EXAMENSARBETE
2008:119 CIV
Karin Wilander
CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Ergonomisk design och produktion
Luleå tekniska universitet Institutionen för Arbetsvetenskap
Flödesanalys av lina för
laserhybridsvetsning vid Duroc Rail AB
Flödesanalys av lina för laserhybridsvetsning
vid Duroc Rail AB
Karin Wilander
Luleå Tekniska Universitet Civilingenjörsprogrammet Ergonomisk design & Produktion Institutionen för Arbetsvetenskap Avdelningen för industriell produktionsmiljö
Flödesanalys av lina för laserhybridsvetsning
vid Duroc Rail AB
Karin Wilander
Luleå Tekniska Universitet Civilingenjörsprogrammet Ergonomisk design & Produktion Institutionen för Arbetsvetenskap Avdelningen för industriell produktionsmiljö
2008-03-18
Förord
Denna rapport är resultatet av det examensarbete som utgör avslutningen på min utbildning till civilingenjör inom Ergonomisk design & produktion, med inriktning mot produktion.
Arbetet har utförts på Duroc Rail AB under perioden september 2007 till februari 2008. Jag vill härmed rikta ett stort tack till alla på Duroc Rail som har hjälpt mig under mitt arbete, då särskilt Dan Bergman, Magnus Eriksson samt all personal som arbetar vid svetslinan. Jag vill även tacka Bo Johansson, min handledare på universitetet.
Luleå den 6 mars 2008.
________________________________
Karin Wilander
Sammanfattning
Duroc Rail AB i Luleå laserhybridsvetsar samman plåtar av höghållfast stål inom delområdet Duroc Welding. Då en ökning i efterfrågan förväntas vill man öka produktionen vid
svetslinan till att producera 30 plåtar per skift, från dagslägets strax under 20 plåtar. Syftet med examensarbetet har varit dels att få en bättre förståelse för flödet, dels att utreda om något moment vid linan kommer att vara begränsande vid en volymökning. De åtgärder som krävs för att öka produktionen ska identifieras.
Vid utförandet av arbetet har bland annat teorier inom statistik och Total Productive
Maintenance (TPM) använts. Arbetet inleddes med att en tidsstudie genomfördes samtidigt som kännedom om linan gavs genom observationer av arbetet. Även en
stopptidsundersökning har genomförts vid linan. Därutöver har en flödessimulering i programmet Simul8 utförts samt att värden för Overall Equipment Effectiveness (OEE) för maskinerna vid linan har beräknats.
Svetslinan består av tre moment; plasmaskärning, laserhybridsvetsning samt packning av plåt.
Analys av nuläget visade på en del arbetsmiljömässiga problem, onödigt arbete samt att det förebyggande underhållet behöver förbättras. Vad gäller arbetsmiljön identifierades
säkerhetsproblem vid lyft av de vagnar som transporterar plåt samt ej optimala arbetsställningar, framförallt i arbetet i packningsstationen.
Beräkningen av OEE-värdet visade på stora förluster i anläggningsutnyttjande, för lasern ligger detta endast på 51,3 procent, vilket beror på stora variationer i cykeltid. Det totala OEE värdet för lasern ligger på 35,3 procent. Vid simuleringen av momentet utfördes tester där stoppen samt inmatningen i svetsen minskades. Resultaten visade att endast en minskning av stoppen vid linan inte är tillräckligt. Vid en total reducering av stoppen tillverkades enligt simuleringen endast ca 26 plåtar per skift. Därför måste även inmatningstiden minskas med 50 procent och utmatningstiden med en minut, för att målvärdet om trettio plåtar per skift ska kunna nås.
Slutsatsen är att Duroc måste arbeta med att minska cykeltiden i svetsen parallellt som man arbetar med att minska på stoppen. Fortsatt arbete med underhåll rekommenderas även så att de störningar som finns, bla vid inmatning av plåt, uppkommer mer sällan. Detta är viktigt för att kunna förkorta cykeltiden. Duroc bör även undersöka närmare exakt vilka stopp och störningar det är som uppkommer samt arbeta mer med de arbetsmiljöbrister som identifierades.
Abstract
Duroc Rail AB in Luleå offers laser hybrid welding for joining plates of high-strength steel, within the business area Duroc Welding. An increase in demand is expected and therefore the company wishes to manufacture more plates per shift from today’s almost 20 per shift to 30 per shift. The purpose of this thesis is to get a better understanding of the flow at the welding line and to investigate what will happen as the volume increases. Measurements to be taken should also be identified.
While executing this project, theories of statistics and Total Productive Maintenance (TPM) have been used. A time study was done, as well as a flow simulation in Simul8 and a calculation of Overall Equipment Effectiveness (OEE) values for the machines.
The welding line consists of three parts; plasma cutting, laser hybrid welding and packing.
The analysis of the current situation shows work environmental problems, unnecessary work and that the preventative maintenance needs to be improved.
The calculation of the OEE value shows big losses in the performance. For the laser this depends on big variations in the cycle time. The result from the simulation shows that the target value of 30 plates per shift will not be reached if only the breakdowns are reduced. A reduction of the time for feeding in and out the plates is also necessary. The time in must decrease by 50 percent and the time out by one minute.
The conclusion is that Duroc has to start working with ways of decreasing the cycle time in the welding and parallel to that keep working with maintenance and reducing the breakdowns.
Innehållsförteckning
1 INLEDNING ... 1
1.1 BAKGRUND... 1
1.2 SYFTE OCH MÅL... 1
1.3 AVGRÄNSNINGAR... 1
2 TEORI ... 2
2.1 ARBETSSTUDIE... 2
2.2 STATISTISKA FÖRDELNINGAR... 3
2.2.1 Normalfördelningen ... 3
2.2.2 Konfidensintervall ... 3
2.2.3 Storlek på stickprov... 4
2.2.4 Statistiska test... 4
2.3 SIMULERING... 4
2.3.1 Konceptuell modell... 5
2.3.2 Modellkodning... 7
2.3.3 Verifiering och validering ... 7
2.3.4 Experimentering ... 8
2.4 TPM ... 9
2.4.1 OEE... 11
3 METOD OCH GENOMFÖRANDE... 13
3.1 LITTERATURSTUDIER... 13
3.2 DATAINSAMLING... 13
3.3 STATISTISK ANALYS... 14
3.4 OEE... 14
3.5 SIMULERING... 14
3.6 FÖRSLAG PÅ ÅTGÄRDER... 14
4 NULÄGE... 15
4.1 NULÄGESBESKRIVNING... 15
4.1.1 Produkten ... 15
4.1.2 Svetslinan ... 15
4.1.3 Plasmaskärning... 17
4.1.4 Laserhybridsvetsning ... 19
4.1.5 Packning och avsyning... 21
4.1.6 Allmänt ... 23
4.2 NULÄGESANALYS... 23
4.2.1 Plasmaskärning... 23
4.2.2 Laserhybridsvetsning ... 24
4.2.3 Packning och avsyning... 25
4.2.4 Allmänt ... 26
5 FRAMTID ... 27
5.1 FRAMTIDSBESKRIVNING... 27
5.2 FRAMTIDSANALYS... 27
6 SIMULERING... 28
6.1 KONCEPTUELL MODELL... 28
6.1.1 Målformulering ... 28
6.1.2 Indata och utdata ... 28
6.1.3 Modellinnehåll ... 28
6.1.4 Antaganden och förenklingar... 29
6.2 MODELLEN... 30
6.3 EXPERIMENTERING... 31
7.2 OEE... 34
7.3 SIMULERINGSRESULTAT... 34
7.4 FÖRSLAG PÅ ÅTGÄRDER... 37
8 SLUTSATS... 41
9 DISKUSSION ... 43
10 REKOMMENDATIONER... 44
REFERENSER... 45
Bilageförteckning:
Bilaga 1: Ergonomi
Bilaga 2: Replikat vid mätningar Bilaga 3: Utdrag ur statgraphics Bilaga 4: Svetsad och repsvetsad plåt Bilaga 5: Simuleringsmodellen
-INLEDNING-
___________________________________________________________________________
1 Inledning
I detta första kapitel presenteras en bakgrund till arbetet. Vidare presenteras det syfte och mål som ligger till grund för projektet samt de avgränsningar som finns.
