• No results found

Ökad lönsamhet genom bättre maskinutnyttjande. Exempel på kundorderstyrd tillverkning av profilerade luckor i MDF

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Ökad lönsamhet genom bättre maskinutnyttjande. Exempel på kundorderstyrd tillverkning av profilerade luckor i MDF"

Copied!
58
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

IBM^]p(2)[ETr

Patrik Fjeldså

Mats Johnsson

Okad lönsamhet genom

bättre maskinutnyttjande

Exempel på kundorderstyrd tillverkning av

profilerade luckor i MDF

Trätek

(2)

ÖKAD LÖNSAMHET GENOM BÄTTRE MASKINUTNYTTJANDE Exempel på kundorderstyrd tillverkning av profilerade luckor i MDF

Trätek, Rapport P 9208055

ISSN 1102-1071

ISRN T R Ä T E K - R 92/055--SE

Nyckelord

computerized processing systems efficiency

financial management materials handling

medium density fibrehoard plant layout

production management

(3)

forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla ut-gåvor från Trätek i löpande följd.

Citat tillåtes om källan anges.

Reporis issued by ihe Swedish Institute for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and

studies. Published reports bear the designation I or P and are numbered in consecutive order together with all the other publications from the In.stitute. Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.

faktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig u^ör-ädlande industri), träfibcrskivor, spånskivor och ply-wood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan indusu^in och Nutck utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa re-surser. Trätek har forskningsenheter i Stockholm. Jönköping och Skellefteå.

The Swedish Institute for Wood Technology Re-search .serves the five branches of the industry: sawmills, manufacturing (joinery, wooden hous-es, furniture and other woodworking plants), fibre hoard, particle hoard and plywood. A research and development agreement between the industry and the Swedish National Board for Industrial and Technical Development forms the basis for the Institute's activities. The Institute utili.ses its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Our research units are located in Stockholm, Jönköping and Skellefteå.

(4)

Sid

Förord 3

1. Sammanfattning 4

2. Inledning 5

3. Nulägesbeskrivning och problemanalys 5

3.1 Allmänt 5 3.2 Lay-out 5 3.3 Operationsföljd 6 3.4 Materialflöde 6 3.5 Maskinpark 8 3.6 Transportsystem 8 3.7 Buffertar/mellanlager 8 3.8 Produktsortiment 9 3.9 Bearbetningsdata 9 3.10 Material- och produktionsstyrning (MPS) 9

3.11 Kapitalbindning 10 3.12 Personal 11

4. Problemanalys 12

4.1 Materialflöde 12 4.2 Produktionsflexibilitet 12 4.3 Kapitalbindning 13 4.4 Personalkostnader 13

5. Nya idéer 13

6. Pilotanläggning 14

6.1 Försöksutrustning 14 6.1.1 Gripning 15 6.1.2 Effektivt spånutsug med ny spånhuv 17

6.1.3 Fixering 18 6.2 Funktionsbeskrivning 19

6.2.1 Pilotanläggning för kundorderstyrd tillverkning 19

6.2.2 Satsvis tillverkning 21

6.3 Bearbetning 23 6.3.1 Fräsning 23 6.3.2 WOODCUT-metoden för slipning av kant- och dekorspår 24

6.3.3 Säkerhetsregler 26 6.3.4 Resultat från dekorspårslipningen 27

6.3.5 Resultat från kantprofilslipningen 27

6.4 Överordnad styrning 28 6.4.1 Långsiktig investering i datorsystem att växa i 28

(5)

6.5 Investeringsbedömning 30

7. Framtida strategier 33

7.1 Stegvis införande av flexibla automatiska produktionssystem 33

7.2 Använda befintliga produktionsresurser 34 7.3 Automatisk och manuell produktion i samma cell 34

8. Slutsatser 35

Bilaga 1. Luckmodellemas placering på NC-fräsens bord 36 Bilaga 2. Exempel på parallella produktionsceller för satsvis tillverkning 40

(6)

Arbetet som ligger till gmnd för denna rapport är utfört i två faser, en förstudie samt uppbyggnad och utvärdering av en pilotanläggning.

Förstudien är utförd av Trätek i samarbete med SNIRI, Vedums Kök A B och Tibrokök AB.

Pilotanläggningen har byggts upp i samarbete med: Ingenjörsfirma Evert Johansson AB

Carstens A B

Skaraborgs Industridata A B Hanter Ingenjörsteknik AB

Ingenjörsfirma Tom Nordquist AB SAAB Automation AB

Ett stort tack till samtliga företag för deras insatser och tillmötesgående under projektets genomförande och med stor förhoppning om ett fortsatt samarbete.

(7)

1. SAMMANFATTNING

Rapporten redovisar en förstudie av dagens tillverkningsmetoder och vilka effekter de har på företagen. V i visar också exempel på hur en produktionscell för tillverkning av pro-filerade köksluckor i MDF kan se ut.

Genom att kartlägga materialflödet från råvarulager till grundlackering på i första hand Vedums kök AB, har ett antal problemområden identifierats:

Ostrukturerat materialflöde med många transporter. Outnyttjad maskinflexibilitet.

Hög kapitalbindning.

Onödigt höga personalkostnader.

Två huvudförslag har tagits fram, där nya idéer ligger till grund för hur tillverkningen av köksluckor från formatsågning till grundlackering kan ske. En flexibel och automatisk produktionscell byggdes upp på Trätek för att prova idéerna i praktiken och för att visa träindustrin möjligheterna med denna nya typ av anläggningar. Produktionscellen, som bestod av NC-fräs, portalrobot, överordnad styrdator, eskortminnen och rullbanor, kunde hållas i drift i stort sett hela dygnet med endast viss manuell övervakning.

Konceptet bygger på att man utnyttjar maskinerna fler timmar om dygnet för att få en mer lönsam tillverkning. Detta innebär att man kan köpa en mindre maskin som utnyttjas längre tid, istället för att köpa en stor och effektiv maskin som endast utnyttjas dagtid. Den totala kapaciteten per dygn blir ändå densamma.

De bearbetningar som görs i NC-fräsen är: Kantfräsning, profilfräsning, kantslipning och profilslipning. MDF-luckan blir färdigbearbetad i produktionscellen.

I produktionscellen finns exempel på dellösningar, som var och en har en avgörande roll för funktionen:

- Separering av olackerade MDF-luckor.

- Flexibelt bord i NC-fräsen som klarar ett stort antal luckdimensioner utan manuell omställning.

- Slipning av kant och spår i NC-fräsen.

- Ett effektivt spånutsug, vilket är en förutsättning för att de färdigbearbetade detaljerna ska kunna lyftas med vakuumsug.

- Ett utbyggbart system för överordnad styrning av produktionscellen.

Produktionscellens maximala kapacitet vid en tillgänglighet på 90% beräknas vara ca 430 luckor vid 3-skift (22 timmar). På 8 timmar är kapaciteten ca 155 luckor.

Produktionscellens lönsamhet beräknades med hjälp av en programvara till ca 1,4 år vid maximal kapacitet, och 2,3 år vid halva den maximala kapaciteten (ca 11 timmars drift).

(8)

I den trämekaniska industrin finns det idag ett behov av att produktionstekniskt förbättra tillverkningen. Ett område som är viktigt att undersöka är möjligheterna att minska antalet produkter i arbete (PIA), för att kunna reducera företagets kapitalbindning. En avgörande faktor för att minska PIA-värdet är att tillverkningen byter karaktär från serietillverkning i stora satser, till en mer flexibel tillverkning i små serier och med korta omställnings-tider. Detta innebär att ledtiden från ordersläpp i produktionen till kundleverans kan minskas, vilket även bidrar till en ökad leveranssäkerhet.

Denna rapport visar att det är möjligt att rationellt och effektivt bearbeta trädetaljer genom att integrera ett antal operationer i en automatisk, flexibel bearbetningsgrupp (FMS-cell). För att få realistiska värden på utvärderingen av bearbetningscellen har lösningsalternativen produktionssimulerats och lönsamheten har beräknats.

En produktgrupp som troligtvis har en stor potential vad avser möjligheterna till en mer rationell tillverkning är köks- och badrumsluckor i MDF-material (Medium Density Fiberboard). Här behandlas därför problem vid tillverkningen av MDF-luckor.

Referensmaterialet som beskriver dagens tillverkningsmetoder är hämtat från Vedums Kök AB.

3. NULÄGESBESKRIVNING OCH PROBLEMANALYS

3.1 Allmänt

Storleken på de kökstillverkande företagen varierar mycket, från 50 anställda upp till ca 900. Detta innebär att även årsvolymen varierar kraftigt. Trots detta finns det många likheter mellan företagen, t ex bearbetar de flesta sina produkter i stora serier.

3.2 Lay-out

Tillverkningen av köks- och badrumsskåp är hos Vedums Kök AB uppdelad i två materialflöden. I den ena bearbetas stommen till skåpen och i den andra bearbetas

luckorna. Stommen till skåpen står för den större delen av produktionen, vilket innebär att intresset för ett effektivt materialflöde är stort. Stommen är även mer standardiserad vad avser borrbild, färg och modell, vilket underlättar för automatisk tillverkning.

