ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2016/31-SE
Examensarbete 15 hp Juni 2016
Långgodshantering
Hur långgods kan hanteras och placeras i en hissautomat
Carl Sivertsson
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536 751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Handling long goods - How long goods can be handled and placed in a vertical lift module
Carl Sivertsson
This thesis has been conducted at Bosch Rexroth’s hydraulics plant in Älvsjö at the section StoP/MFG during a time period of ten weeks. The assignment has been an investigative work connected to an investment project, where a vertical lift module used for long goods, have been purchased for the plant.
Bosch Rexroth has a make-to-order approach when they manufacture their hydraulic cylinders, in other words, the hydraulic cylinders are not made to stock for later sales. By having a make-to-stock supply chain, there are a lot of variation between the different manufactured cylinder types. To respond quickly to the customer needs, a large stock level of different goods must be kept.
The manufacturing plant has for some time had some problems regarding the handling of goods with lack of storage space, faulty goods picking and unsafe lifting procedures. These problem became significantly more noticeable when a new material for piston rods got introduced at the plant. To reduce the area on which stock are kept and lower the amount of faulty goods picking, the plant invested in a vertical lift module.
This thesis describes a solution proposal in which large amounts of Bosch Rexroth’s long goods are placed in the vertical lift module. Instead of focusing on a fast handling, the solution focuses on a placement in which it is difficult to make picking errors and adding goods to the wrong place. The lifting tools presented are easy to use and will be a safe alternative for lifting goods.
ISRN UTH-INGUTB-EX-M-2016/31-SE Examinator: Claes Aldman
Ämnesgranskare: Lars Degerman Handledare: Peter Karlsson
I
Sammanfattning
Denna rapport beskriver ett examensarbete som utförts på Bosch Rexroths hydrauliktillverkningsverkstad i Älvsjö, på avdelningen StoP/MFG, under en tio veckors tid. Uppgiften har varit ett utredningsarbete kopplat till ett
investeringsprojekt där en hissautomat för långgods inköpts till verkstaden.
Bosch Rexroth tillverkar hydraulikcylindrar efter kundorder, det vill säga, de tillverkar inte hydraulikcylindrar som läggs på ett lager för senare försäljning.
Genom att ha en kundorderstyrd tillverkningsprocess är variationen av tillverkade cylindertyper stora, vilket leder till att ett stort godslager behövs för att snabbt kunna svara på behoven.
Verkstaden har en tid tillbaka haft vissa problem angående godshanteringen med bristande lageryta, felplockning och osäkra lyft. Speciellt påtagligt har dessa problem blivit då det infördes ett nytt kolvstångsmaterial till verkstaden. För att minska antalet lagerplatser och få bukt på felplockningarna investerade verkstaden i en hissautomat för långgods.
Arbetet innefattar främst en analys över verkstadens materialflöde. Analysen ligger som grund till ett lösningsförslag över en optimal placering av gods i de kassetter där långgodset lagras i hissautomaten. Lösningsförslaget ska minska antalet lagerplatser, minska antalet felplock och över lag öka effektiviteten på godshanteringen . Utöver detta undersöks olika typer av lyftverktyg som med hjälp av travers kan användas för att lyfta i och ur godset ur kassetterna och lyfta godset till närliggande kapmaskiner där godsen kan kapas. Lyftsäkerhet och ergonomi ska på det viset förbättras för den person som hanterar godset.
I denna rapport presenteras ett lösningsförslag där en stor del av verkstadens gods placerats i hissautomaten. Istället för att fokusera på en snabb hantering har det i lösningsförslaget presenteras en placering där det ska vara svårt att göra felplock och lägga gods på fel ställe. Lyftverktygen som presenteras är lätta att använda och ska på säkrast vis kunna lyfta och förflytta godset.
Nyckelord: Produktionsplanering, Lagerplanering, Materialhantering,
Godshantering, Hissautomat, Optimering, Långgods, Placering, Staplingsteknik, Felplock, Lyft, Lyftverktyg.
II
Förord
Detta är ett examensarbete inom högskoleingenjörsprogrammet i maskinteknik vid Uppsala Universitet. Studien har utförts på Bosch Rexroths
hydrauliktillverkningsverkstad i Älvsjö på avdelningen StoP/MFG med inriktning på produktionsplanering. I studien har en undersökning gjorts om hur långgods kan bli placerat i en hissautomat med syftet att minska antalet lagerplatser och effektivisera godshanteringen.
Jag vill rikta ett stort tack till min handledare Peter Karlsson på Bosch Rexroth StoP/MFG som trots sitt fullpackade schema och hetsiga arbetstempo, funnit tid att hjälpa och vägleda mig genom arbetet.
Jag vill även tacka Conny, Thomas, Emilio, Martin och dem andra på StoP/MFG som har hjälpt mig med informationsframtagning och gett mig synpunkter när det kört fast i arbetet.
Jag vill rikta tack till min ämnesgranskare Lars Degerman som gett mig möjligheter att göra ett så bra arbete som möjlig.
Jag vill säga tack till mina nära och kära som stöttat mig under hela arbetet och slutligen vill jag tacka Jessica. Utan dig skulle inget av det här varit möjligt.
Uppsala, Juni 2016 Carl Sivertsson
III
Innehållsförteckning
1. Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Problembeskrivning ... 2
1.2.1 Det nya kolvstångsmaterialet ... 2
1.2.2 Svårigheter vid plock och felplacering ... 2
1.3 Uppgiftsbeskrivning och syfte ... 3
1.4 Avgränsningar ... 3
1.5 Metodik ... 4
1.5.1 Förstudie ... 4
1.5.2 Informationsinsamling ... 4
1.5.3 A-B-C-Analys ... 5
1.5.4 Dataanalys ... 5
1.5.5 Kravspecifikation ... 5
1.5.6 Pughmatris ... 6
2. Teori ... 7
2.1 Förvaringsmetoder ... 7
2.1.1 Pallställage ... 7
2.1.2 Grenställ ... 8
2.1.3 Automatlager ... 9
Karusell- och paternosterlager ... 9
Hissautomater ... 10
2.2 Placeringsprinciper ... 11
2.2.1 Produktroteringsprincipen ... 11
2.2.2 Plockpositionsprincipen1 ... 12
2.2.3 Familjegruppsprincipen... 12
2.2.4 Popularitetsprincipen ... 12
2.3 Lyft ... 12
2.3.1 Belastningsergonomi ... 13
2.3.2 Lyftverktyg ... 13
Bandslingor ... 14
Lyftmagneter ... 14
Lyftsax ... 16
Lyftok ... 17
3. Förstudie ...18
3.1 Verksamheten ... 18
3.2 Långgodset ... 19
3.2.1 Kolvstängerna ... 19
3.2.2 Rören ... 19
3.2.3 Maxlager ... 19
3.3 Staplingstekniker ... 20
3.3.1 Kolumn ... 20
IV
3.3.2 Rad ... 20
3.3.3 Hexagon ... 21
Metod 1, Hexagonal stapling i kolumner ... 21
Metod 2, Hexagonal stapling i rader ... 23
3.3.4 Stapling med distans ... 25
3.4 Hissautomaten ... 27
3.4.1 Hissautomatens dimensioner och begränsningar. ... 27
3.4.2 Plocktid ... 28
4. Resultat och genomförande ...29
4.1 Informationsinsamling och dataanalys ... 29
4.1.1 Provtryckslista och antalet cylindrar ... 29
4.1.2 A-B-C-Analys ... 30
4.1.3 Staplingsmöjligheter ... 33
4.2 Placering av gods i kassetter ... 34
4.2.1 Inför placeringen ... 34
4.2.2 Placeringsförslag ... 35
Stumpar ... 36
4.3 Lyftverktyg ... 37
4.3.1 Val av lyftverktyg ... 37
4.3.2 Plock med magnetlyft ... 39
4.3.3 Sammanfattning av lyftverktygsvalet ... 40
5. Analys ...41
5.1 Placeringen av gods i kassetter och kassetter i hissautomat ... 41
5.1.1 Placeringsförslaget ... 41
5.1.2 Staplingsteknik ... 41
5.1.3 Stumpar ... 42
5.1.4 Andra placeringsmöjligheter ... 42
Placering efter plockpositionsprincipen ... 42
Placering efter minst frekvent förbrukade gods ... 43
5.2 Lyftverktyg ... 43
5.2.1 Bandslinga ... 43
5.2.2 Lyftmagneten ... 43
5.2.3 Lyftsax ... 44
6. Slutsats ...45
6.1 Placering av godsen ... 45
6.1.1 Placeringsförslaget ... 45
6.1.2 Följder av placeringsförslaget ... 45
6.2 Lyftverktyg ... 46
6.2.1 Lyft med bandslinga ... 46
6.2.2 Lyft med lyftmagnet ... 46
6.2.3 Följder från val av lyftverktyg ... 47
6.3 Rekommendationer ... 47
V
7. Rekommendationer till fortsatt arbete ...48
8. Referenser ...49
8.1 Litteratur ... 49
8.2 Tidskriftsartiklar ... 49
8.3 Elektroniska referenser ... 50
8.4 Figurer och tabeller... 50
Bilagor ...52
Figurförteckning
Figur 1.1 Paretokurva, 20% av populationen står för 80% av inverkan.