___________________________________________________________________________
1.1 Bakgrund
Detta projekt utfördes på Duroc Rail AB i Luleå, som är en del av Duroc-koncernen. Duroc startade sin verksamhet på 1980-talet genom ett samarbete med Luleå tekniska universitet.
Samarbetet rörde ytbehandling med hjälp av laser. Den nuvarande bolagsformen startades 1993 och är idag en industrikoncern bestående av fem operativa bolag, se Figur 1. Bolagen är verksamma inom kraft-, process-, transport- och verkstadsindustrin. Verksamheten präglas av en egen teknologi inom framförallt yt- och materialbehandling. (Duroc, 2007).
Figur 1. Durocs verksamhetsområden (Duroc, 2007).
Den största delen av verksamheten vid Duroc Rail i Luleå är underhåll av järnvägshjul för lok, person- och godsvagnar. Man har även utvecklat en metod för att svetsa ihop stora plåtar av höghållfast stål med hjälp av laserhybridsvetsning. Duroc startade 2005 som första företag i Sverige en industriell tillämpning av denna metod (Wiklund, 2006). Plåtarna används vid tillverkning av malmvagnar, lastbilsflak, containrar mm. Laserhybridsvetsningen sker i Duroc Rails delområde Duroc Welding, där de största kunderna är finska Ruukki och SSAB.
Det är en relativt ny teknik som används vid svetslinan på Duroc Welding. Detta medför att man inte har all kunskap om processerna vid linan som man skulle önska. Man är idag även i ett stort behov av att öka sin produktion. Målet är en ökning av produktionen med 50 procent och därmed nå en medelproduktion av trettio plåtar per skift.
1.2 Syfte och mål
Syftet med projektet är att utreda om något moment vid linan kommer att vara begränsande vid en volymökning, men även att utreda vilka faktorer som påverkar flödet vid linan.
Projektets mål är dels att få kunskap om cykeltider, ledtider etcetera hos processerna samt en bättre förståelse för flödet, men projektet ska även resultera i förslag på åtgärder som måste vidtas för att förbättra flödet och därmed öka produktionen.
1.3 Avgränsningar
Detta projekt är begränsat till Durocs svetslina för laserhybridsvetsning. Projektet kommer dock ej att behandla logistiken kring och transporter till och från linan. Projektet kommer ej heller att fokusera på tekniska detaljer eller nya tekniska lösningar om och kring
laserhybridsvetsning, då kompetens inom detta område saknas. Arbetet utgår från att
-TEORI-
___________________________________________________________________________
2 Teori
I detta avsnitt presenteras de teorier som har använts i projektet. Detta syftar till att ge en större förståelse för de begrepp och metoder som arbetet bygger på.
___________________________________________________________________________
2.1 Arbetsstudie
Man brukar säga att om något kan mätas kan det också förbättras. Tidsstudier kan vara användbara inom många olika delar av en organisation. Tillfällen då det kan vara fördelaktigt att genomföra tidsstudier är t ex.vid;
Kostnadsberäkningar
Produktions- och lagerkontroll
Utvärdering av alternativa lösningar
Utvärdering av acceptabelt dagsverke
Ackordlönesättning
Genom tidsstudier tar man fram en standardtid för en operation eller ett arbetsmoment. Att veta hur lång tid arbetsmoment tar kan vara avgörande. Om man inte vet hur lång tid de olika momenten som utförs vid t ex. en arbetsstation tar kan det innebära förluster på grund av att man t ex. sätter ett för högt eller för lågt pris på de produkter som tillverkas där, eller att man byter ut maskiner som inte behöver bytas ut (Konz & Johnson, 2004).
En metod som används vid tidsstudier är att göra mätningar med stoppur. En sådan mätning bör inledas med att operationen som ska mätas delas upp i lämpliga delmoment. Därefter inleds mätningarna för varje delmoment. Det finns olika tekniker som kan användas vid tidmätning med stoppur.
Vid en kontinuerlig mätning startas tidmätningen i början av studien och sedan får klockan gå under hela mätningen. Vid varje delmoments slutförande noteras tiden. När studien är slut sammanställs tiderna och tid för varje delmoment räknas fram.
Vid en nollställnings-mätning stannas och nollställs tidtagaruret istället efter varje delmoment.
Fördelen är att man direkt kan se hur lång tid varje moment tar. Däremot kan reaktionstiden vid stoppandet av tidtagaruret bli en felkälla.
Det finns även en metod som kallas ”tre-klockors-metoden”, där man liksom namnet säger använder tre stycken tidtagarur. Tidtagaruren aktiveras samtidigt. När klocka 1 startas, stoppas klocka 2 medan klocka 3 nollställs. När klocka 1 sedan stoppas, nollställs klocka 2 medan klocka 3 startas, osv.
När man har valt metod för tidsmätningen måste man även bestämma hur många mätningar som ska utföras för varje moment. Det kan göras på två olika sätt, antingen statistiskt eller genom en subjektiv uppskattning. I kapitel 2.2.3 redogörs för att statistiskt ta fram antal replikat för en mätning. En statistisk beräkning tar dock inte hänsyn till t ex. hur pass viktigt
-TEORI-
___________________________________________________________________________
2.2 Statistiska fördelningar 2.2.1 Normalfördelningen
Normalfördelning eller Gaussfördelning är en obegränsad fördelning. En normalfördelad variabel antar ofta värden som ligger nära medelvärdet och mycket sällan värden med stor avvikelse (Vännman, 2002). I normalfördelningen anger parametern µ - väntevärdet läget på fördelningen i x-led, och parametern σ - standardavvikelsen anger spridningen eller bredden på kurvan. Frekvensfunktionen är symmetrisk kring µ. I Figur 2 ses den så kallade
standardiserade normalfördelningen där µ=0 och σ=1.
Figur 2. Den standardiserade normalfördelningen (www.ne.se).
I den standardiserade normalfördelningen finns ca 68 procent av arean under kurvan mellan - σ och σ. Mellan -1,96σ och 1,96σ finns 95 procent av arean.
2.2.2 Konfidensintervall
Ett konfidensintervall är en statistisk term som anger graden av osäkerhet för ett försök eller mätvärde. Konfidensintervallet anges alltid i samband med en viss konfidensgrad, till exempel 95 procent eller 99 procent. Konfidensgraden anger hur sannolikt det är att det sanna värdet för den uppmätta storheten ligger inom konfidensintervallet, det vill säga hur sannolikt det är att finna den verkliga populationens medelvärde utifrån de stickprov som gjorts (Vännman, 2002).
Konfidensintervaller beräknas genom
( )
n n s
t x
KI = ± α/2⋅ −1 ⋅ , (1)
där n står för antalet observationer och t för den så kallade t-fördelningen för ett visst α-värde och med n-1 frihetsgrader. Detta värde finns tabellerat i litteratur om statistik.
Standardavvikelsen s kan fås genom;
) ( − 2
∑
-TEORI-
___________________________________________________________________________
2.2.3 Storlek på stickprov
För att bestämma storleken på ett stickprov vid t.ex. en tidsstudie tas hänsyn dels till noggrannheten vid mätningarna samt önskad konfidensgrad. För att beräkna
stickprovsstorleken n används uttrycket;
2 2 2
) 2 / (d z s
n= ⋅ (3)
Konstanten z sätts så att önskad konfidensgrad erhålls enligt den standardiserade
normalfördelningen, se kapitel 2.2.1, d är konfidensintervallets bredd och s är en bedömning av standardavvikelsen. För att beräkna n behöver man veta ett ungefärligt värde på s. Om inga tidigare undersökningar har gjorts måste man gissa detta värde. En regel säger att en bra uppskattning på s ges genom att dividera variationsbredden med fyra. Om man kan uppskatta minsta och största värde i undersökningen får man fram ett ungefärligt värde för
standardavvikelsen (Körner & Wahlgren, 2000).
