en mottagare och man inte har samma uppfattning om församlingen geografiska utbredning vid centrumberäkningen och den historiska avverkningen. Resultatet blir att medelavståndet för transporter från en församling kommer i större omfattning att avvika mellan det faktiska och uppskattade via centrumpunkt i än i normala fallet.

33

5 Modell

Kapitlet avser presentera förutsättningar, ingående parametrar och begränsningar av modellen. Modellen i matematiskform redovisas.

5.1 Modellens omfattning

Leveranser till industrier sker på flera olika sätt, de vanligaste som sker via Stora Enso Wood Supplys omsorg är lastbil direkt från en avverkningsplats i Sverige till mottagaren. Samt via lastbil från avverkningsplatsen till en tågterminal och vidare med tåg till mottagarens tågterminal.

Det finns dock ett antal andra kombinationer för hur mottagarna kan ta emot och varifrån leveranserna sker. Leveranser från ulandet sker med lastbil eller båt till en hamn i närheten av mottagaren. Andra leverantörer av virke till Stora Enso levererar ofta detta direkt till mottagaren och ofta kan detta vara tillbytt virke och då ska Stora Enso Wood Supply levererat motsvarande till det andra företagets industrier.

I studien har ett antal försök gjorts för att vidga optimeringsmodellen utanför det som inkluderats i tidigare enklare modeller med enbart direkta lastbils- och tåg leveranser från Sverige. Det fanns dock problem med att lägga till alla ytterligare leveranser som är testade i den matematiska modellen, antingen tekniska eller vanligast att transportmetoden inte var påverkbar i det korta optimeringsperioden och/eller att den inte skulle påverka resultatet. Ett problem till exempel med att lägga in utrikes lastbilstransporter var att kvaliteten och formatet på datamaterialet inte gick att använda. Enklare optimeringar visade dessutom att resultaten om detta inkluderades eller ej inte skulle påverka resultatet i dagens

transportsystem. Att t.ex. inkludera styrningen av båt leveranser visar sig snarare ligga på strategisk nivå än taktisk med tanke på längre avtal och behovet av hamnar.

I modellen som presenteras och implementeras tas följande leveranser med i optimeringsmodellen.

 Leveranser med först lastbil direkt från avverkningsplats i Sverige som sköts av Stora Enso Wood Supply till både egna och andras industrier.

 Leveranser med först lastbil från avverkningsplats i Sverige till terminal och sen vidare med tåg, transporter som sköts av Stora Enso Wood Supply inkl. Trätåg AB.

 Tillbytt volym där Stora Enso Wood Supply levererar till andra företag. Konkurrentens mottagare läggs in i behovsplaneringen som det vore egna mottagare med ett behov motsvarande det som är avtalat ska levereras.

I behovet hos Stora Ensos industrier avräknas de leveranser som sker på annat sätt än via tåg eller bil, se Metod för anpassning av prognos för efterfrågan.

34

5.2 Underlag för optimering

De prognoser som tas fram av virkesmottagarna för kommande behov av rundvirke och likaså distriktens planering över avverkning är de bästa prognoser som finns tillgängliga inom företaget. I Analyskapitlet diskuteras hur felaktigheter i dessa kommer att påverka tillförlitligheten i resultatet av optimeringarna.

5.2.1 Metod för anpassning av prognos för efterfrågan

De uppgifter som finns i planeringssystemet om efterfrågan per industri och sortiment avser hela behovet och inte enbart de som skall levereras igenom Stora Enso Wood Supply. Behovet och efterfrågan kommer därför att justeras så att enbart omfatta leveranser som sker via Stora Enso Wood Supply med hjälp av lastbil eller tåg. Sjötransporter kan liknas vid järnvägstransporter i tekniskhänseende i modellen, men då det inte används på taktisknivå så utelämnas detta tillsvidare.

Justeringen av virkesbehovet hos mottagarna görs i ett Microsoft Excel-ark. Efterfrågan från planeringssystemet läggs in, från detta dras sedan leveranser från annat land av som normalt inte ingår år i optimeringarna, båt leveranser, tillbytta leveranser m.m. I arket finns även möjlighet att göra lagerjusteringar, om tillexempel en industri vill minska sin

sårbarhet för svängningar så kan den önskade lagernivån justeras på längre sikt igenom påverka detta i den långsiktiga planingen. Ett exempel ur detta Excel ark finns i Tabell 4.

Händelse Volym m3 _{f ub}

Beräknad efterfrågan under perioden T 1 000 000

Lagerjusteringar 0

Leverans per båt från land X -100 000 Leverans per lastbil från land Y -50 000 Direktleverans från avverkare(ej styrbar) -50 000 Tillbytt volym från företag F -100 000 Efterfrågan från egna bil- och tåg leveranser 700 000

Tabell 4 Exempel på revidering av en industris efterfrågan under en tidsperiod.

5.2.2 Prognos för distriktsavverkning och balansering av

systemet

Distriktens avverkning som är in inlagd i planeringssystemet behöver inte på samma sätt som efterfrågan anpassas då allt går via transporter som sköts av Stora Enso Wood Supply. Dock kommer det att finnas en differens mellan den planerade avverkningen och det behov som finns hos mottagarna efter anpassningen. Detta beroende på att distriktens