Figur 1.2 Pughmatrisen är ett hjälpmedel för att värdera olika koncept (Per Blomqvist, 2012).
Figur 2.1 Pallställaget är den mest använda lagringsmetoden.
Figur 2.2 Grenstället är mest förekommande vid lagring av långgods.
Figur 2.3 Paternosterverket är en platseffektiv lagringsmetod som främst används för att lagra många och små artiklar.
Figur 2.4 Hissautomaten kan användas för att lagra långgods (Kardex Remstar, 2016).
Figur 2.5 Objekt som väger mer än 15 kilogram bör inte lyftas upprepade gånger.
Det är även viktigt att arbeta i rätt höjd för att minska belastningen på kroppen (Arbetsmiljöverket, 2012).
Figur 2.6 Bandslingor är band som klarar av att lyfta tunga objekt (Gunnebo Industries, 2016).
Figur 2.7 Lyftmagneter finns i flera olika storlekar (Walmag Magnetics, 2016).
Figur 2.8 Lyftmagnetens lyftkraft minskar då godstjockleken minskar (Pacific Hoists, 2016).
Figur 2.9 Lyftmagnetens lyftkraft minskar då godstjockleken minskar (Tecnomagnete, 2016).
Figur 2.10 Exempel på hur lyftkraften minskar vid större avstånd mellan lyftmagnet och lyftobjekt. (Tecnomagnete, 2016).
Figur 2.11 Lyftsaxen griper tag runt om objektet på grund av hävstångseffekten (Arbetarskyddsförvaltningen, 2008).
VI
Figur 2.12 Ett lyftok möjliggör användning med flera lyftverktyg (Tecnomagnete, 2016).
Figur 3.1 Bosch Rexroths verkstadslayout.
Figur 3.2 Gods staplade i kolumner (till vänster) och gods lagda på rad (till höger).
Figur 3.3 Gods kan staplas tätt i kolumner vilket skapar ett hexagonalt mönster.
Figur 3.4 Bredden mellan två kolumner då godset blivit hexagonalt staplat i kolumner.
Figur 3.5 Gods kan staplas tätt i rader vilket skapar ett hexagonalt mönster.
Figur 3.6 Gods kan staplas med distanser mellan sig för att skapa utrymme runtom godsen.
Figur 3.7 Kassettavskiljarens tvärsnitt är sexkantigt.
Figur 3.8 Hissautomatens kassett sedd uppifrån.
Figur 4.1 Olika rör och kolvstånsmatchningar tillverkas mer frekvent.
Figur 4.2 Strax över 20% av godsen står för 80% av den totala årsförbrukningen.
Figur 4.3 Strax under 20% av rör och kolvparen tillverkas står för 80% av hydrauliktillverkningen.
Figur 4.4-5 Med olika staplingstekniker utnyttjas olika mycket yta.
Figur 4.6 Det är viktigt att endast godset som ska plockas rör lyftmagneten vid lyft.
Figur 4.7 Lyftmagneten kan greppa gods i vissa trånga utrymmen.
Tabellförteckning
Tabell 2.1 Tabellen visar hur lyftmagnetens lyftkraft minskar vid lägre godstjocklekar (Lifton Magnets, 2010).
Tabell 4.1 Rör och kolvstänger kan paras ihop.
Tabell 4.2 De gods som förbrukas mest inom Bosch Rexroths hydrauliktillverkning.
Tabell 4.3 De rör och kolvpar som står för störst del av tillverkningen.
Tabell 4.4 Beroende av antalet i maxlagret och diameter, kan godsen staplas på olika vis. Kolumnerna i den färgade delen av tabellen visar antalet gods i udda kolumner med staplat gods (1, 3, 5…), den andra kolumnen visar antal staplade gods i jämna kolumner med staplat gods.
Tabell 4.5 Förslag över hur de låga kassetterna kan bli fyllda med gods.
Tabell 4.6 Förslag över hur de höga kassetterna kan bli fyllda med gods.
VII
Tabell 4.7 Pughmatrisen användes för att jämföra de olika lyftverktygen.
1
1. Inledning
1.1 Bakgrund
Produktionsledning är ett stort ämne inom vilket flera olika förbättringsfilosofier, arbetssätt och metoder har utvecklas för att möta dem krav som ställs på företagen idag. Den mest välkända av dessa förbättringsfilosofier är Lean Production som kom ur Toyotas produktionssystem Toyota Production System (TPS) (Bergman &
Klefsjö, 2012). Lean Production, eller bara Lean som det kallas, har involveras i flera företags förbättringsarbeten. Lean är en filosofi som handlar om att slöseri finns överallt inom företag. Dessa icke värdeadderande moment, som utgör slöseriet, tillför inte slutkunderna något och ska därför elimineras. Alla processer inom företag, oavsett om det handlar om tillverkningsprocesser, administrativa processer eller marketingprocesser, ger upphov till slöseri. Slöseriet uppstår genom onödiga rörelser och transporter, felproducerade och överproducerade produkter, trasiga maskiner och väntetider samt onödiga lager (Muller, 2011).
Oavsett vilken typ av tillverkningsprocess man talar om, har alla en sak gemensamt.
En tillverkningsprocess förädlar råämnen och andra material på olika sätt för att skapa en produkt. Alla tillverkningsprocesser startar alltså vid materialhanteringen.
Om det blir problem i materialhanteringen leder detta till problem i senare delar av produktionen. Det är därför viktigt att effektivisera materialhanteringen, och för att effektivisera materialhanteringen måste lagerhanteringen förbättras.
Arbetet med att förbättra materialhantering och lagerhanteringen är för många företag en pågående process (Lumsden, 2006). Då konkurrensen ökar från andra företag, kan pressen att göra sina produkter billigare och bättre leda till att de leverantörer av gods som levereras till företaget måste ses över och revideras.
Billigare alternativa gods till produktionen identifieras. Då ett större antal olika gods ska lagras inom företaget minskar lagerytan och problem angående vart och hur materialen ska lagras uppstår.
Det finns flera olika typer av lagerplatser för lagring av gods t.ex. på pallar i pallställage, liggandes i genställ eller placerade i automatlager. Långa gods, så kallade långgods, kan vara svåra att lagra på sådant sätt att materialhanteringen förenklas, med anledningen av dess längd (Rushton et al., 2010). Den vanligaste platsen för att lagra långgods är i grenställ men det finns även vissa typer av hissautomater, eller vertical lift modules (VLM) som de kallas på engelska, som klarar av de stora längderna. En hissautomat tillhör lagertypen automatlager och är en lagringsanordning där en automatisk hissanordning färdas vertikalt för att hämta gods som placerats i hissautomatens olika hyllplan och levererar detta till den mottagare som begärt att få godset.