2.2.4 Statistiska test
I programmet Statgraphics finns en funktion som heter ”distribution fitting”. Genom denna kan man passa någon av de 45 olika fördelningarna som finns i programvaran till en inlagd kolumn med data. Detta görs för att hitta en modell över variationen hos mätvärdena.
I funktionen ”analysis summary” testas med upp till fyra olika test om värdena kan sägas komma från en normalfördelning. För varje test ställs två hypoteser:
Nollhypotes – datan består av oberoende värden från en normalfördelning
Alternativ hypotes - datan består inte av oberoende värden från en normalfördelning Ett av testen som utförs är Shapiro-Wilks test. Testet räknar ut hur pass väl datan lägger sig i en rät linje när den plottas i ett normalitetsdiagram. Ett W-värde räknas ut vilket kan ses som förhållandet mellan de givna värdena och normalfördelningen, dvs när W är lika med, eller ligger nära 1, kan man anta att värdena med stor sannolikhet är normalfördelade. W-värdet brukar även räknas om till ett P-värde. P-värdet används för att testa nollhypotesen. Om P- värdet är större än 0,05 sägs att noll-hypotesen ej kan förkastas med 95 procents
signifikansnivå (Körner & Wahlgren, 2000).
För att jämföra mätvärdena mot andra fördelningar används andra test exempelvis
Kolmogorov-Smirnovs test. Testet räknar ut skillnaden mellan den kumulativa fördelningen hos datan och den hypotetiska kumulativa fördelningen. Avståndet där emellan benämns D.
D-värdet kan sedan omvandlas till ett P-värde, genom att man avläser en tabell över kritiska värden för varje fördelning. Även här är det så att om P-värdet är större än 0.05 kan noll- hypotesen ej förkastas med 95 procents signifikansnivå (Körner & Wahlgren, 2000).
2.3 Simulering
Simulering innebär en imitation av ett system och är ett försök att efterlikna verkligheten. En
-TEORI-
___________________________________________________________________________
Det finns två olika simuleringstyper; diskret och kontinuerlig simulering.
En diskret eller händelsestyrd simulering uppdateras när en händelse sker. Händelsestyrda simuleringar används för att simulera kösystem eller modeller med slumpvisa händelser utifrån fördelningar. En kontinuerlig eller tidsstyrd simulering uppdateras med små tidssteg, Δt. En sådan simulering kommer att göra många fler uppdateringar och är därför mer
resurskrävande. Kontinuerliga simuleringar används till exempel för att simulera vätskerörelser.
De olika stegen i en simuleringsstudie finns representerade i Figur 3 och förklaras närmare i följande avsnitt.
Figur 3. Steg i en simuleringsstudie (Robinson, 2004).
2.3.1 Konceptuell modell
Som ett första steg i en simuleringsprocess bör man ta fram en konceptuell modell över det moment som ska simuleras. Detta är antagligen det viktigaste steget i simuleringsprocessen eftersom det kommer att påverka resterande del av studien, t ex krav på indatan eller validitet hos modellen (Robinsson 2004). En konceptuell modell är en beskrivning av modellen som inte är kopplad till en specifik programvara. Den är inte heller någon datormodell utan är en modell på papper som syftar till att ge en förståelse för problemet samt att fastställa de mål som finns med simuleringsstudien. Den konceptuella modellen innehåller även ofta en första skiss över datormodellen för att ge en bild över hur modellen bör vara uppbyggd innan modelleringen inleds.
Den konceptuella modellen beskriver mål, indata, utdata, innehåll, antaganden och förenklingar vid simuleringsstudien.
Målformuleringen beskriver syftet med modellen och modelleringsprojektet. Här är det viktigt att fråga sig vad det är man vill uppnå med projektet, men även vilka mål som
Konceptuell modellering Verkliga
världen (problemet)
Konceptuell modell
Modellering Datormodell
Experimentering Lösningar/
förståelse Implementering
-TEORI-
___________________________________________________________________________
Indata är de faktorer som ingår i experimentet och som kan förändras för att se effekter på resultatet, utdatas. Utdata är de resultat som ska genereras utifrån modellen.
Att beskriva modellinnehållet innebär att beskriva de komponenter som ingår och deras relationer. Även bredden och djupet i modellen bör beskrivas. Bredden innebär hur stor del av verkligheten som ska beskrivas. Djupet innebär till vilken detaljrikedom de ingående delarna ska beskrivas.
Det är viktigt att man noga dokumenterar de Antaganden och förenklingar som man gör.
Antaganden görs för att hantera osäkerheter och uppskattningar om det verkliga systemet vid byggande av modellen. Förenklingar minskar komplexiteten i modellen och ger en enklare modell. Man bör undvika att bygga en alltför komplicerad modell. Enklare modeller kan byggas på kortare tid, är flexiblare och snabbare. Figur 4 visar modellens noggrannhet som en funktion av detaljnivån (Robinson 2004). Från figuren kan man avläsa vad som brukar kallas 80/20 regeln. Det vill säga att 80 procents noggrannhet fås av enbart 20 procents detaljnivå.
Figur 4. Detaljnivå och noggrannhet hos en simuleringsmodell (Robinsson, 2004).
Att samla in och definiera data som är användbar i modelleringen är ett viktigt steg i
modelleringsprocessen, eftersom pålitlig utdata kräver korrekt indata. Insamlingen sker i fyra steg;
Insamling av data från verkliga systemet
Identifiering av fördelningar
Val av parametrar till fördelningarna.
Utvärdering av fördelningarna, sker med ett ”goodness-of-fit” test.
Det första steget kan ske på olika sätt t ex. genom automatiserade system, tidstudier, uppskattningar, osv. För steg två till fyra finns särskilda programvaror för att hitta rätt statistiska fördelningar. Ett exempel på en sådan är programmet Statgraphics.
Man brukar kategorisera data i tre olika kategorier beroende på tillgänglighet.
Kategori A är data som finns att tillgå. Det kan vara så att den redan är känd eller tidigare insamlad.
Kategori B är data som inte finns tillgänglig, men som kan samlas in.
Kategori C är data som inte finns tillgänglig och inte heller kan inhämtas någonstans. Om
-TEORI-
___________________________________________________________________________
2.3.2 Modellkodning
I detta steg översätts den konceptuella modellen till en datormodell. Innan detta görs bör man först strukturera upp hur man ska gå tillväga och skissa de grova dragen hos modellen. Det görs bäst med penna och papper.
Tre aktiviteter ingår i modellkodningsfasen;
Kodning – Innebär att man tar fram koden, dvs. implementerar modellen i en simuleringsprogramvara.
Testning – Modellen verifieras och valideras.
Dokumentation – Modellen och modelleringsprocessen måste dokumenteras t.ex. för framtida användare
Man bör inte bygga hela koden på en gång för att sedan testa och dokumentera allting
samtidigt, utan processen bör ske i små steg med testning och dokumentering ingående i varje steg. Eventuella fel identifieras då tidigt.
Många av de händelser som inträffar i en modell sker slumpmässigt. Därför är det viktigt att modellen kan hantera slumpmässig variation. Slumpmässigheten kan hanteras på olika sätt.