Luckorna till skåpen görs i många fall av massivträ eller av 16 mm tjock MDF. Eftersom luckorna endast svarar för cn liten del av den totala produktionen har intresset för att automatisera och effektivisera materialflödet i det fallet varit begränsat. En faktor som har försvårat den automatiserade tillverkningen är det stora antalet modeller som finns

representerade i varierande färger. Resultatet har blivit att materialvägama för M D F -luckor är ostrukturerade, med stora avstånd mellan bearbetningsstationema. Tiden det tar att transportera materialet mellan bearbetningsstationema upptar därför en stor del av den totala genomloppstiden.

(9)

3.3 OperationsföUd

Vid bearbetning av MDF-luckor till köksskåp och badrumsskåp genomgår detaljerna ett antal operationer innan de slutligen monteras ihop med skåpsstommen.

De ingående operationerna är:

Formatsågning av MDF-skivor (ca 1830 x 2440 mm) till varierande luckstorlck. Formatet på luckämnena är 5 mm större än de färdiga luckorna.

Design- och formatfräsning. Luckorna får här sin slutliga storlek och design. Kantslipning.

Fiadderputsning. Minskar fiberresning i de frästa spåren, samt bryter skarpa kanter.

Eventuell lagning av defekta luckor. Grundlackering.

Putsning, syning och lagning. Ytlackering.

Alla operationer betjänas manuellt.

Förutom att detaljerna genomgår dessa operationer, tillkommer ytterligare ett antal verksamheter, som t ex transportering och buffertering.

3.4 Materialflöde

Idag sker tillverkningen ofta i stora satser. Denna tillverkningsmetod innebär att ett stort antal av varje detaljtyp tillverkas under en period, varefter byte till en annan detaljtyp sker. Fördelen är att omställningstiden i maskinerna minimeras, vilket ger ett mycket effektivt maskinutnyttjande. Satsvis tillverkning leder dock till att mycket material är placerat utefter bearbetningskedjan, dvs antalet produkter i arbete (PIA) är stort. Ett resultat av detta är att genomloppstiden för produkterna ofta är lång.

Materialflödet på Vedums Kök AB ser ut enligt verksamhetsdiagrammet på nästa sida. Observera att kontrollstationen ''putsa, syna och laga" är integrerad med mellanläget 4. Materialflödet för MDF-luckorna skiljer sig endast marginellt mellan de kökstillverkande företagen.

Värt att notera är att materialet endast förädlas vid sex av verksamhetsdiagrammets 29 aktiviteter.

(10)

NR AKTIVITET AVSTÅND

1 TRANSPORT FRÅN RÅVARULAGER 17 METER

2 BUFFERT FÖRE FORMATSÅG

3 LADDA FORMATSÅG

4 FORMATSÅGNING

5 PLUNDRA FORMATSÅG

6 TRANSPORT FRÅN FORMATSÅG 4 METER

7 BUFFERT

8 TRANSPORT TILL MELLANLAGER 1 53 METER

9 MELLANLAGRING 1

10 TRANSPORT T I L L BUFFERT 5 METER

11 BUFFERT FÖRE ÖVERFRÄS

12 LADDA ÖVERFRÄS

13 DESIGN- OCH FORMATFRÄSNING

14 RENB LÅSNING

15 PLUNDRA ÖVERFRÄS

16 BUFFERT EFTER ÖVERFRÄS

17 TRANSPORT TILL MELLANLAGER 2 19 METER

18 MELLANLAGRING 2

19 TRANSPORT T I L L KANTSLIP 9 METER

20 BUFFERT FÖRE KANTSLIP

21 KANTSLIP OCH FLADDERPUTS

22 BUFFERT EFTER KANTSLIP

23 TRANSPORT TILL MELLANLAGER 3 65 METER

24 MELLANLAGRING 3

25 TRANSPORT TILL GRUNDLACKERING 5 METER

26 BUFFERT FÖRE GRUNDLACKERING

27 GRUND LACKERING

28 TRANSPORT TILL MELLANLACiER 4 23 METER

(11)

3.5 Maskinpark

Maskinerna som används för tillverkning av MDF-luckor hos Vedums kök A B är standardmaskincr.

Formatsågning sker i en skivuppdelningssåg från Holzma. Maskinen betjänas av en

person och har en omställningstid på 10-15 minuter, beroende på hur sågbilden ser ut. Skivuppdelningssågen har en utnyttjandegrad på ca 70%. Av denna tid används ca 20% för MDF-material.

Design- och formatfräsning sker i en NC-styrd överfräs från Hiillhorst. Maskinen har

ett Fanuc-styrsystem, där program för bearbetning av alla varianter av köks- och bad-rumsluckor är lagrade. Vid omställning av maskinen till en annan luckvariant aktiveras det program som är aktuellt, varefter ett antal sugkoppar i överfräsens bord placeras på förvalda ställen för att passa den aktuella luckmodellen. Den totala tiden för omställning till en ny luckvariant varierar från en minut till maximalt tio minuter, beroende på om sugkopparna måste flyttas eller inte.

Kantslipningen sker i en profilslipmaskin som betjänas av en person. Enbart M D F

-luckor profilslipas i maskinen. Behovet av omställning mellan olika modeller och storlekar är eliminerat eftersom tjockleken på samtliga luckor är densamma.

Fladderputsningen sker i en fladderputsmaskin som betjänas av en person. M D F

-luckorna laddas på ett rullband som löper genom fladderputsmaskinen. För att -luckorna på ett säkert sätt ska följa ruUbandet genom maskinen innehåller bandet ett antal hål för vakuumsug. Luckorna bearbetas minst två gånger i maskinen. För att erhålla största möjliga åtkomlighet i de frästa spåren vrids luckorna 90° vid den andra genommatningen.

3.6 Transportsystem

I den kökstill verkande industrin transporteras mycket material. MDF-luckorna trans-porteras i staplar efter storlek och modell. Som lastbärare används ofta en MDF-lucka av samma storlek som det material lastbäraren transporterar. För att transportera materialet från råvarulagret till skivuppdelningssågen används en motviktstruck. Transporter mellan de olika bearbetningsstationema i verkstaden sker på rullbanor. För att förbinda rull-banorna används lågledlyftare samt rälsbundna lyftare. På dessa transportörer är en rullbana placerad.

3.7 Buffertar/mellanlager

De flesta kökstillverkande företag producerar mot lager. Detta innebär att företagen har ett mellanlager varifrån material hämtas vid kundbeställningar. MDF-luckorna som finns i mcUanlagret är bearbetade till och med grundlackeringen. Det som återstår av tillverk-ningen, innan montering sker, är ytlackering. Ledtiden från råvarulager till grundlackerad MDF-lucka kan vara upp till 12 dagar, vilket innebär att företagen behöver ett stort säkerhetslager för en säker leverans, alternativt att leveranstiden till kunden blir lång. Inleveranser av MDF-skivor till råvarulagret sker kontinuerligt i den takt som skivorna

(12)

MDF-skivoma i råvarulagret mot en mycket liten del av den totala kapitalbindningen i företagen. Då de flesta kökstillverkande företag bearbetar sina MDF-luckor satsvis, finns det före och efter varje bearbetningsstation utrymme för minst en buffertplats. För att undvika att en bearbetningsstation är utan material, bland annat p g a de många transpor-terna, förekommer det ofta att en buffertstation innehåller mer än en sats. Detta leder till att det utefter tillverkningskedjan finns många små mellanlager.

3.8 Produktsortiment

Köks- och badrumsinredningen varierar mycket vad avser storlek och modell på skåps-luckorna. Ett genomsnittskök kan bestå av 8-10 skåp och lådor med varierande storlek. Vedums Kök A B har tre köksmodeller, med vardera 37 olika storlekar på luckorna.

Därutöver tillkommer tre badrumsmodeller med vardera nio storlekar. Totalt innebär detta ett produktsortiment med 134 varianter.

3.9 Bearbetningsdata

Bearbetningstiden varierar avsevärt eftersom produktsortimentet hos de kökstillverkande företagen är stort och variationen i storlek mellan de största och de minsta detaljerna är betydande.

Vedums Kök AB har MDF-luckor som varierar från 125 x 296 mm upp till 2096 x 596 mm. Vid design- och formatfräsningen av MDF-luckorna använder Vedums Kök en matningshastighet på ungefär sex meter per minut. Varje luckmodell bearbetas med två verktyg, ett för kanten och ett för mönstret i luckan. Cykeltiden i en NC-fräs för design-och formatfräsning av de största design-och minsta detaljerna varierar från 30 sekunder till drygt fyra minuter. Även i de övriga bearbetningsstationema är skillnaderna mellan de största och de minsta detaljerna stora. Matningshastigheten i profilslipmaskinen och fladderputs-maskinen är ca nio meter per minut.

3.10 Material- och produktionsstyrning (MPS)

De flesta företag har idag något system för material- och produktionsstyrning (MPS). Många är manuella, men allt fler använder datorstödda system för planering och styrning av produktionen. Många kökstillverkande företag tillverkar mot ett mellanlager, vars storlek beror på produktemas satsstorlek. Ledtiden från ordersläpp till mellanlagret är 8-10 dagar och ledtiden från mellanlagret till leverans uppgår till ungefär 14 dagar.