Denna studie behandlar hur runda långgods av olika diametrar, på ett platseffektivt
2
sätt, kan placeras i en hissautomats kassetter och hur in och utplock av godsen ska ske.
1.2 Problembeskrivning
1.2.1 Det nya kolvstångsmaterialet
Vid Bosch Rexroths hydraulikcylinderstillverkning i Älvsjö, Stockholm, upptäcktes att det mest frekvent använda kolvstångsmaterialet kunde bytas ut till ett material med sämre hållfasthetsegenskaper. Detta kolvstångsmaterial, vilket kunde användas som substitut till flera kolvstänger utan att dessa skulle behöva dimensioneras om, öppnade upp till stora kostnadsbesparingar men det öppnade även upp för en del nya problem.
Bosch Rexroth i Älvsjö använde sig, innan tillkomsten av det nya
kolvstångsmaterialet, av främst tre olika kolvstångsmaterial och med deras redan begränsade lageryta, blev ett fjärde svårt att placera i lagret. Dessutom
kunde långgods av det nya kolvstångsmaterialet endast beställas till en längd på 7,5 meter, till skillnad från dem andra kolvstångs- och rörmaterial som beställdes till en längd på sex meter.
Eftersom kolvstänger i det nya materialet var en och en halv meter längre än det tidigare använda materialet, blev det svårt att placera dessa i dem grenställage som används till förvaring av kolv- och rörmaterial. Hanteringen av det nya materialet i grenställen hade kunnat leda till en större olycka då ett långgods föll från grenstället när en gaffeltruck försökte plocka ut det. För att fortsätta använda sig av detta nya kolvstångsmaterial blev Bosch Rexroth i Älvsjö tvungna till att be
kolvstångsleverantören att kapa alla kolvstänger till en längd på sex meter för att de skulle kunna bli placerade i grenställen. Ett nytt problem uppstod då den 1,5 meter långa bit som blev över efter kapningen blev svår att förvara och planera in i produktionen.
1.2.2 Svårigheter vid plock och felplacering
Ett stort lagerhanteringsproblem vid Bosch Rexroth hydraulikcylindertillverkning i Älvsjö är hur och var långgods ska placeras i verkstaden. Idag placeras långgods på flera olika ställen runt om fabriken på grund av den begränsade lagerytan, vilket gör det svårt för personalen att hitta godsen, även fast det finns någorlunda definierade lagerplatser. Dessutom är det inte ovanligt att godsen läggs tillbaka på fel ställe efter att den kaplängd tillverkningsordern specificerat har kapats.
Ett ytterligare problem vid plock gäller de ”stumpar” som kommer från kapningen och är för korta att placeras tillbaka i grenställen. Dessa stumpar läggs undan på olika ställen och blandas. På grund av denna hantering blir stumparna sällan använda i tillverkningen. Dessutom försvårar dessa stumpar vid inköp av nya gods då det affärssystem som Bosch Rexroth använder sig av för lagerkontroll och
3
orderbekräftelser, mäter lagersaldot i meter och millimeter. Då det i affärssystemet står beskrivet att långgods finns tillgänglig, kan det finnas i form av stumpar som är svåra att implementera in i tillverkningen.
1.3 Uppgiftsbeskrivning och syfte
Med anledning av problemen som beskrivs ovan har Bosch Rexroth i Älvsjö valt att investera i en hissautomat som har möjligheten att förvara långgods i olika diametrar, till en längd upp till sju och en halv meter. Hissautomaten är tänkt att ersätta dem grenställ som används som nuvarande lagerplatser till långgods och förväntas effektivisera materialhanteringen.
Hissautomaten består av ett antal kassetter vilka är staplade på höjd. En
lyftanordning höjs upp till den önskade kassetten, hämtar den och levererar den till mottagaren. För en ökad effektivitet är det därför viktigt att analysera i vilken kassett långodset ska placeras för att verket så snabbt som möjligt ska kunna leverera det till beställaren. Långgods ska ha definierade lagerplatser i verket för att undvika
felplacering dessutom ska resterande ”stumpar” från kapoperationer placeras i kassetterna.
Examensarbetarens uppgifter är att:
• Ge förslag om hur långgods kan placeras i hissautomatens kassetter
• Ge förslag till ett lyftverktyg som ska användas för att lyfta i och ur långgods från kassetterna
Syftet med arbetet är att genom analys av hissautomaten och företagets materialhantering hitta en placering av långgodset som:
• Minskar antalet lagerplatser
• Minskar antalet felplock
• Gör det enklare för plockaren att välja ”stumpar”
Samt genom att undersöka utbudet av och föreslå ett lyftverktyg som:
• Ökar säkerheten vid in- och utplock
• Förbättrar plockarens ergonomi vid in- och utplock
• Förenklar in- och utplock
1.4 Avgränsningar
Inom denna studie kommer långgods som förbrukas inom Bosch Rexroths hydraulikcylindertillverkning att analyseras av examensarbetaren, men endast de gods, rör och kolvstångsmaterial, som har ett cirkulärt tvärsnitt. Detta görs på grund av att de hydraulikcylindrar som tillverkas med rektangulära gods är så pass
lågfrekventa inom produktionen. Studien ska inte ge något förslag angående hur och
4
var gods som inte placeras i hissautomaten kan placeras för att ytterligare förbättra lagerhanteringen. Denna studie fokuserar enbart på placeringen av runt gods i hissautomatens kassetter. Examensarbetaren kommer endast att arbeta med
placeringsförslag med fasta lagerplatser. Att kolla på flytande lagerplaceringar inom kassetterna skulle göra studien allt för komplex.
När ett förslag om lyftverktyg ska tas fram, kommer endast befintliga lyftverktyg som finns på marknaden att behandlas. Inga specialtillverkade verktyg kommer att undersökas.
1.5 Metodik
Arbetsmetodiken inom studien bestod kortfattat av informationsinsamling dataanalyser och konceptval.
1.5.1 Förstudie
För att få en god förståelse av uppgiften och dess omfång, påbörjades studien med en undersökning. Undersökningen bestod av att ta fram teknisk information, studera verksamheten. Detta gjordes genom att diskutera med personal från olika avdelningar inom verksamheten angående vad de ansåg studien skulle leda till och hur en kunde gå tillväga för att lösa uppgiften.
Det som var centralt under förstudien var att samla in information om hissautomaten och vilka gods som var möjliga kandidater att bli placerade i hissautomatens
kassetter.
1.5.2 Informationsinsamling
För att kunna lösa de problem som studien behandlar, samlades olika data och information in. Denna information samlades in genom samtal med leverantörer och anställda inom verksamheten samt genom att studera litteratur och relevanta källor från olika hemsidor.
5
1.5.3 A-B-C-Analys
En typ av analys som gjordes under studien var en så kallad A-B-C-analys. Denna analys bygger på att det finns artiklar som har större inverkan än andra artiklar (Muller, 2011). Denna analys kallas även för Pareto-analys eftersom artiklarnas inverkan ofta fördelar sig efter Paretos lag eller 20/80-regeln som den även kallas (Manzini, 2012).
Runt 20 procent av de artiklarna som studeras visar sig ofta stå för runt 80 procent av inverkan. Det är dessa artiklar som i en A-B-C-analys kallas för ”A-artiklar”.
Ytterligare 15 procent av inverkan kommer från 30 procent av artiklarna. Dessa kallas för ”B-artiklar”. De resterande artiklarna kallas följaktligen för ”C-artiklar”.
Figur 1.1 nedan visar fördelningen ser ut med en paretokurva.