Man kan antingen använda de uppmätta värdena direkt, använda en empirisk fördelning eller en statistisk fördelning. Statistiska fördelningar bör användas i första hand, därefter empiriska fördelningar. Uppmätta värden kan användas om man vill återskapa det exakta tillstånd som rådde då värdena uppmättes. Materialet blir dock väldigt begränsat och det finns alltid en risk att spridningen egentligen är mycket större än värdena visar.
För att föra in den slumpmässiga variationen i en simuleringsmodell används en sekvens av tal i en slumpmässig ordning, slumptal. Datorer uppträder dock inte slumpmässigt utan slumptalen tas fram med hjälp av en algoritm vilken beräknar nästa tal i serien utifrån det föregående. Trots att det då går att förutsäga nästa tal i serien sägs talen ändå bete sig på ett slumpmässigt sätt och kan därför användas som en slumptalsserie. Om algoritmen inleds med samma tal kommer man att erhålla samma slumptalsserie och därmed samma resultat på en körning i simuleringen. Detta kan vara bra om man vill undersöka hur förändringen av en faktor påverkar resultatet, eftersom man kan testa förändringen i exakt samma scenario.
Experiment bör ändå utföras med olika slumptalsserier eftersom man då även får in slumpens påverkan i resultatet.
2.3.3 Verifiering och validering
Innan man börjar utföra experiment i modellen, måste man först försäkra sig om att man kan lita på de resultat som man får ut. Därför måste modellen verifieras och valideras.
Definitionen av verifiering är en ”försäkran om att datorprogrammet för modellen och dess implementeringar är korrekta” (Robinson, 2004). Vid verifiering av modellen kontrolleras att den konceptuella modellen har översatts till en datormodell på rätt sätt och med tillräcklig noggrannhet.
Validering av modellen definieras som en ”bekräftelse att en modell, inom sitt applicerbara område, besitter en tillfredställande noggrannhet” (Robinson, 2004). Det vill säga att simuleringsmodellen är tillräcklig noggrann, samt efterliknar verkligheten tillräckligt väl.
-TEORI-
___________________________________________________________________________
valideringen av modellen bör dokumenteras noga. Dokumenteringen är viktig för att kunna övertyga om korrektheten hos modellen.
Vid validering av modellen behöver man kunna jämföra med något, till exempel med data från det verkliga systemet. Ett sätt är att göra ett så kallat deterministiskt test. Då kör man modellen utan någon inverkan av slumpen, med enbart fasta värden på tider osv. och
kontrollerar så att utdata stämmer med verkligheten. Man kan även validera modellen visuellt.
Det innebär att man kör modellen och kontrollerar så att den beter sig rätt och att produkterna rör sig i rätt vägar (Robinsson 2004).
2.3.4 Experimentering
En simuleringsmodell kan vara antingen terminating eller non-terminating. En terminating simulering når en naturlig slutpunkt, t ex att en bank stänger för dagen. En non-terminating simulering däremot har ingen naturlig slutpunkt. Modeller av produktionsenheter är ofta av denna typ. Simuleringen måste i detta fall avslutas av användaren.
För en terminating simulering kommer resultatet ofta att bli transient, vilket innebär att spridningen hos resultatet hela tiden förändras. I banken kan t ex antalet kunder under en viss tid på dagen variera från dag till dag och varje tidpunkts resultat över antal expedierade kunder får således en egen fördelning.
I en non-terminating simulering når resultatet efter ett tag ett så kallad steady-state, vilket innebär att efter en viss simuleringstid kommer resultatet att variera efter samma fördelning. I en produktionsenhet varierar givetvis antalet tillverkade produkter från dag till dag, men medelvärdet kommer efter ett tag att stabilisera sig och vara konstant.
För att försäkra sig om att det resultat man får ut från simuleringen är korrekt behöver man bestämma dels hur lång tid man ska köra simuleringen samt hur många körningar man behöver göra. Om simuleringen är non-terminating behöver man dessutom bestämma uppvärmningstiden, dvs. den tid det tar innan simuleringen når steady-state. Om man till exempel simulerar en produktionsenhet finns det i början av simuleringen inga produkter i systemet och alla lager och maskiner är tomma, vilket inte är ett realistiskt utgångsläge. Man kan handskas med detta på två olika sätt. Ett sätt är att fastställa initialvärden i modellen. Det innebär att modellen sätts i realistiskt läge från början genom att ett lagom antal produkter placeras ut i lager etc. Ett anat sätt är att köra modellen tills steady-state uppnås och först då börja mäta resultat. Om man ska använda sig av det senare sättet måste längden på
uppvärmningstiden bestämmas. Ett enkelt sätt är att titta på den variabel som man vill undersöka i simuleringen och se vid vilken simuleringstid som värdet på denna stabiliserar sig.
Det finns två olika sätt att genomföra en simulering. Antingen körs simuleringen under en längre tid, eller så simulerar man flera upprepade försök, så kallade trials. Varje trial körs med olika slumptal och skapar därför olika scenarior. Medelvärdet av dessa ger därför en bra bild av hur systemet beter sig. För att veta hur många olika körningar som behövs kan man
använda sig av konfidensintervallsmetoden. I metoden visas hur precist medelvärdet är genom
-TEORI-
___________________________________________________________________________
23 25 27 29 31 33 35 37
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Replication number (n)
95% confidence limits Cumulative mean,
X
23 25 27 29 31 33 35 37
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Replication number (n)
95% confidence limits Cumulative mean,
X
Figur 5. Diagram över kumulativa medelvärdet och 95 % konfidensintervall (Hoad, 2007).
2.4 TPM
Total productive maintenance eller Totalt produktivt underhåll (TPU) som den svenska översättningen lyder är ett arbetssätt för att höja den totala utrustningseffektiviteten hos ett företag. Metoden fokuserar på förbättringar av utrustning, för att kunna reducera förluster.
I många företag brottas man med problem såsom störningar, låg utnyttjandegrad av utrustning och processer som är ineffektiva. Det förekommer förluster, både i form av stillestånd och omställningar, men även, vilket är värre, en stor andel förluster i form av småstopp och för låga hastigheter. Man använder sällan utrustningen till dess fulla kapacitet, dessutom finns det ofta andra resurser vid företaget som skulle kunna utnyttjas bättre. I första hand de människor som arbetar där och deras kunskap (Ljungberg 2000).
Ordet ”totalt”i totalt produktivt underhåll ges tre olika betydelser vilka tillsammans sammanfattar målen med TPM.
Total effektivitet – strävar till att öka utrustningens effektivitet samt den ekonomiska lönsamheten.
Totalt underhållssystem – införande av ett grundligt underhållssystem samt att förbättra det förebyggande underhållet.
Totalt deltagande av anställda – omfattar varje enskild anställd. Underhållet ska främjas genom aktiviteter i små grupper. Ofta misstolkas detta av ledningen som att TPM endast ska utföras självständigt av arbetarna på golvet, men TPM måste i själva verket införas på alla nivåer i företaget för att vara effektivt.
TPM bygger på tre grundläggande principer;
Uppföljning av driftstörningar
Operatörsunderhåll
Förbättringsgrupper
95 % konfidensintervall Kumulativa medelvärdet
Antal replikat (n)
-TEORI-
___________________________________________________________________________
som saknas för att kunna inse sina brister och begränsningar. Mätningar bör ske i kvantifierbara enheter. En vanlig metod inom TPM är att mäta utrustningens totala
effektivitet, overall equipment effectiveness – OEE. Metoden fokuserar på vad som faktiskt produceras, inte vad som borde gå att producera. OEE presenteras mer ingående i nästa stycke. När man har mätt hur stora förlusterna är måste man även visualisera resultaten för alla de inblandade vilka har möjlighet att påverka förlusterna.