Vedums Kök använder även MPS-systemet för att planera slutmonteringen av köks- och badrumsskåp. MPS-systemet är där kopplat till en celldator som styr de ingående

(13)

3.11 Kapitalbindning

Kapitalbindning är ett mått på hur stort kapital som är bundet i det material som finns i bl a mellanlager och buffertar. Värdet av materialet ökar med förädlingsgraden, beroende på att maskiner och arbetstid tas i anspråk. Faktorer som påverkar materialets värde kan vara:

- Materialkostnader. - Lönekostnader.

- Fasta och rörliga maskinkostnader. - Administrativa omkostnader. - Kassationer.

I den kökstillverkande industrin förekommer mycket material i buffertar och mellanlager längs bearbetningskedjan. MDF-skivoma representerar ett relativt lågt värde då de förvaras i råvarulagret. Värdestegringen sker därefter förhållandevis långsamt, då be-arbetningstidema i många maskiner är korta. Värdet i en MDF-lucka, Josefin (696 x 396 mm), följer nedanstående kurva allt eftersom den förädlas:

6 0 K R 5 0 K R -4 0 K R -I 3 0 K R 2 0 K R 1 0 K R -1. MATERIAL 2. FORMATSÅGNING 3. ÖVERFRftSNING 4. YTBEHANDLING 5. KANTSPRUTNING 6. KANTPUTSNING 7. PUTSA, SYNA, LAGA 8. YTBEHANDLING

Figur 1. Produktkalkyl för MDF-luckan Josefin (696 x 396 mm).

För att få en uppfattning om var i produktionen kapitalbindningen är störst, har en inventering gjorts av produkter i arbete (PIA) hos Vedums Kök AB. Inventeringen visade att kapitalbindningen är störst i företagets fyra mellanlager. Figur 2 åskådliggör hur stort varje enskilt lagers totala produktvärde är. Även den procentuella fördelningen mellan buffert och mellanlager anges i figuren.

(14)

58^ */. 200 KKR -150 KKR 100 KKR

A

24,0 '/. 50 KKR - 10,0 v. 5,0 7. 0,1 7. 0.5 7. 1,8 7. 0,2 7. 8 1. B U F F E R T E F T E R F O R M A T S A G 2 . M E L L A N L A G E R 1 3 . B U F F E R T F Ö R E Ö V E R F R A S 4. B U F F E R T E F T E R Ö V E R F R Ä S 5 . M E L L A N L A G E R 2 6 . B U F F E R T E F T E R K A N T S L I P 7 . M E L L A N L A G E R 3 + B U F F E R T F Ö R E G R U N D L A C K E R I N G 8 . M E L L A N L A G E R 4

Figur 2. Kapitalbindningen utefter bearbetningskedjan.

3.12 Personal

Den trämekaniska industrin är personalintensiv. Ett undantag är dock de kökstillverkande företagen där man, genom de enkla geometriska formerna på produkterna, har utnyttjat möjligheten att bearbeta och transportera många detaljer automatiskt. Dessa detaljer är i första hand skåpsstommar, där storlekar och borrbilder följer ett standardiserat mönster.

Automatiseringsgraden har inte nått lika långt när det gäller MDF-luckor. Här sker fort-farande alla transporter manuellt med hjälp av lågledlyftare och rälsbundna lyftare. Även all betjäning av maskinerna sker manuellt. Detta beror bland annat på att en MDF-lucka genomgår fler operationer, samtidigt som andelen MDF-luckor av den totala tillverk-ningen är förhållandevis liten.

(15)

På Vedums Kök AB är 3,7-4 personer heltidssysselsatta med att bearbeta, transportera och kontrollera MDF-luckor. Personalen är fördelad på följande sätt:

- Formatsågning: 0,2 person/vecka - Fräsning: 1,0 person/vecka - Kant- och fladderputs: 1,0 person/vecka - Putsa, syna och laga: 1,0 person/vecka - Transport: 0,5 person/vecka Totalt: 3,7-4 personer/vecka

Vedums Kök AB har gjort försök med att låta detaljerna passera förbi "putsa, syna, laga-stationen" utan att bearbeta dem, vilket har visat att stationen inte är nödvändig för att erhålla ett bra slutresultat på produkterna.

På Vedums Kök AB redovisas en sjukfrånvaro på 4,0% och en personalomsättning på 6,1%, vilket ska jämföras med genomsnittsvärden för alla branscher på 10,9% respektive 36,2% för samma arbetsplatsstorlek. En del av skillnaden kan troligtvis förklaras av företagets placering i ett mindre samhälle.

4. PROBLEMANALYS

4.1 Materialflöde

Bearbetningsstationerna för MDF-luckor är hos Vedums Kök AB placerade långt från varandra. Detta ger ett materialflöde med många och långa transporter.

4.2 ProduktionsflexibUitet

Formatsågning av MDF-skivor (1830 x 2440 mm) till luckformat i en skivuppdelningssåg är en operation där det inte är realistiskt att minska seriestorlekarna. Maskinen har alltför långa ställtider i förhållande till den totala kapacitet den måste uppnå. Dessutom format-sågas MDF-material endast en gång per vecka.

Omställningen av NC-fräsen görs manuellt. Tiden det tar att ladda aktuellt styrprogram i NC-fräsen är försumbar. Problemet är istället att det då man ska byta till annan storlek på luckor tar lång tid att positionera sugkopparna i NC-fräsens bord.

Av de maskiner som MDF-luckor bearbetas i , finns det två där en omställning mellan luckmodellcrna inte är nödvändig, nämligen profilslipmaskinen och fladderputsmaskinen.

Lackcringslinan registrerar var på det löpande bandet luckorna är placerade. På detta sätt kan färgspillet minimeras vid lackering. Lackeringslinan har därför inget behov av manuell omställning mellan de olika storlekarna och modellerna.

(16)

4.3 Kapitalbindning

De kökstillverkande företagens sätt att tillverka innebär att en stor mängd produkter i arbete (PIA) finns längs hela bearbetningskedjan. Materialet binder mer och mer kapital allt eftersom det förädlas, beroende på bl a löne- och maskinkostnader.

För att minska PIA-värdet måste antalet MDF-luckor i produktionen minskas. Ledtiden för MDF-luckor kommer att reduceras och leveranssäkerheten att bli högre.

4.4 Personalkostnader

Dagens tillverkningsmetoder innebär att det förekommer mycket transporter av material. Detta leder till att personal är sysselsatt med onödiga transporter, vilket för med sig att personalkostnaderna per detalj blir onödigt höga.

5. NYA IDÉER

För att minimera onödiga kostnader för företagen i den svenska träindustrin och för att man ska kunna följa med i utvecklingen och konkurrera med utländska tillverkare, krävs en mer kundorderstyrd och kostnadseffektiv tillverkning. Detta innebär att man måste ta till sig nya idéer och utnyttja den nya tekniken effektivt.

Flödesoricnterad produktion

Genom att styra detaljernas väg genom produktionen på transportbanor mellan aktuella bearbetningsstationer, kan man eliminera alla "onödiga" buffertar och mellanlager. Avståndet mellan bearbetningsstationema bör anpassas så att mindre störningar i en bearbetningsstation inte påverkar nästa station. Det vill säga att det bör finnas en ut-jämningsbuffert mellan två stationer.

Kortare genomloppstid

En flödesorienterad produktion innebär kortare ledtid genom produktionen. Tiden då detaljerna binder kapital minskar, vilket ger möjlighet till investeringar. Även leveransti-den minskar och leveranssäkerheten gentemot kunleveransti-den ökar.

Okat maskinutnyttjande

Vid projektering av maskinutrustning är det viktigt att maskinen dimensioneras så att den är aktiv så stor del av dygnet som möjligt. Istället för att vid nyinvestering köpa en stor och effektiv maskin med kapacitet att klara företagets produktionsbehov under dagtid, bör man köpa en mindre och billigare maskin med lägre kapacitet per timme, som utnyttjas större delen av dygnet. Den totala kapaciteten per dygn blir ändå densamma för de två maskinerna. Man kan dra en parallell till verkstadsindustrin, där maskiner och utmstning i många företag projekteras för drift i två- eller treskift.

(17)

För företag som inte har behov av nyinvestering, finns det två möjligheter att öka maskinutnyttjandegraden. Om företaget har en maskin som klarar den ordinarie p r o -duktionen på dagtid, bör man försöka belägga den även med andra produkter. De ordinarie produkterna kan bearbetas automatiskt på andra tider än dagtid, medan övriga produkter kan bearbetas automatiskt eller manuellt på dagtid, eftersom en bättre ö v e r -vakning av produktionen kan vara nödvändig.

Om en maskin har överkapacitet kan man, om möjlighet finns, integrera efterföljande bearbetningar i maskinen då detaljen redan befinner sig i ett fixerat läge. Förutom att man utnyttjar maskinen bättre, minskar tiden för hantering och transport.