1.5.4 Dataanalys
För att lösa uppgiften behövde en stor del data, om bland annat materialhanteringen samlas in. Den insamlade data har sedan analyseras för att få en blick över hur uppgiften kan lösas och vilka faktorer som inverkar på resultatet. Denna analys gjordes för det mesta med Microsoft Excel.
1.5.5 Kravspecifikation
För att göra ett val angående vilken typ av lyftverktyg som skulle kunna användas för hantering av långgods, gjordes en kravspecifikation. I en kravspecifikation samlas de krav och förväntningar som intressenterna har till den produkt som ska tillverkas eller användas, och översätter dessa förväntningar till produktkrav (Bergman &
Klefsjö, 2012). Denna specifikation används sedan för att göra ett val om vilka produkter eller koncept som är möjliga för uppgiften.
Figur 1.1 Paretokurva, 20% av populationen står för 80% av inverkan.
6
1.5.6 Pughmatris
Efter att kraven som produkten ska uppfylla tagits fram, skall olika koncept eller möjliga produkter som uppfyller kraven identifieras. En metod för att jämföra olika koncept och därigenom hitta den bästa lösningen är en Pughmatris (Bergman och Klefsjö, 2012)
I Pughmatrisen jämförs olika kriterier mellan olika koncept och en referens som blivit utvald bland koncepten. Jämförelsen görs ofta med markeringar så som ett plustecken ifall konceptet är bättre än referensen inom det specifika kriteriet, ett minus tecken om den är sämre och ett S eller nolla om konceptet är likvärdigt referensen inom det specifika kriteriet som jämförs (se figur 1.2)
Figur 1.2 Pughmatrisen är ett hjälpmedel för att värdera olika koncept (Per Blomqvist, 2012).
7
2. Teori
2.1 Förvaringsmetoder
Det finns många olika typer av förvaringsmetoder för gods och artiklar, och många typer av lagerlösningar. Den mest förekommande förvaringsmetoden inom industrin är lagring i pallställage (Lumsden, 2006).
2.1.1 Pallställage
Pallställage är en förvaringskonstruktion som byggts upp med horisontella ribbor på vilka pallar innehållande gods ställs (se figur 2.1).
På grund av dess uppbyggnad med lösa ribbor, kan pallställaget byggas upp efter användarnas specifikationer. Dess höjd beror på takhöjden där ställaget placeras och höjden med vilket den lyftanordning (ofta truck) som används för att plocka pallarna, säkert kan hanteras. Bredden på ställaget beror på hur pallarna placeras då pallarna kan placeras med antingen kort- eller långsidan utåt. Pallarna kan placeras bakom varandra för att kunna bli plockade på varsin sida av ställaget eller för djuplagra de bakomvarande pallarna (Lumsden, 2006) för att då effektivisera lagerytan när det finns säsongsvaror som inte används och kan stuvas undan.
Den största nackdelen med pallställage är att förvaringsmetoden medför låg
volymutnyttjande som i sin tur bidrar till högre lokalkostnader (Lumsden, 2006). Det låga volymutnyttjandet beror till stor del på att förvaringsmetoden kräver tomma
Figur 2.1 Pallställaget är den mest använda lagringsmetoden.
8
transportgångar i vilket truckar kan föras för att plocka pallarna.
Fördelen med lagring i pallställage är främst på grund av tillgänglighet hos godsen i pallarna (Lumsden, 2006). Alla pallarna kan snabbt och enkelt plockas och placeras av truck och är synliga. Detta är speciellt effektiv vid fasta lagerplatser. Utöver tillgängligheten är det en väldig flexibel förvaringsmetod då det är enkelt att styra placeringen och övervaka pallarna.
2.1.2 Grenställ
Grenstället är den mest använda förvaringsmetoden för att lagra långgods (Richards, 2011) Ett grenställ är en förvaringskonstruktion bestående av vertikala stag på vilka grenställsarmar monteras horisontellt eller lätt vinklade uppåt eller nedåt (se figur 2.2) (HSE, 2004). Grenstället kan vara dubbelt eller enkelsidigt; grenställsarmarna kan finnas på två sidor utav grenstället eller placeras utstickande åt ett håll. Vid dubbelsidiga grenställ står grenstället monterad i golvet och vid enkelsidiga är stagen fastmonterade på en vägg. Bredden mellan armarna kan variera och bestäms efter längden på det gods användaren vill lagra på dem. Grenställets höjd är begränsat av takhöjd och lyftanordningens, med vilket långgodset placeras eller hämtas, maximala arbetshöjd.
Figur 2.2 Grenstället är mest förekommande vid lagring av långgods.
9
Fördelen med grenställ är att långa gods lätt kan bli lagrade och att godsen lätt kan bli placerade eller bortlyfta från dem (PSS, 2016). Otympliga gods med udda former kan bli placerade i grenställ.
Även fast volymutnyttjandet blir högt i höjdled, då grenstället kan bli byggt på höjden, är det svårt att optimera volymutnyttjandet. Det kan bli riskabelt att placera gods ovanpå varandra på en rad av grenställsarmar utan att binda ihop dem eftersom godsen då har en chans att trilla av grenstället. Dessutom försvinner enkelheten med vilket gods plockas om de staplas på varandra och om godsen är hopbundna blir det svårt, tidskrävande och osäkert plocka ett enstaka gods (HSE, 2004). Utöver
nackdelen med volymutnyttjandet kan gods deformeras om grenställsarmarna placeras för långt ifrån varandra. Godsen kan då börja svikta nedåt mellan grenställsarmarna.
2.1.3 Automatlager
Ett automatlager är ett samlingsnamn för de typer av förvaringsmetoder där lagret själv hämtar och/eller levererar artiklar efter det att mottagaren begärt att få den.
Dessa lagertyper är ofta en dyr investering men kan både sänka plocktider och antalet felplaceringar (Richards, 2011) (Meller et al., 2004).
Karusell- och paternosterlager
Många och små artiklar kan vara svåra att lagra då dessa lätt placeras på fel ställe, vilket gör artiklarna svåra att hitta. Om artiklarna dessutom är snarlika i utseende, exempelvis små skruvar, blandas dessa artiklar lätt ihop med varandra (Lumsden, 2006).
Karusell- och Paternosterlager är utformade på liknande vis. Båda består av ramar på vilka hyllplan är uppspända. Dessa ramar kan i sin tur rotera på ett sådant sätt att hyllplanen förblir horisontella. Skillnaden mellan karusellagret och paternosterlagret är rotationsaxelns riktning. Ett karusellagers hyllplansinfästning roterar kring en vertikal rotationsaxel, likt en karusell, medan en paternosters roterar kring en horisontell se figur 2.3.
10
Hissautomater
En hissautomat är en lagringsanordning där en automatisk hissanordning färdas för att hämta kassetter som placerats vertikalt i hissautomatens olika hyllplan och
levererar detta till den mottagare som begärt att få den. Med en hissautomat sparas en stor del lageryta på grund av att godsen lagras vertikalt i stället för horisontellt
(Manzini 2012).
Det som begränsar en hissautomats förmåga att lagra gods är godsets dimensioner samt den vikt som hissautomatens kassetter bara klarar av att hålla. De första typerna av hissautomater klarade inte av att hantera tunga vikter (Dukic et al., 2015) men vissa typer av dagens hissautomatkassetter klarar av att hålla gods upp till en vikt på 5000 kilogram och till en längd av 12 meter (se figur 2.4) (Kardex, 2016).
Figur 2.3 Paternosterverket är en platseffektiv lagringsmetod som främst används för att lagra många och små artiklar.
11
2.2 Placeringsprinciper
Det finns ingen generell metod för att bestämma den mest lämpliga placeringen av en artikel på ett lager (Lumsden 2006). För att bestämma en optimal placering bör man istället betrakta dem begränsningar möjliga placeringar ger. Det finns olika principer för hur artiklar förhåller sig till varandra som kan vara användbara vid bestämmandet av lagerutseendet.