För att kunna mäta förlusterna måste man först identifiera vilka typer av störningar som uppkommer i utrustningen. Fel i maskiner kan indelas i två typer av fel; sporadiska och kroniska fel, se Figur 6. Sporadiska fel sker slumpmässigt och är ofta lättare att upptäcka och åtgärda. Eftersom de uppträder oregelbundet är de dock svårare att förutsäga. Kroniska fel är sådana fel som sker regelbundet. Det är ofta mindre stopp i maskiner som man kanske inte ser som så allvarliga. Kroniska fel är lättare att förutsägas men det kan dock vara svårt att hitta lösningar till dem, då det oftast inte är uppenbart vad som orsakar dem. Det är vanligt att så mycket som 80 procent av alla stopp är kroniska fel (Ljungberg 2000).
Figur 6. Sporadiska och kroniska fel (www.idp.mdh.se).
Den andra byggstenen inom TPM, hjärtat, handlar om att bry sig om processer och utrustningar. Tyvärr så har skiftgång med flera skiftlag per utrustning, arbetsrotation, kortsiktig planering samt inrättande av särskilda befattningar för underhåll lett till att operatörsunderhållet inte alltid fungerar väl. En av TPMs grundprinciper är att överföra maskinvården till operatörerna. Den person som kör maskinen ska också ha kunskap om och ett intresse för dess skötsel. Utvecklingen till ett helt självständigt operatörsunderhåll sker i sju steg;
1. Initialrengöring.
Maskinen rengörs grundligt. I samband med detta upptäcks defekter som kan korrigeras.
2. Åtgärda orsaker till nedsmutsning
Förhindrande av att smuts sprids redan vid källan.
3. Standarder för rengöring och smörjning.
Tid Sporadiskt fel
Kroniska fel Förluster
Optimalt tillstånd
-TEORI-
___________________________________________________________________________
5. Självständig inspektion.
Operatörerna sammanställer standard för rengöring och inspektion och tar härmed ett större ansvar.
6. Organisation av arbetsplatsen
Standardisera alla arbetsuppgifter samt arbetsplatsens utformning.
7. Självständigt operatörsunderhåll.
Operatörerna har hela ansvaret för det grundläggande underhållet.
Den tredje principen, vilken brukar kallas för musklerna, handlar om att organisera personalen i förbättringsgrupper. Det är viktigt att ideer och förslag uppmuntras samt att man stöder och uppmuntrar till ständigt lärande. Genom förbättringsgrupperna ökar kommunikation och samarbete mellan underhåll och operatörer samt mellan de olika skiftlagen.
2.4.1 OEE
Det finns ett flertal olika metoder som mäter en utrustnings effektivitet. Ofta mäter man tillgängligheten hos maskinen eller så mäter man MTBF (Mean time between failure). Dessa ger dock inte någon helhetssyn över utrustningen. Man fokuserar till exempel på
tillgängligheten men ser kanske inte till kvaliteten hos det som tillverkas i maskinen. Den totala utrustningseffektiviteten, OEE ger ett mer fullständigt mått på hur väl en utrustning fungerar eftersom den tar hänsyn till både kvantitets- och kvalitetsparametrar.
OEE består av tre delar, vilka alla anges som en procentsats;
Tidstillgängligheten
Anläggningsutnyttjande
Kvalitetsutbytet
OEE-talet är produkten av dessa tre, dvs
OEE = Tidstillgängligheten × Anläggningsutnyttjande × Kvalitetsutbytet, (Ljungberg, 2000) Figur 7 visar en schematisk bild över hur OEE-talet tas fram.
-TEORI-
___________________________________________________________________________
Figur 7. Framtagning av OEE-tal (www.idp.mdh.se).
.
Planerad produktionstid
Operativ tid
Netto operativ tid
Värde- ökande operativ tid
Stopp-förluster
Effekt-ivitets- förluster
Kvalitets- förluster Planerade förluster
Total tid
Planerade stopp
Utrustningsfel Omställningar Mtrl påfyllnad Uppstartsförluster
Småstopp
Tomgång, väntan Hastighetsförluster
Feltillverkning och ombearbetning
Tidstillgängligheten =
Planerad produktionstid – Oplanerade stopp Planerad produktionstid
Kvalitetsutbytet =
Antal producerade – Antal defekta Antal producerade
OEE
Anläggningsutnyttjandet = Köpt cykeltid x Antal producerade Operativ tid
– METOD OCH GENOMFÖRANDE-
___________________________________________________________________________
3 Metod och genomförande
Här beskrivs vilka metoder som har använts samt hur de har tillämpats vid utförandet av projektet.
___________________________________________________________________________
3.1 Litteraturstudier
Litteraturstudier genomfördes av de teorier som kom att användas i arbetet. Kontinuerligt under arbetets gång har litteratur insamlats, i huvudsak på universitetsbiblioteket vid Luleå tekniska universitet. Även Internet har använts som en resurs för att hitta information.
Sökning i databaser vid biblioteken, samt söksidor på Internet har använts för att hitta
lämpliga källor. Den litteratur som kom att användas i projektet anges i referensförteckningen.
3.2 Datainsamling
Eftersom ingen data rörande cykeltider, stopptider, storlek på ankommande och utgående plåtkollin etc. för linan fanns tillgänglig, så måste tider först insamlas. Datainsamlingen inleddes med att de olika momenten vid linan identifierades samt bestämdes.
Därefter inleddes en tidsstudie och ett antal mätningar gjordes för vartdera momentet.
Tidsmätningarna genomfördes enligt nollställnings-metoden, se kapitel 2.1. Utifrån de första mätningarna som gjordes bestämdes ett ungefärligt värde för antalet replikat som behövdes för varje moment, detta enligt kapitel 2.2.3. Mätningarna för de olika momenten slutfördes sedan så långt som var möjligt. För vissa moment var det dock nödvändigt att släppa tidsstudien trots att det beräknade antalet replikat ej hade uppnåtts. Detta var nödvändigt då dessa moment inträffade så pass sällan och eftersom det fanns en begränsning i tid för projektet
För att få statistik över antal plåt i varje kolli samt hur många kolli som lastas på varje vagn observerades och noterades antalet för varje vagn som ankom till linan under
datainsamlingsperioden, vilken utfördes 070907 till 071121.
Information om hur stor andel av plåtarna som repsvetsas behövdes även. Här fanns statistik tillgänglig över dels antal tillverkade plåtar dels antal repsvetsade plåtar per skift. Denna information kunde användas till projektet.
Det gjordes även en studie över produktionsstopp och störningar i plasman och lasern.
Maskinerna observerades i totalt 12 timmar fördelat över tre dagar och alla stopp som
inträffade antecknades. Detta gjordes för att få data för att kunna ta fram MTBF (Mean Time Between Failure) till simuleringen över produktionsmomentet.
Övriga uppgifter som användes under projektet togs fram med hjälp av de observationer av arbetet som gjordes i samband med tidsstudien samt diverse ostrukturerade intervjuer med anställda vid linan. Under den tid som tidstudien genomfördes (070907 – 071121) gavs möjlighet till många timmars studerande av maskiner och arbetssätt vid linan, vilket medförde en större förståelse för det arbete som utfördes där.
– METOD OCH GENOMFÖRANDE-
___________________________________________________________________________
3.3 Statistisk analys
Med hjälp av programmet Statgraphics kunde den insamlade datan passas till rätt fördelning.
Data om tider och antal plåt lades in i programmet varvid test utfördes enligt kapitel 2.2.4.
Resultaten från testerna samt de av programmet plotade graferna analyserades och utifrån dem valdes den mest lämpade fördelningen för varje mätpunkts insamlade värden.
3.4 OEE
OEE-värden beräknades för plasmaskärningen samt laserhybridsvetsningen. För att kunna beräkna ett OEE-värde användes den data som insamlats vad gäller stoppstatistik samt antal kasserade och repade plåtar. Först analyserades datan och den totala stopptiden räknades fram. Utifrån detta kunde man sedan få fram tidstillgänglighteten.