6. PILOTANLÄGGNING

1. Lostbörare med eskortminne 2. Materialloger

3. överordnod styrdator

4. Portalrobotens arbetsyto (streckade linjen) 5. NC-frös med verktygsvöxiing

6. Rullbana (8 meter)

7. Avlösningsstotion för eskortminne

/_

Figur 3. Skissen visar den pilotanläggning för kundorderstyrd tillverkning av köks-luckor som byggdes upp på Trätek

För att visa ett exempel på hur en bearbetningscell för produktion med begränsad bemanning kan se ut, byggdes en anläggning för kundorderstyrd tillverkning av k ö k s -luckor i M D F upp på Trätek. Bearbetningscellen är ett exempel på hur ett antal be-arbetningsmomentet kan integreras i samma maskinuppspänning. Anläggningen var styrnings- och bearbetningsmässigt fullt utbyggd, men under den visning som genom-fördes bearbetades endast tre olika luckdimensioner.

Bearbetningscellen byggdes upp i samarbete med:

- Ingenjörsfirma Evert Johansson A B , systemleverantör. - Carstens A B , maskinlcverantör.

- Skaraborgs Industridata A B , datorstyrning och kommunikation. - Hanter Ingenjörsteknik A B , hanteringsutrustning.

- Ingenjörsfirma Tom Nordquist A B , sliputrustning. - S A A B Automation A B , eskortminnen.

6.1 Försöksutnistning

Följande delar ingick i pilotanläggningen:

(18)

Heckler & Koch 785. Bordets storlek var 1300 x 2550 m m . Under provningarna användes fasta sugkoppar i bordet.

4 - a x l i g ytportalrobot från Roblett med Siemens styrsystem Sirotec. Arbetsområde 4,7 X 2,3 meter.

- Överordnad styrdator. Digital V A X station 4000, 426 M b hårddisk, 16 M b R A M samt mjukvara.

Eskortminnessystem S A A B EMS 2000. I bearbetningscellen användes en centralen-het, två skriv- och läsenheter samt ett antal eskortminnen. Ett eskortminne klarar

10 000 läsningar.

Driven rullbana, bredd 1250 mm, längd 8 meter. Vakuumgripdon.

Spånhuv till N C - f r ä s e n .

Fräsverktyg i hårdmetall, vändskär. Woodcutskivor för slipning.

6-1-1 Gripping

För att gripa detaljerna i bearbetningscellen användes ett vakuumgripdon, se bild 4. Gripdonet bestod av en stomme i aluminiumprofil med sex vakuumsugkoppar av bälgtyp: fyra stycken B75 och två B50.

Gripdonet aktiverades genom fyra vakuumkretsar, där de två minsta sugkopparna aktiverades var för sig, de två stora sugkopparna i mitten av gripdonet aktiverades tillsammans och de stora sugkopparna i gripdonets ändar aktiverades tillsammans. Styrningen av gripdonets vakuumkretsar gjordes från portalrobotens styrsystem.

(19)

Eftersom MDF-materialet inte är ett tätt material, uppstår genomsug vid vakuumgripning av olackerade luckor. Genomsuget är så pass kraftigt att upp till fyra luckor istället för en, kan greppas vid felaktig gripning. För att erhålla en säker separering och gripning är det två faktorer som måste samspela: Lyftmetoden och valet av sugkoppar. Genom att använda bälgsugkoppar till gripdonet erhålls en snabb ihopdragning av sugkoppen då den tätar mot luckan som ska lyftas. Ihopdragningen av sugkoppen sker så pass snabbt att genomsug aldrig hinner uppstå. Förutsättningen är dock att vakuumsuget är aktiverat innan sugkoppen tätar mot luckan.

Figur 5. Genom att vinkla upp en kant innan hela luckan lyfts erhålls en säker separering.

Scparcringsmetoden, att först lyfta en kant, användes vid samtliga luckdimensioncr, från små ladförstycken till stora garderobsluckor. Samma gripdon användes för samtliga dimensioner, dock krävs tre olika gripningsförfarandcn:

1. Lådförstyckena grips av de två små sugkopparna. Vakuumsuget till en av sugkoppar-na är aktiverat insugkoppar-nan sugkopparsugkoppar-na kommer i kontakt med MDF-luckan. När kontakt uppstår mellan den aktiverade sugkoppen och luckan, drar bälgsugkoppen ihop sig och lådförstyckct vinklas upp. Därefter aktiveras även den andra sugkoppen. För att lådförstyckct som ligger näst överst i stapeln inte ska glida i sidled v i d gripning av det översta lådförstyckct, placeras detaljerna i ett magasin. I pilotanlägg-ningen byggdes ett enkelt magasin som fungerade mycket bra.

(20)

Figur 6. Det magasin för lådförstycken som fördes för pilotanläggningen fungerade mycket bra.

2. Mellanstora luckor grips av de två små och de två stora sugkopparna i mitten av gripdonet. MDF-luckan vinklas upp genom att en av de små sugkopparna drar ihop sig. Därefter aktiveras den andra mindre sugkoppen och till slut de två stora.

3. Garderobsluckoma greppas av samtliga sugkoppar. Först aktiveras en av de små sugkopparna, varvid luckans kortände böjs uppåt. Därefter aktiveras i turordning den andra mindre sugkoppen, de två sugkopparna i mitten av gripdonet och till slut det andra paret stora sugkoppar. För att klara uppvinklingcn av en kortände är gripdonet

förskjutet mot den ena kortänden.

6.1.2 Effektivt spånutsug med ny spånhuv

För att man ska lyckas med en fullständig automatisering av tillverkningen av köksluckor vid N C f r ä s c n och få hög driftsäkerhet på anläggningen krävs ett bra d a m m och s p å n u t -sug. Spån och damm från fräsningen och slipningen måste avlägsnas eftersom ett av arbetsmomenten innebär att portalroboten ska plundra fräsen på den färdigbearbetade luckan. Detta kriterium måste uppfyllas eftersom sugkopparna i gripdonet och i arbets-bordet annars blir igensatta av damm och spån. De spånutsug med olika typer av borstar och plastflikar som finns som standard på maskinerna fungerar inte tillräckligt effektivt. Ofta spretar borsten åt alla håll och kanter efter bara någon veckas produktion och detta medför att en stor del av spånet blir kvar på detaljerna och sprids i lokalerna.

Trätek har utvecklat en prototyp för hur en effektiv spånhuv bör fungera vid N C - f r ä s c n . Spånhuven ska kunna fungera både vid kantbearbetning och bearbetning på skivans ovansida, se figur 7. Utsuget har placerats centralt nära spindeln för att utnyttja fläktvcr-kan från verktygsrotationen.

(21)

Själva huven är cylindriskt utformad med en innerdiameter på 180 mm för att man ska kunna använda verktyg med diametrar upp till 160 mm, t ex slipskivor. Huven består av två delar:

- En fast, rund del som ligger ca 2 mm från materialet vid bearbetning på skivans ovansida.

- En rörlig halvcirkel med stålfjäder som används vid kantbearbetningen.

Den rörliga delen kan både rotera mnt den fasta delen och förflyttas upp och ner med hjälp av en pneumatisk kolv som styrs med hjälp av en M - f u n k t i o n i NC-programmet. När kanten ska bearbetas skjuts halvcirkeln ned. När hörnen rundas ser stålfjädern till att halvcirkeln roterar runt och alltid hindrar spån att fara ut på den annars öppna sidan.

Figur 7. Spånhuven vid kanthearbetning av en kökslucka.

För att erhålla ett så effektivt utsug som möjligt, är det viktigt att man trimmar in verktygslängdema så att huven alltid ligger ca 2 mm från arbetsstycket. Detta är n ö d -vändigt för att man inte ska skada materialets yta och för att inte vakuum ska uppstå i huven. Likaså måste man ha tillräckligt spelrum för att kunna använda sig av slipstiftens hela förslitningslängd.

Om alla dessa parametrar är bra intrimmade, får man ett så effektivt spånutsug att ytan i stort sett blir helt ren. Detta är nödvändigt för att både operatörer och maskiner ska trivas och fungera.

6.1.3 Fixering

För att flexibel tillverkning ska vara möjlig i N C - f r ä s e n måste sugkopparna i fräsens bord vara anpassade för att klara samtliga luckstorlekar. Detta kan lösas genom att varje

(22)

sugkopp är fast placerad på N C - f r ä s e n s bord. Den exakta positioneringen av samtliga luckdimensioner på N C - f r ä s e n s bord redovisas i bilaga 1.

Eftersom verktygen måste anpassas till avstånden mellan sugkopparna, kan fasta sug-koppar begränsa valet av verktyg, då stora verktygsdiametrar kräver större avstånd mellan sugkopparna och därigenom försvårar placeringen av dessa. Ett alternativ är att använda sugkoppar som är rörliga i höjdled, Z-led. På så sätt begränsas inte verktygens diametrar av sugkoppamas placering. 770 -

O oooo o o o

650 -

O oooo

o o

550 -

O oo

o o

o o

450 -

o o o o

o o

3 4 6 -

o ooooo o

o

o

2 4 6 -

o

o o

o

9 6 _ 75 "

o OOOOo o o o

0

1

o

o o o L O o i n i n i T ) o CTNOj o ^ T ^ r ' ^ T - J D O „ m o

Figur 8. Här visas ett exempel på fast placering av sugkopparna i NC-fräsens bord för att man ska kunna klara samtliga luckdimensioner.