2.2.1 Produktroteringsprincipen
Om en artikel kan bli skadat om det ligger för länge eller har något annat tvång på att bli förbrukat inom en viss tid, tillämpas en regel som kallas FIFO (Lumsden
2006:459).
FIFO är en akronym till ”first in, first out” till vilket menas att den artikel som först lades på lagret, är den artikel som först plockas bort. Med denna placeringsprincip måste företagen ha en mer öppen lagerlayout för att möjliggöra att den ”äldsta”
artikeln alltid är plockbar. Annars kommer det att krävas extraarbete vid inleverans då redan lagrade artiklar först måste förflyttas innan nya artiklar lagras, för att möjliggöra att de kan plockas först.
Som motsats till FIFO finns regeln LIFO, som är en akronym till ”last in, first out”.
Då denna regel tillämpas plockas den senaste lagrade artikeln först. Denna
lagringsmetod öppnar upp för ett bättre nyttjande av lagervolymen, men det blir svårt att få tillgång till en specifik artikel.
Figur 2.4 Hissautomaten kan användas för att lagra långgods (Kardex Remstar, 2016).
12
Placeringsmetoden FIFO bör inte misstolkas med produktionsregeln med samma namn. Med den produktionstekniska termen ”first in, first out” menas att de ordar som först anländer till en av de producerande delarna i tillverkningsprocessen är de som bearbetas först (Segerstedt, 1999).
2.2.2 Plockpositionsprincipen1
Gods som ofta plockas samtidigt från lagret, oavsett om det är till samma order eller om det är de mer frekvent plockade gods på lagret, bör dessa gods enligt denna princip placeras så nära varandra som möjligt. Denna placeringsmetod underlättar och effektiviserar utplocket från lager men det finns begränsningar i hur mycket utplocket kan effektiviseras beroende på vart artiklarna placeras på lagret (Lumsden 2006).
2.2.3 Familjegruppsprincipen
Vissa artiklar har liknande egenskaper. Artiklarna kan ha samma dimensioner, färg, hållbarhet eller så behöver artiklarna förvaras i speciella lagringsmiljöer t.ex. av säkerhetsföreskrifter. På grund av detta ”släktskap” hanteras och avverkas artiklarna ofta på samma vis vilket kan göra hanteringen av dessa artiklar mer effektiv.
2.2.4 Popularitetsprincipen
Vissa artiklar i lagret plockas mer frekvent än andra och bör av den anledningen placeras att de enklast kan bli plockade (Lumsden, 2006). För att bestämma vilka artiklar som är ”populärast” kan en A-B-C-analys (se avsnitt 1.5.3) göras med avseende på den egenskap som väljs att vara mest intressant. Det kan som exempel vara med avseende på hur ofta artiklar blir plockade, hur mycket gods som avverkas eller värdet av de gods som ska lagras genererar när de blivit förädlade i
tillverkningsprocessen.
2.3 Lyft
På många arbetsplatser sker olika typer av lyft och varje år sker cirka 700 lyftrelaterande olyckor på grund av osäkra lyftanordningar och fel utförande av lyften (Arbetsmiljöverket, 2016). Arbetsgivaren har det yttersta ansvaret för att arbetsplatsen är säker och ska tillsammans med personal och skyddsombud ta fram lämpliga rutiner för att göra arbetsplatsen så säker som möjlig (Arbetsmiljöverket, 2016).
För att göra arbetsplatsen mer säker är det viktigt att hitta lösningar och verktyg för att underlätta lyftande.
13
2.3.1 Belastningsergonomi
Det finns flera olika råd och föreskrifter för hur objekt kan och får lyftas. Detta eftersom felaktiga lyft kan ge upphov till akuta skador men även belastningsskador.
Det finns flera olika typer av fysisk belastning som kan ge upphov till skador. De typer av belastningar som arbetsgivaren enligt Arbetsmiljöverket (2012) bör identifiera på arbetsplatsen är:
• Enstaka höga belastningar som kan ge upphov till akut överbelastning.
• Upprepade måttliga belastningar som kan ge besvär, speciellt då arbetet utförs under en längre tid.
• Statiskt muskelarbete som kan ge överbelastningsskador då musklerna inte får tid att vila.
• Ensidig belastning då samma typer av muskler utför likartat arbete under en längre till och kan ge förslitningsskador.
• Låg belastning under lång tid vilket kan ge besvär.
För att undvika belastningsskador är det viktigt att arbeta i en lämplig arbetshöjd vilket vid stående position är runt 120 centimeter ovanför market för män och runt 95 centimeter för kvinnor. När det gäller vikt är det olämpligt att göra repetitiva lyft på mer än 15 kilogram (Arbetsmiljöverket, 2012). Detta visas av figur 2.5.
2.3.2 Lyftverktyg
Ett lyftverktyg förklaras enligt denna studie som en typ av temporär fästanordning vilket gör det möjligt att lyfta och sänka ett objekt. Nedan beskrivs ett par lyftverktyg som används inom industrin för att lyfta olika typer av objekt med fokus på runt
Figur 2.5 Objekt som väger mer än 15 kilogram bör inte lyftas upprepade gånger. Det är även viktigt att arbeta i rätt höjd för att minska belastningen på kroppen (Arbetsmiljöverket, 2012).
14
gods.
Bandslingor
Bandslingor är en typ av band, ofta i polyester, vilket fästs runt ett objekt eller i en ögla för att möjliggöra ett lyft (se figur 2.6).
Denna typ av lyftverktyg klarar av vikter mellan 1000-5000 kg.
Lyftmagneter
Lyftmagneter klarar av att lyfta plan eller rund ferritisk last med hjälp av magneter och kommer i flera olika storlekar och utföranden (se figur 2.7). De två typer av lyftmagneter som finns på marknaden är permanentmagneter och eldrivna magneter.
Fördelen med permanentmagneter är att de kräver lågt underhåll och är enkla att använda (Arbetarskyddsförvaltningen, 2008).
Valet av lyftmagnet beror på den last som ska lyftas dimensioner och vikt. De mista lyftmagneterna klarar en last på 50 kilogram vid rund last (Tecnomagnete, 2016) medan de största klarar en vikt på 1000 kilogram vid rund last (Walmag Magnetics, 2016). Vid plan last klarar magneterna av ungefär den dubbla lasten jämfört med rund last.
Figur 2.6 Bandslingor är band som klarar av att lyfta tunga objekt (Gunnebo Industries, 2016).
Figur 2.7 Lyftmagneter finns i flera olika storlekar (Walmag Magnetics, 2016).
15
En faktor som har betydelse vid lyft med lyftmagnet är godstjockleken på godset som ska lyftas (Arbetarskyddsförvaltningen, 2008). De flesta magneter klarar av att lyfta en godstjocklek på tio millimeter vid rund last. Om tjockleken blir mindre minskar den magnetiska kraft som verkar på godset vilket leder till att lyftmagneten klarar att lyfta en lägre last. Vid en godstjocklek på fem millimeter är lyftkraften för de minsta typerna av lyftmagneter ungefär 40 procent av lyftmagnetens totala lyftkraft. Detta illustreras av figur 2.8, 2.9 och tabell 2.1 som alla tre visar samma typer av
permanentmagnetiska lyftmagneter där de minsta storlekarna klarar en maximal rund last på 50 kilogram (halva vikten mot den maximalt tillåtna vikten vid lyft av plan last).
Figur 2.9 Lyftmagnetens lyftkraft minskar då godstjockleken minskar (Tecnomagnete, 2016).
Figur 2.8 Lyftmagnetens lyftkraft minskar då godstjockleken minskar (Pacific Hoists, 2016).