Anläggningutnyttjandet togs fram genom att det minsta uppmätta värdet för cykeltiden vid injusteringen till svetsen samt medeltiden hos övriga moment användes. Detta multiplicerades sedan med antalet producerade plåtar och dividerades med tillgänglig operativ tid.
Vad gäller kvalitetsutbytet så fanns det statistik över antalet repsvetsade plåtar. Repsvetsning av en plåt sades vara ett omarbete, därför definierades en plåt som inte godkänns i avsyningen efter lasern som en defekt produkt. I plasmaskärningen sker ej så mycket felbearbetning att plåtar behöver kasseras.
3.5 Simulering
För att simulera flödet vid svetslinan användes programvaran Simul8. Innan modelleringen inleddes togs först den konceptuella modellen fram enligt kapitel 2.3.1. En översiktlig modell över linan skissades upp först för att få en bättre överblick för linans uppbyggnad innan avsnittet modellerades i Simul8. För att verifiera modellen gjordes en deterministisk
modellering av momentet. Det innebär att alla tider som lades in var fasta och inte från någon fördelning. Detta gjordes för att först verkligen se att produkterna gick rätt vägar, samlades ihop på rätt sätt osv. innan modellen blev mer komplex med fördelade tider. Därefter lades de fördelningar över produktionstider mm. in, vilka togs fram enligt kapitel 3.3. För att
säkerställa modellens överensstämmande med verkligheten verifierades och validerades den innan experiment kunde påbörjas.
När modellen ansågs vara valid och stämma tillräckligt bra överens med verkligheten inleddes experimenteringen där ett antal olika test utfördes. Mer om testen finns att läsa i kapitel 6.3.
3.6 Förslag på åtgärder
Utifrån de resultat som tagits fram genom observation, simulering och
effektivitetsberäkningar identifierades de avsnitt i produktionen där förbättringar behövs.
Resultaten från simuleringen samt från observationer och intervjuer gav en bild över vad som man behöver uppnå och förbättra för att nå produktionsmålet. Detta formulerades till en sammanställning över vad som bör åtgärdas vid linan för att klara att höja produktionen, men
ändå ha en säker arbetsmiljö för de anställda.
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
4 Nuläge
I detta kapitel beskrivs först det arbete och den verksamhet som idag sker vid linan. Därefter analyseras nuläget och de problemområden som identifierats framställs.
___________________________________________________________________________
4.1 Nulägesbeskrivning 4.1.1 Produkten
Vid svetslinan svetsas plåt av höghållfast stål av olika kvaliteter ihop i en laserhybridsvets.
Plåtarna används sedan vid tillverkning av lastbilsflak, malmvagnar etc. Det finns en
begränsning för hur breda plåtar som kan valsas i valsverken. I och med sammansvetsning av plåt med laserhybridsvetsning ges en svetsfog med hög hållfasthet och man kan erhålla plåt som har en bredd på upp till tre meter.
De plåtar som ankommer till linan ska svetsas ihop två och två längs ena långsidan. Plåtarna varierar i storlek. De kan vara upp till 3×8 meter stora och ha en tjocklek på 2-8 mm.
4.1.2 Svetslinan
Svetslinan består av tre stationer; plasmaskärning, laserhybridsvetsning samt en
packningsstation. Figur 8 visar en ritning över linan med de tre momenten markerade samt flödesriktningen inritad. Mellan stationerna transporteras plåtar via rullbanor. Vid svetslinan arbetar tre operatörer varje skift, en på varje station. Vid linan arbetar dessutom arbetsledare samt truckförare. Skiftgången är normalt tvåskift och arbetstiderna är då 06.00 till 14.45 respektive 14.45 till 23.00. Vid arbetstoppar och liknande situationer har dock skiftgången tillfälligt ändrats till treskift.
Plåt in
Plåt ut Svetsning
Skärning
Packning
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Figur 9 visar ett flödesschema över svetslinan, med mer detaljerad redogörelse för de delmoment som utförs. Tillverkningen vid linan startar när plåtar från kunden ankommer.
Svetsningen av plåtar är legotillverkning, det skickas till Duroc för ihopsvetsning och skickas sedan tillbaks till kund. Produkterna ägs med andra ord hela tiden av kunden. Det material som Duroc tillhandahåller är i vissa fall emballagematerialet, ibland är det kunden som tillhandahåller även detta.
Figur 9 Flödesschema över svetslinan.
Plasma - skärning
Svetsning
Material ut
Avsyning
Rep.svets Packning och bandning Uppackning
Vagnsbyte
Truck Travers
Travers Travers/
truck Truck
Material in
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
4.1.3 Plasmaskärning
En ritning över skärmomentet ses i Figur 10.
Figur 10. Ritning över skärmomentet.
För att få ett bra resultat vid hopsvetsning av plåtarna måste kanterna vara så pass skarpa så att de kan passas intill varandra med tillräckligt stor noggrannhet. Plåtarna som ankommer till linan har en litet rundad kant och måste därför skäras till innan de kan svetsas. För att erhålla en tillräckligt skarp kant skärs plåtarna med hjälp av plasmaskärning.
Vid skärning med plasmaskärningsmetoden utnyttjar man en ljusbåge som bildas mellan en elektrod, vilken fungerar som en minuspol, och arbetsstycket. Materialet som ska skäras måste därför vara elektriskt ledande. Den elektriska ljusbågen koncentreras genom att den omges av en dysa fylld med kylvatten, se Figur 11. Genom dysan strömmar även plasmagas.
Plasmagasen är en gas som innehåller positiva joner och negativa elektroner, vilket medför att den kan leda ström. Gasens uppgift är att hålla en mycket hög temperatur och blåsa bort det smälta materialet från snittet under skärningen. Vid skärningen avges strålning i form av värme och ljus. Det bildas även rök och gaser som måste ledas bort (Svetskommissionen 2007).
Figur 11. Plasmaskärning (www.svets.se).
Plåt ankommer på järnvägsvagn.
Inbana
Mot svetsen Travers för lyft av
plåt till inbana
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Plåtar ankommer till linan i kollin av varierande storlek lastade på järnvägsvagnar. När en järnvägsvagn anländer till plasmaskärningen står ofta den föregående tomma vagnen kvar vid skärmaskinen. Denna vagn måste då lyftas upp med hjälp av en travers för att den nya vagnen ska kunna komma fram. Vagnen lyfts genom att remmar dras runt om vagnen på utsidan om hjulen se Figur 12. När den nya vagnen är på plats kan den gamla vagnen sättas ned bakom denna och knuffas ut med en truck.
Figur 12. T.v. vagn med plåt som ska svetsas och t.h. vagn framför inbanan till skärningen (Foto:
Wilander).
Vagnen står nu framför skärmaskinen och plåtkollina måste packas upp innan plåten kan lyftas över till plasman. Plåten är dels bandad med metallband runt varje hög med plåt, men de är ofta även bandade med nylonband runt kantskydd och de strön som ligger mellan varje kolli. Kantskydden återanvänds sedan vid packning av de färdigsvetsade plåtarna.
När plåten är uppackad lyfts den en i taget med hjälp av en travers upp på inbanan. Därefter körs en plåt fram till skärmaskinen och rättas in. Plåtarna ska skäras på motstående kant, så att de sedan kan svetsas ihop två och två. Därför måste varannan plåt köras igenom maskinen och sedan backas tillbaks så att den andra kanten kommer mot. Skärningen sker i tre steg. Först åker borstar över kanten för att rengöra den. Därefter skärs plåten, slutligen sker ännu en borstning av kanten. Efter skärningen åker plåten upp på ett rullband utan drivning. Innan plåten transporteras vidare mot lasern ska den skurna kanten kontrolleras manuellt, vilket sker när plåten ligger still på detta band. Eventuellt behöver kanten filas till eller fräsas med ett handverktyg. När kanten anses vara tillräckligt bra dras plåten för hand upp på inbanan mot lasern.