6.2 Funktionsbeskrivning

6.2.1 Kundorderstyrd tillverkning

Kundorderstyrd tillverkning innebär att en hel order bearbetas i en station innan nästa order börjar bearbetas i stationen.

(23)

Figur 9. 1. Mellanlager 2. Portalrobot 3. NC-fräs 4. Positioneringsenhet 5. Programerlngsstatlon för eskortninne 6. Transportbana till ytbehandling

/ detta industrianpassade exempel på kundorderstyrning finns en positione-ringsenhet och fler pallplatser än i pilotanläggningen.

MDF-materialet formatsågas till ett antal olika dimensioner och placeras i ett mellanlager, dimension för dimension. Från mellanlagret hämtas formatsågade detaljer och placeras i ett hämtalager. Vilka detaljer som ska placeras i hämtalagret bestäms utifrån en dags produktion. Hur hämtalagret ska dimensioneras och organiseras är helt beroende av företagets variation och antal produkter. Storleken på hämtalagret och därigenom även portalroboten som hämtar detaljerna och placerar dem i N C - f r ä s e n , är beroende av antalet pallplatser som finns i hämtalagret. För att inte få ett alltför stort lager kan frekventa dimensioner ha en fast plats i lagret, medan mindre frekventa dimensioner placeras på platser som mixas varje dag beroende på vilka dimensioner som ska bearbetas den dagen. En mixad plats kan bestå av ett antal olika dimensioner, där en stor lucka ligger underst och en liten överst.

Det första som sker när en order ska bearbetas är att en lastbärare hämtas från h ä m t a lagret och placeras på en transportbana. Lastbäraren, som består av en obearbetad M D F -lucka, har ett eskortminne inborrat i sidan.

Eskortminnet är en omprogrammerbar, elektronisk databärare där information om detaljerna på lastbäraren i form av t ex antal, dimension, modell och kulör finns lagrad. Dataöverföringen sker via en antenn. Genom att använda eskortminnen följer hela tiden informationen med detaljerna, vilket innebär att rätt information kommer till rätt plats vid rätt tidpunkt. Med databärare erhålls även en säker återstart efter olika typer av stopp.

(24)

Figur 10. Läs- och skrivenheten avläser information från eskortminnet som är in-borrat i lastbäraren.

Första detaljen som ska bearbetas hämtas av portalroboten och placeras i en positione-ringsenhet. I pilotanläggningen kunde inte en positioneringsenhet användas av utrymmes-skäl. Detaljerna fick läggas tillrätta manuellt i materiallagret. Detaljen positioneras, fixeras och grips på nytt av portalroboten. Genom att använda en positioneringsenhet griper portalroboten samtliga detaljer på exakt samma sätt, vilket är en förutsättning när den laddar N C - f r ä s e n .

I fräsen görs fyra tempon: kantfräsning, profilfräsning, kantslipning och profilslipning, se kapitel 6.3.

Under tiden som detaljen bearbetas i fräsen hämtas en ny detalj från hämtalagret och placeras i positioneringsenheten. Den färdigbearbetade detaljen hämtas av portalroboten och läggs på lastbäraren på transportbanan. Detaljen i positioneringsenheten laddas därefter in i N C - f r ä s e n . Lastbäraren med de bearbetade detaljerna transporteras t i l l nästa station som kan vara ytbehandlingen. Beroende på den information som finns lagrad i eskortminnct, kan rätt färg automatiskt aktiveras i ytbehandlingsutrustningen. Detta förutsätter dock en flexibel utrustning som medger små seriestorlekar med snabba färgbyten. V i d automatisk avplockning från lastbäraren i ytbehandlingsstationen kan information om detaljernas storlek och placering på lastbäraren hämtas från eskortminnet.

6.2.2 Satsvis tillverkning

Som ett alternativ till kundordcrstyrd tillverkning har ett förslag till satsvis tillverkning tagits fram. Satsvis tillverkning innebär att ett antal detaljer med samma dimension bearbetas i en station innan detaljer med en annan dimension börjar bearbetas i stationen.

(25)

1. Mellanlager 2. Progranneringsstation f ö r eskortninne 3. Buffert 4. Portalrobot 5. NC-fräs 6. Positioneringsenhet

7. Transportbana till ytbehandling

Figur 11. Skissen visar hur satsvis tillverkning av profilerade köksluckor kan läggas upp.

Det första som sker är att MDF-materialet formatsågas till ett antal olika dimensioner och placeras på lastbärare i ett mellanlager. På varje lastbärare finns endast en dimension. Liksom i alternativ 6.2.1 finns det ett eskortminne inborrat i lastbäraren. Varje lastbärare med detaljer placeras manuellt i en inläsningsstation, där information om bl a antal, dimension, modell och kulör av detaljerna programmeras in i eskortminnet via en handterminal. Lastbäraren med detaljerna placeras sedan i en buffert framför bearbet-ningscellen. Bufferten utgörs av rullbanor som taxar fram lastbärare till bearbetningscellen allt eftersom tidigare lastbärare har tömts på detaljer. Storleken på bufferten bör vara anpassad för att kunna förse bearbetningscellen med detaljer under 8-12 timmar. När lastbäraren med detaljer kommer till bearbetningscellens instation avläses eskort-minnet, varefter den övergripande datorn väljer program i N C - f r ä s e n samt beordrar portalroboten att hämta en detalj och placera den i positioneringsenheten. Portalroboten greppar därefter den positionerade detaljen på nytt och placerar den i N C - f r ä s e n . I N C - f r ä s e n görs fyra tempon: kantfräsning, profilfräsning, kantslipning och profilslip-ning. Under tiden som detaljen bearbetas i fräsen hämtas en ny detalj som placeras i positioneringsenheten.

Den färdigbearbetade detaljen hämtas av portalroboten och läggs på en tom lastbärare som är placerad på transportbanan bredvid den lastbärare som detaljen hämtades från. Detaljen i positioneringsenheten laddas därefter i N C - f r ä s e n . När samtliga detaljer har bearbetats färdigt och placerats på den nya lastbäraren, kopieras informationen i eskort-minnet till den nya lastbärarens eskortminne. På den tomma lastbäraren kommer nya detaljer att placeras från den efterföljande lastbäraren.

Lastbäraren med de bearbetade detaljerna transporteras till nästa station som kan vara ytbehandling, där färgval kan ske automatiskt beroende på vilken information som finns

(26)

lagrad i eskortminnet. V i d automatisk avplockning från lastbäraren i ytbehandlingssta-tionen kan information om detaljemas storlek och placering hämtas från eskortminnet. V i d en uppskattad utnyttjandegrad på 90% för de båda bearbetningscellema uppnås en maximal kapacitet på ca 435 luckor under 22 timmar (3-skift). På 8 timmar är kapaci-teten ca 155 luckor. För företag som har behov av högre kapacitet finns möjligheter att installera två parallella produktionsceller. V i d ett sådant alternativ används samma

överordnade dator till båda produktionscellema, vilket reducerar investeringskostnaderna. I bilaga 2 visas exempel på parallella produktionsceller för satsvis tillverkning.

63 Bearbetning

MDF-board bearbetas med spånskärande verktyg i NC-styrda borr- och fräsmaskiner t i l l köksluckor, dörrar och andra möbeldetaljer. Den frästa ytan blir därvid ganska grov av kutterslag och är luddig. När ytan sedan lackeras, suger den mycket lack och det uppstår en kraftig fiberresning. Därför försöker man ofta slipa de frästa ytorna, antingen för hand eller med maskiner. Resultatet varierar, speciellt i dekorspåren där maskiner har svårt att komma åt.

För att få en så driftsäker och resurssnål bearbetning av köksluckorna som möjligt, där man utnyttjar dygnets timmar och maskinens möjligheter, har vi studerat möjligheterna att utföra alla bearbetningssteg i en uppspänning. När man en gång har spänt fast luckan utförs både fräsning och slipning av såväl kantprofil som dekorspår.

En integration av alla bearbetningssteg ställer krav på maskinen. Oavsett om man väljer en NC-styrd fräs eller en point-to-pointmaskin, så kräver en totalintegrering att man utöver kantfräsverktyget och spårfräsverktyget har tillgång till minst två verktygshållare ( i verktygsväxlarsystem) eller spindlar. Det absolut bästa är en maskin med verktygsväxlare eftersom man då har tillgång till verktyg utan mekanisk omställning.

6.3.1 Fräsningen

T i l l fräsningen av både kantprofil och dekorspår användes i detta fall vändskär av hårdmetall. Ett alternativ kan vara diamantverktyg. Vilken typ av verktyg man väljer beror på hur stor produktion man har och vilken livslängd på verktyget man eftersträvar.

(27)

6t3,2 WQODCUT-metoden för slipning av kant- och dekorspår

Det har hittills inte funnits något slipverktyg för profilspår med samma storlek som fräsen. Linjär-oscillerande handslipmaskiner med slipsvamp klarar en del av uppgiften, men avverkar för mycket på spårkantema och för lite i spårbotten. Dessutom kräver de en 4-axlig NC-maskin om man inte ska handslipa. Små sliprondeller med samma diameter som spårbotten kan bearbeta i samma uppspänning som fräsningen, men är begränsad till endast plana spårbottnar.