16
En ytterligare begränsning hos lyftmagneten är avstånden mellan lyftmagneten och godset. När detta avstånd ökar, minskar den magnetiska kraften som verkar på godset vilket visas av figur 2.10
Figur 2.10 Exempel på hur lyftkraften minskar vid större avstånd mellan lyftmagnet och lyftobjekt. (Tecnomagnete, 2016).
Lyftsax
En lyftsax kan användas för att lyfta runda objekt. En lyftsax ”klor”, vilka ofta är gummiklädda, greppar tag runt godset. När objektet börjar lyftas greppar klorna åt med större kraft på grund av hävstångseffekten (se figur 2.11)
(Arbetarskyddsförvaltningen, 2008). Vanliga lyftsaxar klarar last på 200-500 kilogram men det finns dem som klarar upp till 2000 kilogram (Runelandhs, 2016)
Tabell 2.1 Tabellen visar hur lyftmagnetens lyftkraft minskar vid lägre godstjocklekar (Lifton Magnets, 2010).
17
Lyftok
Detta i sig är inget lyftverktyg men används för att fördela fästpunkterna (se figur 2.12). Istället för att ha en fästpunkt fästs i mitten av et långt objekt kan ett lyftok användas för att sprida ut fästpunkterna vilket gör objektet stabilare och lättare att manövrera.
Figur 2.11 Lyftsaxen griper tag runt om objektet på grund av hävstångseffekten (Arbetarskyddsförvaltningen, 2008).
Figur 2.12 Ett lyftok möjliggör användning med flera lyftverktyg (Tecnomagnete, 2016).
18
3. Förstudie
3.1 Verksamheten
I dagens produktion placeras långgods på flera olika ställen runt om i fabriken.
Denna placering följer på något vis popularitetsprincipen (se avsnitt 2.2.4 för mer information) då de mest frekventa rör och kolvstängerna är lagrade på grenställ (se avsnitt 2.1.2) som står placerade bredvid kapmaskinerna, det första steget i
produktionsprocessen. På grund av begränsad lageryta kan inte alla långgods bli placerade på detta vis utan är utspridda på flera olika ställen runt om fabriken.
De flesta godsen är placerade på ett område, det som är markerat med blåa elipser i figur 3.1. Det finns även en lagerplats för kapat gods i pallställ (gul elips) och en lagerplats för gods med låg förbrukning och stumpar (orange elips). Det som inte får plats på dessa lagerplatser blir placerade på lagerplatserna markerad med röd elips i figur 3.1. Denna lageryta hyrs av en annan del av företaget som inte tillhör
produktionen. Vissa gods som klarar av att bli rostiga utan att fördärvas har blivit placerade utomhus. (visas ej i figur 3.1). Stumpar som blir över efter kapoperationen och som inte kan bli tillbakaplacerade i grenställen placeras i på olika pallar runt kapmaskinerna.
Denna lagerhantering gör det ytterst svårt för kaparen att hitta långgodsen och till fullo utnyttja allt gods. Dessutom fraktas de långgods som inte är i direkt kontakt med kapmaskinerna med truck vilket är en osäker hanteringsmetod då godsen kan och har trillat av gafflarna på trucken.
Figur 3.1 Bosch Rexroths verkstadslayout.
19
3.2 Långgodset
Det första som identifierades under förstudien var de långgods som skulle kunna bli placerade i hissautomatens kassetter. Det visade sig finnas 106 unika rör- och kolvstänger.
3.2.1 Kolvstängerna
Kolvstängerna görs upp av fyra olika kolvstångsmaterial:
• SS-2142, ett mikrolegerat konstruktions stål. Det mest frekvent använda kolvstångsmaterialet i hydrauliktillverkningen.
• SS-2244, ett seghärdningsstål, tidigare det enda standardkolvstångsmaterialet men som fortfarande används för tillverkning av flera standardcylindrar.
• SS-2244 (Induktionshärdat), används till specialbeställda hydraulikcylindrar då det ställs högre krav på materialet.
• SS-2324, ett rostfritt stål som används till specialbeställda hydraulikcylindrar.
Kolvstängerna finns i flera olika storlekar från diametrar på 12 millimeter till
diametrar på 140 millimeter där de minsta kolvstängerna väger runt sju kilogram och de största 900 kilogram då de är okapade i sju och en halv meterslängder. För
komplett lista se bilaga 1.
3.2.2 Rören
De flesta rören är varmvalsade i materialet SS 2172-03. Rören finns även de i flera dimensioner från ytterdiameter 31 millimeter med innerdiameter 25 millimeter upp till mått på 250 millimeter i ytter- och 200 millimeter innerdiameter. De minsta rören väger runt 15 kilogram i sju och en halv meterslängder och de största runt ett ton. För komplett lista se bilaga 2.
3.2.3 Maxlager
För att kunna avgöra storleken hos de enskilda långgodsens maxlager, samlades det ur Bosch Rexroths affärssystem in ytterligare information om långgodset. Denna information handlade om hur många meter gods per artikel det finns i säkerhetslagret 𝐿𝐿𝑠𝑠ä𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘ℎ𝑘𝑘𝑒𝑒, ledtiden 𝑡𝑡𝑙𝑙 i dagar för beställning av nytt gods och årsförbrukningen 𝑓𝑓å𝑘𝑘 i meter. Se bilaga 5 för värden.
Med dessa tre parametrar kan maxlagrets storlek i antal meter 𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 för varje enskilt långgods beräknas enligt ekv (3.1). Denna ekvation har tagits fram av Bosch Rexroth StoP.
𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝐿𝐿𝑠𝑠ä𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘ℎ𝑘𝑘𝑒𝑒+ 6 + 𝑓𝑓å𝑘𝑘
360 ∙ 𝑡𝑡𝑙𝑙 (3.1)
20
3.3 Staplingstekniker
Då långgods ska placeras i kassetterna är det viktigt att avgöra hur dessa ska staplas på varandra eftersom detta val kan komma att avgöra hur mycket långgods som får plats i kassetten samt att staplingstekniken blir en inverkande faktor då lyftverktyg ska bestämmas. Valet av staplingsmetod beror dels på långgodsets diameter samt det maximala antalet långods av den specifika diametern och material som ska staplas.
Staplingstekniken avgör hur stor yta långgodsen tar upp i kassetten. Eftersom höjden på kassetterna är satta och olika långods ej får staplas på varandra på grund av svårigheter vid in och utplock, är det bredden på staplingen som avgör den minsta staplingsytan; en mindre bredd vid stapling ger en mindre yta på vilken långgods staplas.
Även fast en låg bredd vid stapling ger en mindre yta på vilket långgods kan staplas kan en kort staplingsbredd ge upphov till problem vid utplock eftersom personen som ska plocka ut långgods ur kassetten inte har tillräckligt med utrymme för att antingen greppa godsen med handen eller med ett lyftverktyg.
Nedan följer de metoder för vilken runt gods kan bli staplade.
3.3.1 Kolumn
Den mest platseffektiva staplingsmetoden för långgods med små lagermänger är att stapla godsen på höjden vilket illustreras till vänster i figur 3.2. Detta gäller bara för gods vars höjd då det maximala lagerantalet 𝑛𝑛 med diameter 𝑑𝑑, staplas på varandra, är mindre eller lika med höjden ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒 på kassetten vilket visas i ekvation (3.2).
𝑑𝑑 ∙ 𝑛𝑛 ≤ ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒 | 𝑛𝑛 ∈ ℕ (3.2)
Eftersom godsen staplas på varandra blir staplingsbredden 𝑏𝑏𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 lika med långodsets diameter och ges av ekvation (3.3)
𝑏𝑏𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 = 𝑑𝑑 (3.3)
3.3.2 Rad
För långgods som har en så pass stor diameter 𝑑𝑑 att de ej kan staplas på något sätt, fast har en diameter som är mindre än kassettens höjd ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒, finns bara en möjlig placering och detta är att lägga godsen på rad vilket visas till höger i figur 3.2.