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
4.1.4 Laserhybridsvetsning
Efter plasmaskärningen ska plåtarna svetsas och förs via rullbanan mot laserhybridsvetsen.
Laserhybridsvetsning innebär att man kombinerar lasersvetsning med MIG/MAG-svetsning i samma process.
Lasersvetsning används idag vid operationer som kräver höga svetshastigheter, liten
värmepåverkan eller vid svåråtkomliga geometrier (Svetskommissionen 2007). MIG/MAG- svetsningen är som mest utbredd när det rör sig om sammanfogning av metaller då både tjockleken på materialet och spaltbredden kan vara relativt stor. Tabell 1 visar på vilka fördelar och nackdelar de olika svetsteknikerna har.
Tabell 1. Fördelar och nackdelar med Laser- respektive MIG/MAG- och Laserhybridsvetsning.
Laser MIG/MAG Laserhybrid
Fördelar Nackdelar Fördelar Nackdelar Fördelar Nackdelar + Snabb - Stora
noggrannhets- krav
+ Överbrygger spalter
- Långsam + Snabb - Dyr investering + Djup
inträngning
- Dyr investering + Låg investering - Breda svetsar
+ Djup inträngning
- Fler svets- parametrar + Liten
deformation
- Stor deformation
+ Liten deformation
- Minskad åtkomst + Överbrygger
spalter
I laserhybridsvetsning kombineras laseroptiken och MIG-pistolen till en enhet och energi från båda källorna verkar i smältan. Man kan därmed erhålla fördelarna från båda metoderna vilket ger en ökad svetshastighet, svetsdjup samt att stora spalter kan överbryggas (Trumpf maskin AB, 2005).
Parametrar som påverkar svetsresultatet är bl.a. hur svetspistolen är positionerad, t ex.
avståndet i längdriktningen mellan tråd och laserstråle, vinkeln mellan arbetsstycke och svetspistol samt avståndet mellan MIG-pistolens munstycke och det s.k. trådutsticket - s, som kan ses i Figur 14.
Figur 14. Parametrar vid laserhybridsvetsning (Kaplan, 2003).
Storleken på svetströmmen och spänningen har också en inverkan på resultatet liksom sammansättningen på processgasen. (Svelas, 2002).
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Laserhybridsvetsning kan utföras både med en Nd-YAG eller en CO2 –laser. Eftersom Nd- YAG lasern har en kortare våglängd kan den ledas via fiberoptik från laser till svets, medan CO2 behöver ledas med hjälp av speglar. På Duroc används en av Europas största
industrilasrar, en 20 kW CO2-laser.
Innan svetsningen delas rullbanan så att varannan plåt anländer till svetsen från motsatt håll, se Figur 15, och åker in med den kant som ska svetsas först. Plåtarna lyfts in mot svetsen från högersidan, sett från plasman, med hjälp av lyftarmar med magneter vilka drar över plåten från rullbanan. Från andra sidan dras plåten in med hjälp av en griparm som sitter på en skena, vilken löper ovanför rullbanan.
Figur 15. Ritning över svetsmomentet.
När plåten har tagits in till svetsen måste den justeras rätt så att skarven emellan ligger rätt i förhållande till svetspunkten samt att de båda plåtarna ligger helt plant. Om de inte gör det så slås de rätt med hammare som sitter i banans underkant. Operatören kan även behöva slå till plåten manuellt för att justera till den. Operatören kontrollerar sedan så att svetsfogen hamnar rätt och när allt ser bra ut kan man börja svetsa. När plåtarna är ihopsvetsade matas de ut på en rullbana och transporteras till packningen.
Rullbana från skärningen.
Varannan plåt åker till höger eller till vänster
Utbana, mot packningen
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
4.1.5 Packning och avsyning
I Packningsstationen, vilken kan ses i Figur 16, utförs tre olika moment. Avsyning av plåten, repsvetsning av icke godkända plåtar, samt packning av plåt.
Figur 16. Ritning över packningen.
Under rullbanan på väg till packningsstationen sitter det en kamera så att plåten kan avsynas från undersidan. Svetsfogen blir för det mesta bra på ovansidan av plåten. Men emellanåt kan den få defekter som måste åtgärdas på undersidan. Avsyningsstationen består av en skärm där operatören kan kontrollera fogen medan plåten transporteras på rullbanan, se Figur 17.
Figur 17. Avsyningsstationen (Foto: Wilander)
Svetsoperatören har ingen möjlighet att själv kontrollera svetsfogens undersida efter
svetsningen utan packningsoperatören kontaktas via radio efter plåten har blivit avsynad för att återkoppling om svetsresultatet ska ges.
Om fogen ser bra ut lyfts plåten direkt till ett packbord. Annars lyfts den upp på en hög ställning så att fogen kan avsynas närmare underifrån samt om så behövs svetsas till manuellt, dvs. repsvetsas. Repsvetsningen sker med plåten liggande kvar uppe på denna ställning så att undersidan av plåten, vilken ska svetsas, hamnar ovanför operatören.
Avsyning
Packningsbord Repsvetsning
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Figur 18. Plåt lyfts till ställning för repsvetsning (t.v.) samt till packningsbordet (t.h.) (Foto: Wilander).
När fogen har rättats till och ser bättre ut lyfts plåten med travers till packbordet, se Figur 18.
När ett visst antal plåt har lagts i hög, vilket varierar med kund och på vilket sätt plåtarna sedan ska fraktas, packas plåtkollit med papper runt om. Papperet dras ut från de rullar som syns i förgrunden i Figur 18 och över packningsbordet. Kantskydd läggs på och sedan bandas kollina med en manuell bandmaskin, se Figur 19 och Figur 20.
Figur 19. Packning av plåt (Foto: Wilander).
Figur 20. Ditläggande av kantskydd (t.v.) samt bandning(t.h.) (Foto: Wilander).
Vid bandning och packning av plåt får operatören i packningen oftast hjälp av en andra
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Innan plåtarna har packats lyfts de i traversen med ett vakuumlyftverktyg. När plåtarna har papper runt om så går inte det utan man måste lyfta av verktyget och istället fästa remmar i traversens krokar. Dessa remmar träs sedan under varje kolli, mellan ströna, och kollina lyfts sedan upp och läggs i hög på en järnvägsvagn.
4.1.6 Allmänt
Bredvid rullbanan från plasman in till svetsningen sitter en informationstavla. På denna tavla ges information om sådant som inkommande ordrar, produktionsresultat osv. Här skrivs även upp exempelvis när byte av gastuber har skett så att detta ska kunna kontrolleras.
Man för statistik över antalet svetsade plåtar per skift. Målet är att medelvärdet för en vecka ska nå över trettio stycken plåtar per skift. I bilaga 3 kan diagram över antal svetsade samt repsvetsade plåtar under mätperioden ses. Under större delen av projekttiden har man legat mellan 15 till 20 plåtar per skift. I början av projektet låg till och med snittet ett tag under 15 plåtar per skift. En bit in i projektet skedde även ett haveri så att väldigt få plåtar tillverkades under en period. Under den senare delen av projektet har dock produktionen ökat och nästan nått ett medel på 25 plåtar per skift. Om perioden precis efter haveriet räknas bort och endast den period då mätning av tider skedde tas med, hamnar medlet för svetsade plåtar under perioden på ca 18,6 plåtar per skift.
Möten om lasern hålls veckovis med ansvariga personer, där även laseroperatören medverkar.
Man arbetar mycket med att försöka minska stoppen i lasern, då det har varit en del haverier och störningar där.
Man har påbörjat ett arbete med förebyggande underhåll. Ett underhållssytem har funnits i bruk sedan december 2006. Det är dock inte komplett utan det återstår delar att lägga in. Ett exempel är rutiner för det förebyggande underhållet. Endast större åtgärder planeras,
fortfarande saknas de där mindre förebyggande åtgärderna som ska ske ofta. Det förebyggande underhåll som sker, sker oftast på operatörernas eget initiativ.