WOODCUT-metoden är en beprövad slipteknik som ger bra resultat vid kantslipning av MDF-board. Den ger en kombination av tryckpolering och slipning. Det elastiska binde-medlet ger friktionsvärme, som får ytans hartser och bindemedel att mjukna så att ytan tätas. Slipkomen skär av fibrerna och tar bort kutterslag och ojämnheter. Genom sin elasticitet formar sig slipverktygen i viss mån efter arbetsstyckets profil.

Metoden innebär inte bara att man använder sig av ett profilerbart slipstift utan även att man använder sig av ett inslipningsförfarande som radikalt kan snabba upp ställtiderna när det gäller nya skivor eller slipstift. Metoden har utvecklats tillsammans med Tom

Nordquist A B .

1. Profilerbart slipstift

Man använder elastiska slipstift som monteras med en spännhylsa (D13 mm) i verktygs-hållaren. Slipstiftets diameter kan formas med diamantverktyg till samma diameter som fräsverktyget. Även stiftets bottenyta formas till samma profil som fräsverktygets. Man har då ett slipverktyg som kan arbeta helt efter fräsens rörelser. Genom axiell nedmatning (Z-axeln) får man önskad avverkning och tätning av ytan.

(28)

2. Styrd maskin

För att slipstiftet ska ge önskat resultat måste det matas mycket noggrant i det frästa spåret. Detta gäller både centreringen i spåret och matningshastigheten. Handmatning duger inte, utan det måste vara en styrd maskin. Likaså måste slipningen ske i samma uppspäiming som fräsningen. Spårets profil bestäms av fräsens form, och fräsprogrammet bestämmer spårets mönster. Slipstiftet har profilerats till samma profil som fräsverktyget och följer samma mönster.

Vid verktygsväxling centreras slipstiftet noggrant i det frästa spåret. V i d flerspindliga maskiner får frässpindeln och slipspindelns lägen inte skilja sig åt mer än 0,01 mm, vilket kan kräva speciella åtgärder.

3. Skärdata

Eftersom MDF-boarden är tätast närmast ytan och några millimeter ner i skivan, får man oftast ganska fina ytor på grunda spår. Djupare ner i skivan blir ytan porösare och mer svårslipad. Skärdata skall alltså anpassas till gällande skärdjup och dekorspår. Det är kvalitetskraven på ingående och utgående produkter och profiler som kommer att vara avgörande för vilka skärdata man väljer.

Vid denna typ av slipning sker en kontinuerlig förslitning av slipkroppens längd. För att slipstiftet alltid ska vara i angrepp bör man ha en löpande kompensering. En bra ansats för vad som kan vara lämpligt är mellan 0,02 till 0,06 mmAöpmeter. Rent program-meringsmässigt använder man sig av verktygsdata och olika parametrar för att erhålla en så jämn kompensering som möjligt längs hela sträckan.

De flesta bearbetningsmaskinema för träindustrin har inte bättre upplösning än 0,01 mm, vilket utgör en begränsande faktor. Programmen bör också skrivas på ett sådant sätt att verktygsdataregistret nollställs när ett nytt stift sätts in.

Skärhastigheten bestäms av verktygsdiameter och varvtal. Maximalt tillåtet varvtal på olika diametrar framgår av prislistor och skivetiketter. Slipstiften tillverkas för en maximal periferihastighet av 35 m/s. Ur slipteknisk synpunkt är detta också den s k ä r -hastighet som bör användas. Den begränsas dock ofta av det maximala varvtalet hos maskinen.

För att få jämn kvalitet på det slipade spåret kan man köra två slipvarv med högre matningshastighet. Likaså kan man byta rotationsriktning för att fibrerna ska skäras av ordentligt.

Matningshastigheten vill man ofta ur produktionssynpunkt ha så hög som möjligt för att erhålla korta bearbetningstider. En lägre matningshastighet ger dock en bättre tätning av ytan. Likaså finns det en övre gräns för vad maskinen klarar av rent mekaniskt. Lämpliga ansatser är 4-10 m/min beroende på hur många varv ett spår bearbetas.

4. Profilering

Profilcringstekniken utgörs både av skärpverktyget och hur man formar slipverktyget till önskad profil. Skärpverktyget består av en syntetisk diamantplatta på ett stålskaft och finns dels som ett handverktyg, dels som ett maskinverktyg med hållare för fastsättning på maskinbordet.

(29)

Med handverktyget formar man slipskivan eller slipstiftet efter det frästa arbetsstycket och slipar sedan några detaljer för att få exakt anpassning.

Med maskinverktyget görs profileringen genom att slipverktyget programmeras att röra sig mot skärp verktyget efter samma profil som fräsen. När programmeringen väl är gjord, med C A D / C A M - t e k n i k eller manuellt i programmet, tar profileringen av ett nytt stift eller en ny skiva inte ens en minut. Om man producerar kundorderstyrt i små serier, kan man skärpa om profilen efter behov. Det bästa är dock om man har ett slipstift för varje profil som man har i sitt sortiment, kombinerat med verktygsväxlare.

Efter första profileringen mot skärpverktyget, sker slipningen automatiskt med f ö r -slitningskompensering.

Figur 14. Slipstiftet profileras automatiskt i maskinen.

6-3,3 Säkerhctsregler

Arbetarskyddsstyrelsens och andra myndigheters föreskrifter ska tillämpas. AFS 1987:18 och 1991:5 behandlar slipmaskiner och slipverktyg och gäller i tillämpliga delar vid slipning av M D F . De viktigaste punkterna är:

Sprängskydd ska användas vid periferihastigheter över 16 m/s och skivdiametrar över 80 mm.

Flänsbrickor med en diameter på minst 1/3 av slipskivans diameter ska användas vid monteringen av slipskivan.

- Slipverktygen får inte köras fortare än det angivna varvtalet. Beröringsskydd ska finnas.

(30)

- Ögonskydd ska användas vid behov, framför allt v i d profilering och intrimning av skivan.

- Utsug som tar hand om slipdammet är viktigt för att det hygieniska gränsvärdet för trädamm ska innehållas.

6.3.4 Resultat från dekorspårslipningen

De praktiska prover som v i utfört visar att metoden fungerar och är praktiskt tillämpbar på de flesta profiler som man använder i köksindustrin. Eftersom förslitningskompense^ ring endast är möjlig i Z-axelns riktning kan man inte slipa 90 graders sidor i spår med metoden. Likaså finns det begränsningar för hur små diametrar som kan slipas. Med de olika slipstiften kan man kraftigt reducera fiberresningen vid ytbehandlingen genom att slipa spåren enligt WOODCUT-metoden. Kutterslag och andra ojämnheter kan man däremot inte eliminera helt. Metoden kan ändå ersätta fladdermaskiner eller manuella slipband som används idag. Den slipade ytan blir av varierande kvalitet i olika delar av spåret. I botten p å djupa spår får man inte den på gränsen till brända ytan som man efter-strävar, eftersom periferihastighetcn blir så låg på grund av den lilla diametern.

Profilslipningen utfördes med tre olika W O O D C U T - s t i f t (H80, H120 och 120). Det hårdare 80-komstiftet gav den bästa ytan. Ett slipstift som har en längd på 50 m m och en kompensering på 0,04 mm/löpmeter räcker till ca 500 medelstora köksluckor. Ett stift kostar ca 150 kr, vilket ger en materialkostnad på 30 öre/lucka för slipning av dekor-spåren.

6.3.5 Resultat från kantprofilslipningen

Kantslipningen av köksluckorna utfördes med en W O O D C U T - s k i v a med diametern 150 mm. Ytan fick en slät och på gränsen till bränd karaktär som minimerar fiberresningen och minskar lackåtgången kraftigt vid ytbehandlingen. V i d inslipningen av skivan användes samma diamantspets som för slipstiftct. För varje lucka som slipats görs en kompensering på 0,02 mm och man har en förslitningssträcka på ca 70 % av diametern. Detta innebär att en skiva räcker till ca 2500 köksluckor. En skiva kostar ca 300 kr vilket ger en materialkostnad på 12 öre/st vid slipning av kantprofiler. Det finns även andra märken på slipskivor för olika typer av bearbetningar. V i har inte för avsikt att avgöra vilket märke som har de bästa egenskaperna utan v i l l endast visa på möjligheterna med metoden.

Det är fullt möjligt att bearbeta färdigt en kökslucka i en uppspänning. Även om det givetvis är mer komplicerat än att använda fladdcrn. Man måste ha ganska avancerade program för att få in alla funktioner automatiskt och erhålla ett färdigt användarvänligt program. Det krävs också en intrimningsperiod för att få fram bästa skärdata för varje MDF-kvalitct och profil som efter ytbehandling motsvarar företagets krav.

Tidsmässigt innebär en integrering av slipmomenten i samma maskin att man fördubblar cykcltiden på varje kökslucka i just den maskinen. Tittar man på genomloppstiden totalt i företaget, så reduceras den kraftigt, eftersom man helt kan eliminera den extra kantslip-och fladderstationcn. Fladdcrn i ytbehandlingslinjen rundar av de flesta vassa kanter som inte slipstift och skiva klarar av.