Staplingsbredden 𝑏𝑏𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 blir av följande anledning lika med produkten av det maximala antalet långods 𝑛𝑛 i lagret med diameter 𝑑𝑑 på följande vis och ges av ekvation (3.4):
21
3.3.3 Hexagon
Det hexagonala staplingsmönstret förekommer ofta i naturen då det är det tätaste strukturen för att packa runda och sfäriska objekt (Hexnet:2010). Detta mönster går att beskåda på många olika platser från atomers kristallstrukturer till mönstret på de celler som bin skapar för att förvara honung.
För långgods som måste staplas i fler än en kolumn för att det maximala lagerantalet skall få plats, är den mest platseffektiva metoden för stapling, att stapla godset i hexagonformade mönster vilket illustreras i figur 3.3.
Det finns två alternativ för att stapla långgods i en hexagonal form, den ena metoden tar upp mindre yta på höjden medan den andra tar upp mindre yta på bredden
Metod 1, Hexagonal stapling i kolumner
Det hexagonala mönstret som visas i figur 3.3 är den hexagonala staplingsmetod som tar upp minst yta på höjden
𝑏𝑏𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 = 𝑑𝑑 ∙ 𝑛𝑛 | 𝑑𝑑 < ℎ, 𝑛𝑛 ∈ ℕ (3.4)
Figur 3.2 Gods staplade i kolumner (till vänster) och gods lagda på rad (till höger).
22
Figur 3.3 visar en hexagonal stapling med tre kolumner där kolumn 1, den kolumnen längst åt vänster, är lika kolumn 3, den kolumn som är längst åt höger. I exemplen nedan antas att de udda kolumnerna är i kontakt med den bottenyta på vilket godset staplas.
Det maximala antalet gods staplade på höjden 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 för udda kolumner fås på samma sätt som det maximala antalet staplade gods för gods staplade i kolumner som visas i ekvation (3.2).
Eftersom gods belägna i de jämna kolumnerna (kolumn 2,4,6…) har sitt centrum i höjd med godsens övre och nedre kvadranter i intilliggande kolumner, blir det maximala antalet gods staplade på höjden 𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 i dessa jämna kolumner densamma som antalet gods staplade på höjden i udda kolumner 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 om de udda kolumnernas höjd ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚, som beskrivs av ekvation (3.5), adderat med godsets radie 𝑟𝑟 är mindre eller lika med kassettens höjd ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒. Om inte detta villkor uppfylls är antalet staplat gods i jämna kolumner en färre till antal än i udda kolumner. Detta visas i ekvation (3.6).
ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 = 𝑑𝑑 ∙ 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1| 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚_ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 ∈ ℕ (3.5) .
� 𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1= 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 ↔ ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1+ 𝑟𝑟 ≤ ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 = 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1− 1 ↔ ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1+ 𝑟𝑟 > ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒 (3.6) Figur 3.3 Gods kan staplas tätt i kolumner vilket skapar ett
hexagonalt mönster.
23
I ekvation (3.7) beräknas jämna kolumners höjd från staplingsplanet ℎ𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 som:
ℎ𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘= 𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘∙ 𝑑𝑑 + 𝑟𝑟 (3.7)
Bredden för denna typ av stapling beror på antalet kolumner 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 med vilket godsen staplas. Det horisontella avståndet mellan gods i två intilliggandes kolumners centrum 𝑏𝑏𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 beräknas med hjälp av Pytagoras sats och ges av ekvation (3.8) och illustreras i figur 3.4. Den totala bredden 𝑏𝑏ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 av hexagonal stapling i kolumner ges av ekvation (3.9).
𝑏𝑏𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1= �𝑑𝑑2− 𝑟𝑟2 = �4𝑟𝑟2 − 𝑟𝑟2 = √3 𝑟𝑟 (3.8)
𝑏𝑏ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1= (𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1− 1)𝑏𝑏𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1+ 𝑑𝑑 | 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 ∈ ℕ (3.9)
Metod 2, Hexagonal stapling i rader
Denna hexagonala staplingsmetoden som visas i figur 3.5 är mindre till bredden men större till höjden jämfört med hexagonal stapling i kolumner. Denna hexagonala staplingsmetod skiljer sig från den första metoden då den hexagonala formen är roterad 30°.
Figur 3.4 Bredden mellan två kolumner då godset blivit hexagonalt staplat i kolumner.
24
Figuren 3.5 visar en hexagonal stapling i rader där den vänstra stapelns visar en stapel med fem kolumner och tre rader och den högra en stapel med tre kolumner och fyra rader. Nedanstående exempel följer den högra stapeln där udda kolumner är de kolumner i vilka godsen har kontakt med det plan på vilka de är staplade.
Antalet gods som får plats i udda staplar 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 ges av ekvation 3.10. Av den högra stapeln figur 3.5 kan man uppfatta att den vertikala längden mellan två gods i en kolumn ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 blir dubbelt så lång som 𝑏𝑏𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1 och ges av ekvation (3.11)
𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 = ⌊(ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒 − 𝑑𝑑)
ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚_ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 + 1⌋ (3.10)
ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚_ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2= 𝑏𝑏𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚1∙ 2 = 2√3 𝑟𝑟 (3.11)
Höjden av udda kolumner ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 ges med hjälp av ekvation (3.10) & (3.11) i ekvation (3.12)
ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 = (𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2− 1) ∙ ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2+ 𝑑𝑑 (3.12) Figur 3.5 Gods kan staplas tätt i rader vilket skapar ett hexagonalt mönster.
25
I ekvation (3.13) ges antalet gods i jämna staplar fås med hjälp av ekvation (2.12)
� 𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 = 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 ↔ ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 +ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2
2 ≤ ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑛𝑛𝑗𝑗ä𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 = 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2− 1 ↔ ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2+ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2
2 > ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒
(3.13)
och i ekvation (3.14) ges höjden av gods staplade i jämna kolumner ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 som:
ℎ𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 = ℎ𝑐𝑐𝑘𝑘𝑘𝑘𝑒𝑒𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2(𝑛𝑛𝑘𝑘𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2−1
2 ) + 𝑑𝑑 (3.14)
Bredden 𝑏𝑏ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 av staplar som är hexagonalt staplade i rader är beroende av antalet kolumner 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 i vilket godset staplas i och ges av ekvation (3.15). Eftersom gods centrum är vertikala mot gods kvadranter i intilliggande rader blir bredden av staplar som är hexagonalt staplade i rader:
𝑏𝑏ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2= (𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2− 1) ∙ 𝑟𝑟 + 𝑑𝑑 | 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 ∈ ℕ (3.15)
3.3.4 Stapling med distans
Den sista staplingsmetoden som kommer att tas upp är stapling med distanser som visas i figur 3.6. Denna metod är den minst platseffektiva valet då en stor del av stapelytan består av icke värdeskapande yta av från distanserna, speciellt vid små dimensioner. Fördelen med att stapla med denna metod är att distanserna gör det möjligt för den som plockar ut godsen att lätt greppa tag runt om godset vilket kan underlätta utplocket.
Figur 3.6 Gods kan staplas med distanser mellan sig för att skapa utrymme runtom godsen.
26
För att bestämma antalet gods 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 som kan staplas på höjden måste kassettens höjd ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒, avståndet mellan godsen i höjdled 𝑙𝑙ℎ 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 samt godsets diameter 𝑑𝑑.
Detta beskrivs i ekvation (3.16).