Ett Lean-projekt har påbörjats på Duroc. Projektet är än så länge precis i startgroparna, men det finns en plan för att fortsätta detta arbete för hela företaget.
4.2 Nulägesanalys
Varje moment vid linan har delats upp i olika mätpunkter, bla för att möjliggöra en korrekt tidsstudie. För de tre momenten nedan presenteras respektive mätpunkter. För varje moment tas också upp problemområden och brister som har uppmärksammats.
4.2.1 Plasmaskärning
Vid plasmaskärningen identifierades tre olika moment, enligt Tabell 2.
Tabell 2. Mätpunkter vid plasman.
Mätpunkt Start Stopp
1: Byte vagn Framkörning travers Travers tillbaka vid packning 2: Uppackning kolli Uppackning inleds Ny plåt kan lyftas till inbanan 3: Skärning av plåt Plåt lyfts upp på inbanan Plåt har dragits upp på rullbanan
Det första momentet i skärningen, att få bort den tomma järnvägsvagnen framför inbanan och
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
upp järnvägsvagnen. Traversen vid skärningen klarar inte ett sådant lyft. För att kunna få förbi den nya vagnen så måste den gamla vagnen som hänger i traversen dras åt sidan och enda hållet som det går att dra den åt är över inbanan på skärmaskinen. Då vagnen endast hänger i remmar som bara är dragna runt ytterkanterna, dvs. det finns inget stopp mot sidorna för dessa, innebär detta en väldigt stor risk både för personskada och skada på utrustning. Enligt Arbetsmiljöverket (AFS 2006:6) ska last som lyfts dels vara säkrad så att den ej kan röra sig oavsiktligt, samt aldrig lämnas utan övervakning. Dessa punkter uppfylls inte här.
Tidigare behövde plåtar dras upp manuellt från utbanan i skärningen till inbanan mot lasern.
Det har dock skett förändringar kring linan under projektets gång. Till exempel så har automatik installerats på utbanan för att föra plåtar upp på rullbanan. Dessutom så har säkerhetsgrindar satts upp runt om hela plasmaskärningen. Plåt måste däremot fortfarande dras manuellt upp på rullbanan mot lasern. Det innebär dock att momentet att dra plåten inte är lika påfrestande för kroppen som det tidigare har varit.
Det är viktigt att tömning av plåtrester ur maskinen sker regelbundet. Om detta inte sker kan plåten fastna vid in- och utmatning. Tömning sker från kortsidan av maskinen, men det har hänt att man har missat att tömma maskinen så att plåten fastnar. Då måste tömning av rester ibland ske från ovansidan vilket innebär klättring på maskinen samt att de långa metallbitarna är otympliga att hantera och lätt kan sprätta iväg.
Kapning av plåtresterna sker på golvet. Det ger en dålig arbetsställning samt att det innebär säkerhetsrisker vid användning av handverktygen sittandes på knä på golvet. En viktig arbetsmiljöförbättring skulle vara att få upp momentet från golvet. Problemet är att resterna väger så pass mycket att de inte kan lyftas upp för hand upp på exempelvis ett bord. I nuläget skulle det i sådana fall krävas en travers för att lyfta dem, vilket innebär ett extra
arbetsmoment.
4.2.2 Laserhybridsvetsning
De moment som svetsningen uppdelades i kan ses i Tabell 3.
Tabell 3. Mätpunkter vid lasern.
Mätpunkt Start Stopp
4: Inmating och justering Plåt körs in från rullbanan Svetsning påbörjas
5: Svetsning och utmatning Svetsning inleds Plåt har matats ut på rullbanan
Den laser som används vid laserhybridsvetsningen är ursprungligen en forskningslaser från universitetet och är då inte helt anpassad för att vara i produktion. Det märks genom att man inte helt har kontroll över inställningar för att få ett optimalt svetsresultat. Det är i nuläget inte heller en helt systematisk process att optimera svetsresultatet.
Det är ofta problem vid in- och utmatning av plåt vid lasern. Magneterna i banorna får inte alltid fäste och plåten kommer ibland snett in mot banan. Den arm som sitter ovanför banan vid utmatningen krånglar ofta och fastnar på tillbakavägen så att operatören får gå och hämta den.
-FRAMTID-
___________________________________________________________________________
Operatören ser inte själv hela resultatet av det arbete han utför. Avsyningen av svetsfogens undersida sker i efterföljande station och kommuniceras till laseroperatören via radio. Detta sker dock med en fördröjning efter det att plåten är färdigsvetsad och nästföljande plåt har ofta påbörjats. Ibland vill operatören få reda på direkt hur resultatet blev, och går då själv iväg till avsyningsstationen. Detta innebär ett stopp i produktionen.
4.2.3 Packning och avsyning
Vid packningsstationen identifierades det största antalet olika moment, sju stycken enligt Tabell 4. Flera av momenten var dessutom sådana att de bara inträffade någon enstaka gång per skift vilket medförde att de inte kunde studeras lika frekvent.
Tabell 4. Mätpunkter vid packningen.
Mätpunkt Start Stopp
6: Avsyning Start avsyning Plåt färdigsynad
7: Lyft av plåt Travers börjar köras Travers redo att hämta ny plåt 8: Repsvetsning Travers börjar köras Travers redo att hämta ny plåt 9: Förberedning av nytt kolli Förberedning inleds Klart för ditlägg av plåt
10: Packning av kolli Packning inleds Kollit färdigpackat
11: Lyft av kolli Travers körts fram Redo att hämta nytt 12: Lyftverktyg av/på Verktygsbyte inleds Travers klar att använda
Det är stor skillnad i arbetssätt mellan olika operatörer i packningen, vilket även ger skillnader i cykeltid. Exempel på detta är dels packning av plåten samt lyft av den färdigpackade plåten, där varje operatör har sin egen teknik.
Den störning som uppkommer i packningsstationen är problem med lyftverktyget till traversen. Om plåten är lite böjd blir det problem för kopporna att få fäste. Ibland måste operatören stå och trycka plåten åt rätt håll för att kopporna ska få ett grepp.
Vid repsvetsning ligger plåten på ett sådant sätt att operatören har svetsfogen rakt ovanför sig.
Detta innebär en påfrestande arbetsställning där nacken böjs bakåt och armarna är högt lyfta.
Operatörerna har klagat över nackont på grund av detta arbetsmoment. Ibland använder de sig av en annan arbetsställning genom att lägga plåten på rullbanan istället. Då måste operatören ställa sig på knä ovanpå plåten för att komma tillräckligt nära svetsfogen. Detta ger en väldigt ihopkrupen arbetställning, vilken inte heller är optimal. Vid något enstaka tillfälle, då plåten behöver repas under en längre tid, har även en tredje metod observerats. Plåten har då ställts på högkant lutad mot exempelvis en järnvägsvagn. Detta sätt innebär dock ett extra moment eftersom plåten måste vändas.
Arbetshöjden vid packningen är inte optimal. Packningsbordet blir väldigt högt, även för längre personer, så fort där ligger ett par kollin på hög. Det kan ses i Figur 20, att arbetet sker i brösthöjd, trots att där enbart ligger tre kollin på hög. Enligt AFS 1998:1, se bilaga 1, bör arbete ske i armbågshöjd.
Även den arbetsställning som uppkommer vid utdragandet av papper över packningsbordet är skadlig. Detta är även väldigt krångligt att utföra för en ensam operatör och en hel del olika varianter för att lösa detta problem har iakttagits då operatören har varit tvungen att klara att dra ut papper själv, till exempel klättring upp på packningsbordet klivandes över plåten.
Svårigheten med momentet är att papperet måste hållas upp över bordet samtidigt som det