(31)

6.4 Överordnad styrning

För att kunna styra, övervaka och kommunicera med både portalroboten, N C - f r ä s e n och eskortminnena krävs en överordnad styrning. Det kan ofta vara svårt att specificera alla funktioner i datorsystemet innan man sett produktionscellen arbeta praktiskt. Man v i l l kanske i framtiden även kunna koppla upp sig mot MPS-systemet och andra mer admini-strativa system i företaget.

6.4.1 Långsiktig investering i datorsystem att växa i

Vad de flesta företag skulle behöva är datorsystem som man kan växa i och bygga ut stegvis med fler funktioner och finesser, samtidigt som man kan ansluta fler applikationer som t ex portalrobotar och NC-styrda maskiner. För denna typ av applikation är opera-tivsystemet DOS inte lämpligt, eftersom man inte kan köra flera processer samtidigt. Man bör istället välja kraftfullare lösningar, där man kan växa både h å r d v a r u och m j u k v a r u -mässigt.

Numera finns det generella datorsystem som med små utvecklings- och anpassnings-insatser kan utnyttjas för olika applikationer. Dessa datorsystem integrerar de rent

administrativa systemen med N C - och PLC-systemen ute på verkstadsgolvet. Man har en gemensam plattform för att styra och övervaka olika applikationer i produktionen, där alla data finns tillgängliga för olika funktioner på företaget, som t ex produktion, kvalitet och underhåll.

I det system som v i använde för att styra produktionscellen heter mjukvaran MOS (Manufacturing and Office integration Support) och den jobbar på Digitals V A X

-minidatorer under operativsystemet V M S . Systemets sälj av Skaraborgs Industridata A B som samarbetar med företag runt om i världen, som delar på utvecklingskostnaderna för de generella funktionerna i systemet. Detta är till fördel för det enskilda företaget som investerar i ett system, eftersom detta också garanterar systemets framtida utveckling och tillgång till h ö g service både på h å r d - och mjukvarusidan.

"Plattformen" har följande viktiga egenskaper: Flexibel.

Möjlig att bygga ut. Följer industristandard.

Beprövad teknik som fungerar.

Kompatibel både med gamla och framtida hårdvaror.

Fördelama med generella system ser man om man tänker långsiktigt, även om det innebär en något högre gmndinvestering än en specialgjord P C - l ö s n i n g som inte följer standard. När man ska bygga vidare eller ändra, har man redan hårdvaran och stora delar av mjukvaran och behöver endast köpa den applikationsspecifika delen.

Här bör träindustrin lära av de misstag som gjorts i verkstadsindustrin. Där finns t ex datorlösningar med många olika PC-system som inte följer standarder, och program som är specialutvecklade för en enda applikation.

(32)

Det har ofta visat sig att detta i det långa loppet blir mycket kostsamt och svårhanterligt för företaget.

6.4.2 Kommunikationen i produktionscellen

I detta avsnitt förklarar v i hur mjukvaran och kommunikationen fungerade i produktions-cellen. Figur 15 visar hur hårdvaran är uppbyggd och vilka gränssnitt som gäller mellan de olika styrsystemen. Mjukvarumässigt är MOS-plattformen den generella "hjärnan" i anläggningen. Plattformen innehåller många olika standardfunktioner som man kan aktivera och anpassa till varje enskild applikation. Detta innebär att man, för varje enskilt märke av styrsystem som man har för avsikt att kommunicera med, måste ha en k o m m u -nikationsmodul, som beskriver hur systemet sänder och emottar olika meddelanden. Om man sedan kommunicerar med ett styrsystem av det märket eller med 100 andra spelar

ingen roll. Denna uppbyggnad innebär att varje enskilt företag får en företagsspecifik programkod, vilket också innebär låg kostnad. Ännu en fördel är att man kan byta eller köpa nya PLC-system eller NC-maskiner utan att behöva tänka på vilket märke det är. Är det ett nytt märke köper man bara en ny kommunikationsmodul för ca 10 000 kr.

DATOR ETHERNET TERMINAL STYRSYSTEM PORTALROBOT STYRSYSTEM N C - F R A S CENTRAL ENHET TERMINAL lYTBEHANDL. ANTENN 2 ESKORT O

MINNE ESKORT O MINNE

Figur 15. Skissen visar hur hårdvaran var uppbyggd för kommunikation i produk-tion.scellen.

Systemet byggdes upp så att man kunde producera helt kundorderstyrt, kök för kök. Varje order som t ex bestod av ett komplett kök, programmerades här in för hand på en

terminal. Men ordena kan även hämtas från ett MPS-system om man så önskar. Varje order placerades i en jobbkö, varifrån systemet plockade ut en order åt gången enligt nedanstående kommunikationsmönster.

(33)

1. Alla order startas med att systemet beordrar portalrobotens styrsystem att utföra det program som innebär "hämta en lastbärare i stapel 2 och placera den på rullbanan". När programmet är utfört så kvitterar portalroboten tillbaka till systemet att den befinner sig i utfört läge och att hela programmet fungerade som det skulle.

2. Systemet tar fram informationen om den första luckan som ska produceras, i detta fall en garderobsdörr. Portalrobotens styrsystem får order att utföra det program som innebär "hämta en MDF-skiva från stapel 1 och placera den i NC-fräsen, därefter kvittera att programmet är utfört".

3. Systemet beordrar NC-fräsens styrsystem att starta det program som innebär att ett visst profilmönster ska fräsas. (Denna information matade man in i

orderinformationen.) När hela bearbetningscykeln är klar kvitteras utfört program. 4. Systemet beordrar portalrobotens styrsystem att köra det program som innebär

"plundra fräsen på bearbetad lucka och placera den på lastbäraren på rullbanan". Därefter kvitteras att programmet är utfört.

5. Systemet tar nästa lucka i ordern och utför samma sekvenser tills ordern är slut.

6. När alla luckor i samma order är bearbetade och placerade på lastbäraren, beordrar systemet eskortminnesskrivaren att skriva in orderinformationen på eskortminnet. Kvittens om utförd skrivning skickas till systemet.

7. Systemet beordrar portalrobotens styrsystem att köra det program som innebär "starta rullbanan". Nu är bearbetningscellen klar för att börja på nästa order.

För att visa på möjligheter att behålla informationen om varje order och utnyttja den i efterföljande bearbetningsstationer använde vi eskortminnen. Exempel på en efterföljande station är "den flexibla ytbehandlingslinjen" som kan vara placerad i en heh annan lokal eller fabrik. Eftersom linjen har färgväxlingssystem och är utformad för ytbehandling av kök för kök, så behöver man information om vilken kulör varje order har och hur många luckor den består av.

Vid inmatningsstationen till ytbehandlingslinjen finns en eskortminnesläsare som läser av informationen som finns lagrad i eskortminnet på lastbäraren. Informationen skickas till datorsystemet som beordrar färgväxlingssystemet att växla in den nya kulören och portalen som står vid inmatningsstationen att börja plocka efter ett givet mönster. Denna information kan även skrivas ut på en terminal vid ytbehandlingsstationen så att operatör-en får löpande information om vad som sker. På detta sätt vet man att produkt och information alltid kommer fram samtidigt. Ändrad ordningsföljd på order medför inga problem, varför "panikorder" kan ges förtur.

6.5 Investeringsbedömning

Att projektera en anläggning som inte är ekonomiskt lönsam är ointressant. Man bör därför på ett tidigt stadium göra en grov analys av den ekonomiska lönsamheten av en investering.

(34)

Programmet som har använts för investeringsbedömning heter "Investeringsbedömning -automation". Programmet bygger på en jämförelseanaiys mellan hur tillverkningen sker idag och hur tillverkningen är tänkt att fungera. Faktorer som beaktas vid investeringsbe-dömningen är bl a investeringens storlek samt kostnader och besparingar i form av:

Kapitalbindning. - Effektivitet.

Kvalitetsförbättringar. Personalkostnader. - Ytbehov.

Anläggningens tillgänglighet och utnyttjandegrad.

Då det är svårt att veta exakt vilken effekt en förändring kan ge i form av besparingar och extra kostnader, har uppskattningar av vissa faktorer gjorts. Detta innebär att noggrannheten i resultatet inte kan bli bättre än säkerheten i de värden som har upp-skattats. Beräkningarna ger dock indikation om investeringens lönsamhet. Programmet redovisar resultatet av investeringsbedömningen i form av ett antal nyckeltal:

Summa kapitalvärde: Speglar investeringens lönsamhet över investeringens ekono-miska livslängd. Alla i n - och utbetalningar nuvärdesberäknas för att bli jämförbara.

Summa kapitalvärde = kumulerat överskott - investerings-kostnaden, där överskottet är den årliga skillnaden mellan den nuvarande totalkostnaden och förslagets totalkostnad. Kapitalkvot: Kvoten mellan summa kapitalvärde och investeringskostnaden

(summa kapitalvärde investeringskostnaden).

Payback-tid: Tidsrymden mellan inköpet och den tidpunkt då kostnadsbe-sparingarna överskrider investeringskostnaderna.

Intemränta: Den räntesats vid vilken en investerings kapitalvärde är noll. Intemräntan belyser investeringens procentuella avkastning. Investeringen betraktas som lönsam om dess intemränta är högre än en på förhand bestämd kalkylränta.