𝑛𝑛𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒= ⌊ (ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚𝑠𝑠𝑠𝑠𝑘𝑘𝑒𝑒𝑒𝑒+ 𝑙𝑙ℎ 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒)
(𝑑𝑑 + 𝑙𝑙ℎ 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒) ⌋ (3.16)
Och på grund av detta ges maximala staplingshöjden ℎ𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 , som beskriven i ekvation (3.17), av:
ℎ𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 = 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒∙ 𝑑𝑑 + (𝑛𝑛𝑘𝑘𝑚𝑚𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒− 1) ∙ 𝑑𝑑 (3.17)
Bredden 𝑏𝑏𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 av de staplade godsen med distans ges av antalet gods 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒
staplade på bredden, bredden av avståndet mellan godsen 𝑙𝑙𝑏𝑏 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 samt om distansen sticker ut på sidorna med en längd 𝑙𝑙𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 (se figur 3.6). Bredden beskrivs i ekvation (3.18)
𝑏𝑏𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒 = 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒∙ 𝑑𝑑 + (𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒− 1) ∙ 𝑙𝑙𝑏𝑏 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒+ 2 ∙ 𝑙𝑙𝑘𝑘 𝑟𝑟𝑑𝑑𝑠𝑠𝑒𝑒
| 𝑛𝑛𝑘𝑘𝑘𝑘𝑙𝑙𝑘𝑘𝑚𝑚𝑘𝑘 ℎ𝑘𝑘𝑚𝑚2 ∈ ℕ (3.18)
27
3.4 Hissautomaten
Under förstudien behövde flera olika mått tas fram på hissautomaten. Detta gjordes genom samtal med anställda på Bosch Rexroth och genom telefonsamtal med Kardex Remstar samt att flera inköpsunderlag undersöktes och egen måttagning på
kassetterna gjordes.
3.4.1 Hissautomatens dimensioner och begränsningar.
Hissautomaten är cirka åtta meter lång och sex meter hög och rymmer som mest 16 kassetter, åtta kassetter av en låg typ och åtta kassetter av en högre typ. De lägre kassetterna är placerade längst ner på automatens ”hyllplan” och de högre kassetterna placeras högre upp (se bilaga 3).
Kassetterna har samma längd och bredd men skiljer i höjd. Kassetternas längd är 7800 millimeter och bredden är 832 millimeter som visas i figur 3.8. Kassetterna har två höjder, en låg på 160 millimeter och en hög på 250 millimeter. Som beskrivet i stycket ovan finns åtta kassetter av varje höjd. Till varje kassett medföljer även två plåtar på 500 millimeter, som sitter i varsin ände. Det medföljer även avskiljare som kan fästas på de ribbor på kassetten, som har ett avstånd på 500 mm mellan sig, där godsen läggs. Dessa avskiljare har ett hexagonalt tvärsnitt och en gängad botten.
Avskiljarens tvärsnitt visas i figur 3.7
Figur 3.7 Kassettavskiljarens tvärsnitt är sexkantigt.
28
De båda kassetterna klarar, på grund av dess olika dimensioner, av två olika belastningar då den lägre bara klarar en last på 1500 kilogram meden den högre klarar av en last på 2500 kg.
3.4.2 Plocktid
Väntevärdet för plocktiden 𝐸𝐸[𝑝𝑝𝑙𝑙𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝1] utan att en annan kassett redan är
framplockad, det vill säga den tid det tar innan mottagaren begärt en kassett tills det att den levererats, kan enligt ekvation (3.19) beräknas:
𝐸𝐸[𝑝𝑝𝑙𝑙𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝1] = 2 �ℎ𝑣𝑣0𝑖𝑖+ 𝑝𝑝𝑑𝑑� + 𝑝𝑝0| 𝑖𝑖 = 1,2, … , 𝑛𝑛 − 1, 𝑛𝑛 (3.19)
där ℎ0𝑑𝑑 är höjden från mottagningsytan till den höjd vilken den 𝑖𝑖:te, av 𝑛𝑛 möjliga kassetter befinner sig på. 𝑣𝑣 är hastigheten med vilken hissanordningen färdas vertikalt och 𝑝𝑝0 respektive 𝑝𝑝𝑑𝑑 är tider för avhämtning och avlämning av kassetterna från mottagningsytan respektive det hyllplan den i:te kassetten är belägen.
Ofta kan det redan ligga en kassett på mottagningsytan som inte levererats tillbaka till sin hyllplats i hissautomaten. Detta väntevärde på tid det tar till möjligt plock visas i ekvation (3.20):
𝐸𝐸[𝑝𝑝𝑙𝑙𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝2] = 2�𝑝𝑝0+ 𝑝𝑝𝑑𝑑 + 𝑝𝑝𝑗𝑗� + (ℎ0𝑑𝑑+ ℎ0𝑗𝑗 + ℎ𝑑𝑑𝑗𝑗)/𝑣𝑣
| 𝑖𝑖, 𝑗𝑗 = 1,2, … , 𝑛𝑛 − 1, 𝑛𝑛 (3.20)
Där ℎ𝑑𝑑𝑗𝑗 är avståndet i höjdled mellan kassetten som ska lämnas och kassetten som ska hämtas hyllplan.
Figur 3.8 Hissautomatens kassett sedd uppifrån.
29
4. Resultat och genomförande
4.1 Informationsinsamling och dataanalys
4.1.1 Provtryckslista och antalet cylindrar
För att se hur olika rör och kolvstängerna matchas med varandra, kan mätvärden ur en provtryckslista tas. Varje hydraulikcylinder som Bosch Rexroth tillverkar provtrycks och resultaten sammanställs i en lista. I denna lista visas rörets innerdiameter och kolvens ytterdiameter. Med den informationen kan ett resultat angående hur rör och kolvstångsstorlekarna fördelas med varandra framtas. Delar av detta resultat visas i tabell 4.1. För hela resultatet se bilaga 4.
Tabell 4.1 Rör och kolvstänger kan paras ihop.
Kolvstång Yttre 2011- maj 2016 Rör
Inner Par 1 Par 2 Par 3 Par 4 Par 5
Diameter 25 14 18 12 13
Användning rör/kolv 82,37% 10,80% 3,78% 3,06%
32 18 22 14 12 25
73,94% 24,73% 1,28% 0,03% 0,02%
39 20
100,00%
40 22 28 18 25
69,19% 27,16% 1,88% 1,77%
50 28 36 25 22 32
58,42% 32,70% 5,01% 2,57% 1,31%
63 36 45 28 40 50
62,91% 28,98% 4,77% 2,34% 0,99%
64 40 32 25
65,48% 33,45% 1,07%
I figur 4.1 visas visuellt hur rör och kolvstänger är parade och vilka som är de mest frekvent producerade paren. De markerade rutorna är möjliga parningar hos godsen.
De grönmarkerade rutorna står för 80 procent av tillverkade rör och kolvstångspar och de gula står för de nästkommande 15 procenten. Siffrorna i rutorna anger vilket par som produceras mest med nummer ett som det mest producerade paret.
30
Figur 4.1 Olika rör och kolvstånsmatchningar tillverkas mer frekvent.
4.1.2 A-B-C-Analys
För att kunna avgöra vilka gods som är de mest frekventa gjordes två stycken A-B-C-analyser. Dessa gjordes med avseende på godsens förbrukning och rör och kolvstångsparen. Syftet med analyserna var för att kunna avgöra vilka gods som är viktigast och bör placeras i verket, och vilka gods som bör placeras i samma kassett för effektivast uttag.
12 13 14 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 65 70 75 80 90 100 110 125 140 25 21 24 2 13
32 5 12
39 25
40 1 7
50 26 18 4 8
63 19 3 9
64 76
80 22 6 11
100 10 15
101 124
125 14 16
140 27 23
154
160 17 20
200 203
Innerdiameter hos rören
Ytterdiameter hos kolvstängerna
31
I figur 4.2 och 4.3 visas resultaten av A-B-C-analysen. En del av det resultatet visas även i tabell 4.2 och 4.3. Full lista på godsens årsförbrukning hittas i bilaga 6 och full lista på hur frekvent rör och kolvstångs par produceras hittas i bilaga 7.
Figur 4.2 Strax över 20% av godsen står för 80% av den totala årsförbrukningen.
Figur 4.3 Strax under 20% av rör och kolvparen tillverkas står för 80% av hydrauliktillverkningen.