Förutom att programmet presenterar ovan nämnda nyckeltal redovisas även ett diagram. Diagrammet består av två stycken kurvor som speglar den befintliga anläggningens och den föreslagna anläggningens kostnader under deras ekonomiska livslängd. Av kurvorna kan man utläsa den föreslagna anläggningens högre investeringskostnad, samt den idag använda anläggningens högre driftskostnader. Arean mellan de två kurvorna speglar kostnadsdifferensen mellan anläggningarna vid olika tidpunkter.

(35)

Den anläggning som lösningsaltemativen jämförs med består av följande utrustning: Pris (^EK)

NC-styrd överfräs med

verktygs-växlare, 8 verktyg 1.000.000 - Profilputsmaskin 200.000 - Fladderputsmaskin 300.000

TOTALT 1.500.000 Alternativ 1 och 2

Investeringskostnaden för alternativ 1 och 2 fördelar sig på följande sätt:

NC-styrd överfräs med

verktygs-växlare, 8 verktyg 1.092.000

- Portalrobot 1.050.000 Överordnat styrsystem 360.000

Eskortminnessystem 10.000

TOTALT 2.512.000

Då investeringskostnaden för alternativ 1 och 2 endast skiljer sig marginellt görs en gemensam bedömning av de två alternativen.

Om anläggningarna bearbetar 200 luckor per dygn erhålls följande nyckeltal: - Summa kapitalvärde = 206.000 SEK

- Kapitalkvot = 0,5 - Intemränta = ca 40% - Payback-tid = ca 3,8 år

Om anläggningarna bearbetar 400 luckor per dygn erhålls följande nyckeltal: - Summa kapitalvärde = 874.000 SEK

- Kapitalkvot = 2,3 - Intemränta = ca 90% - Payback-tid = ca 2,7 år

Fullständiga i n - och utdata vid bearbetning av 400 luckor redovisas i investeringsbe-dömningen i bilaga 3.

Som en jämförelse kan nämnas att en NC-fräs med dubbla bord, verktygsväxling (åtta verktyg) och en spindel kostar ca 2.000.000 SEK. Maskinen kräver då kontinuerlig be-manning för att köras.

(36)

7. FRAMTIDA STRATEGIER

7.1 Stegvis införande av flexibla automatiska produktionssystem

Det finns några frågor som man bör ställa sig innan man beslutar sig för att investera eller utveckla produktionen i företaget.

- Hur skall företaget stå mstat för att klara sig i framtiden?

- Var och hur skall man investera för att dra ned på kostnaderna i ett långsiktigt perspektiv?

- Kan man förenkla sina produkter så att visa bearbetningsmoment kan elimineras eller bli enklare?

- Kan hela eller delar av produkten produceras i en enda maskin, d v s vilka operatio-ner kan integreras?

- Kan man automatisera utmstningen kring maskinen så att man kan ha obemannad tillverkning under delar av dygnet och på detta sett ändå producera tillräckligt många produkter?

- Kan man genom den nya tekniken förenkla materialflödet så att planeringen och produktionsstyrningen blir enklare?

Långsiktig strategi

Alla dessa frågeställningar är till för att väcka tankar och idéer så att man ifrågasätter sitt eget sätt att producera. Stegvis införande av flexibla produktionssystem innebär att man först försöker förenkla produktionsflödet och komma fram till en långsiktig produktions-strategi som stämmer överens med företagets mål.

När man sedan ska realisera idéerna är det viktigt att inte försöka lösa allt på en gång, utan att ta en del i taget. Det går att bygga produktionsccller som är flödesmässigt och informationsmässigt sammankopplade som moduler, men som kan jobba oberoende av varandra med en buffert mellan sig, så att störningar i en cell inte påverkar de andra. Genom att man endast bygger om små delar i taget behöver inte projekteringen och planeringen bli så kostsam. Likaså får man korta installations- och igångkörningspcriodcr om man bygger enkla produktionsenheter. Dessa faktorer kan helt avgöra lönsamheten.

Ett mål för företaget kan t ex vara att kunna ge sina kunder möjlighet att få valfritt antal köksluckor i olika format med valfri profil, mönster och kulör. Detta ska också kunna ske utan att man har färdiga produkter i lager.

(37)

TOTALFLODE VID KUNDORDERSTYRD TILLVERKNING

BEARBETNINGSCELL Formatsågat MDF-lager med CNC-fräs Mellanbuffert Mellanbuffert MONTERING

Figur 16. Så här kan en långsiktig strategi för produktion av köksluckor se ut.

7.2 Använda befintliga produktionsresurser

En investering i flexibla produktionsceller behöver inte innebära att man måste köpa allt nytt. Om man har lämpliga maskiner så bygger man upp celler kring dem. Observera att de i rapporten presenterade layouterna inte är de enda sätten att bygga produktionsceller. Lay-outen måste anpassas till de förhållanden som råder i varje fabrik. Befintliga maskiner kan oftast kompletteras med kommunikationsmöjligheter och fler automatiska funktioner.

7.3 Automatisk och manuell produktion i samma cell

Visst går det att skapa produktionssystem där man kan växla mellan automatisk och manuell produktion. Därför ska man inte hänga upp sig på att någon enstaka produkt inte går att producera helt automatiskt. Produktionscellerna ska byggas så enkla och flexibla att man t ex kan producera manuellt på dagen och därefter slå över i automatikläge under kvällen och natten. Produktionen blir på så sätt inte lika sårbar om något krånglar.

(38)

8. SLUTSATSER

Av de praktiska prov och övriga erfarenheter som detta projekt har givit oss, kan man dra följande slutsatser gällande flexibel automatisk bearbetning av köksluckor av M D F

-skivor.

För att lyckas med den automatiska betjäningen av NC-fräsen med en portalrobot måste spånutsuget och separeringen av MDF-skivoma fungera driftsäkert.

Man måste se vinstema med att integrera alla bearbetningssteg i en maskin. Man kan spara in många ryggar och axlar på att slipa dekorspår och kanter i NC-fräsen.

Likaså kan det finnas miljömässiga vinster tack vare minskad lackåtgång vid ytbe-handlingen.

Den personal som ska övervaka och sköta anläggningen måste utbildas. Detta gör ofta att anläggningens tillgänglighet blir hög.

Varje enskilt företags fömtsättningar kommer givetvis att avgöra hur lönsamt det är att satsa på en liknande produktionscell. Vissa faktorer är svåra att värdera i pengar men kan ändå vara avgörande för att man ska investera. Hur ska man t ex värdera förbättrad arbetsmiljö och en höjd tekniknivå som underlättar införande av ny teknik i framtiden? Om man inte tar till sig ny teknik och utnyttjar den effektivt, blir det svårt att konkurrera i framtiden.

Anläggningen skall göras enkel och funktionsduglig. Ju fler maskiner som byggs samman desto fler faktorer kan sänka tillgängligheten.

(39)

Bilaga 1 1(4)

LUCKMODELLERNAS PLACERING PÅ NC-FRÄSENS BORD

696 X 196-596 846 X 196-596 568 X 296, 396, 496 770 -

o o o

O

G)

O O

650 -550 H

o

o

o

o o o

O

O

O

O

o o

450 -

O

o

O

T o

o o

346 -

O

o o o o

O O \

o

o o

246 -

o

oo \ o

96 _ 75 "

o o o o o

O O O

o

o o

o o 1 o OJ 1 o 00 1 in o 1 ' T in 1 1 1 in in in -T \D vi) 00 1 o o o 1 1 ON fXJ CO CD i i ; OJ 282 X 496, 596 426 X 696, 846 346 X 696, 846 650 H 550 450

-OO

\ o o

o

oo \ o / o

o ' o

o

o

ooo o

o

o o

o

oooo o o

in o lo in in •<a- •«»• vo (T* in vo CO

O O

O

o

o o

o o

o o OJ 00 o

References

Related documents

Vid tillverkning med 3 dimensionell skrivare kan det vara fördelaktigt att minska höjden (eventuellt ta bort stödpelarna) och massan på paletten för att dra ned

”Mycket viktigt att knyta ihop skog och industri och för skogens del är den ju leverantör till många olika kunder, industrisegment, destinationer och med många olika egenskaper

En av nyckelfrågorna i intervjuundersökningarna var: ”Vad är enligt dig det viktigaste syftet med att undervisa i musik, det vill säga vad anser du gör musikundervisningen

När man designar detaljer skall man tänka på följande enligt Heaney: • Tjocklek skall inte överstiga 12,5 millimeter • Generellt skall vikt vara under 100 gram, dock

Baserat på den information som samlats i tidigare kapitel, Referensramen, så anses AM-metoden SLM, Selective Laser Melting (eller Fullständig smältning), vara den metod som är

I figur 21 visas det tryck, , som i axiell led krävs för att brott ska uppstå mellan parterna för de olika toleranserna, samt längden på greppytornas påverkan..

Därför kan man säga att det är först i relation till andra föremål eller andra källor som ett enskilt föremål anses kunna ge information som kan ligga till grund

Åttitalet blev en kortlivad rörelse, menar Tjäder (s. Det är en tanke som svävar mer eller mindre uttalad över hela avhandlingen. Tjäder anser att den egentligen