Råvarustyrning för materialeffektiv produktion av limfog: En studie utförd vid Norrfog AB

(1)

TEKNISK RAPPORT

Råvarustyrning för materialeffektiv produktion av limfog

- En studie utförd vid Norrfog AB

Olof Broman David Wixe Anders Grönlund

Johan Oja

ISSN: 1402-1536 ISBN 978-91-7439-268-5 Luleå tekniska universitet 2011

Institutionen för teknikvetenskap och matematik Avdelningen för Träteknologi

ISSN: 1402-1536 ISBN 978-91-7439-XXX-X Se i listan och fyll i siffror där kryssen är

(2)

Tryck: Universitetstryckeriet, Luleå ISSN: 1402-1536

ISBN 978-91-7439-268-5 Luleå 2011

www.ltu.se

(3)

Råvarustyrning för materialeffektiv produktion av limfog

- En studie utförd vid Norrfog AB

Luleå tekniska universitet

Olof Broman David Wixe Anders Grönlund

Johan Oja

(4)

Förord

Denna projektrapport är till stora delar skriven av David Wixe i sin tjänst som Research Trainee vid Luleå Tekniska Universitet, avdelningen för Träteknik i Skellefteå. Projektet initierades, leddes och genomfördes av Olof Broman i samarbete med David Wixe. Ett stort tack riktas till David Wixe för ett gott samarbete och vi önskar dig lycka till på ditt nya jobb. Tack också till Johan Oja, SP Trätek, som gjorde den multivariata dataanalysen för automatisk sortering av stockar. Projektet finansierades inom ramen för EU Mål 2- projektet ”Marknadsstyrd Flexibel Manufakturproduktion”, norra Norrland.

Anders Grönlund, projektkoordinator för hela ramprojektet, har i denna rapport bidragit med mycket, däribland simuleringar för att välja rätt timmerdimension inför försöket.

Till sist vill vi rikta ett stort tack till Lars och Mikael Eriksson vid Norrfog AB vars engagemang och intresse av resultaten gjort arbetet möjligt.

(5)

SAMMANFATTNING

Norrfog AB i Malå tillverkar limfogskivor i olika kvaliteter, bland annat till gör-det- själv- (GDS)-limfog, möbelfog och IKEAs hyllkoncept Ivar. Då Norrfog planerar att öka sin producerade volym av limfog ökar behovet av en effektiv styrning av rätt råvara till rätt slutprodukt. Samtidigt stiger råvarupriserna och det blir allt viktigare att maximera volyms- och värdeutbytet. Vid tidpunkten för studien: Norrfog AB köper klena

furustockar och försorterar stockarna i diameterklasser med hjälp av en 2D-mätram.

Ingen sortering sker på stocktyp och därmed blandas rotstockar, svartkviststockar och friskkviststockar. Stockarna sågas med en 2ex postning till plankor som efter torkning kapas upp till komponentlängder som därefter klyvs till färdiga lameller för

limfogsproduktion.

Huvudsyftet med detta projekt var att undersöka möjligheterna att styra rätt kvalitet av timmer till rätt slutprodukt; Ivarhyllan, GDS-limfog och möbelfog samt för- och nackdelar med att införa ett alternativt sågsätt – genomsågning.

Inom ramen för studien fanns följande forsknings- och utvecklingsfrågor:

• Stocklängdens betydelse för volymutbytet av limfog?

• Stocktypens betydelse för kvaliteten på producerad limfog?

• Går det att hitta rätt typ av stockar till en specifik produkt redan vid timmerplanen med hjälp av befintlig 2D-mätram och förbättrar 3D eller röntgen-skanning denna klassificering av stockar?

• Finns det ett motstånd till fingerskarv bland konsumenter och vad anses vara ett önskvärt utseende på en träyta av limfog?

Studien visar att den stocktyp som gav den bästa kvaliteten var friskkviststockarna, men även de stockar som sorterades som svartkvistiga visade sig innehålla mestadels friska kvistar i de aktuella timmerdimensionerna. Ett tydligt resultat var att rotstockar innehöll den lägsta kvaliteten med för många och/eller för stora svarta kvistar och det visade sig vara lämpligt att om möjligt sortera bort dessa stockar för att såga dessa separat till produkter med lägre krav på kvalitet. Sorteringsalgoritmer för olika mättekniker för timmer speciellt anpassade för att maximera utbytet kvalitet 1 i den färdiga limfogen testades. Med befintlig 2D-mätram sorterades 81 % av rotstockarna bort och med röntgenmätning ökade andelen bortsorterade rotstockar till 98 %.

Ett viktigt resultat var att genomsågning gav i snitt 13 % högre volymutbyte än 2ex- sågning och att korta stockar gav ökat volymutbyte jämfört med fullängdsstockar.

En separat undersökning angående skivornas utseende visar att fingerskarvade limfogskivor är något konsumenten kan tänka sig, så länge färgskiftningarna mellan lamellerna är små. Stora färgskiftningar och små svarta kvistar var det som

respondenterna rankade som minst tilltalande för alla skivor oavsett fingerskarv eller inte.

(6)

ABSTRACT

Norrfog AB in Malå, Sweden, is a manufacturer of gluelam boards for different types of products. Some example of products is do-it-yourself gluelam boards, gluelam boards to furniture and the shelves to an IKEA shelving unit. Norrfog is planning to expand the production and that has raised questions regarding effective control of raw material to the right end product. The issue of increased raw material cost is something that has made maximised value- and quality- yield very important as well. The current production begins with log sorting in classes of different top diameters using a 2D shadow scanner.

No special sorting on different log types is made today which means that butt logs, middle logs and top logs are mixed. After sorting the logs are sawn into planks with a classical 2ex sawing pattern. The next step is kiln drying which is followed by lengthwise module cutting of the planks. Each of these modules is then split into gluelam lamellas.

The main objective for this report was to examine the possibilities to control the right raw material to the right end product and also if an alternative sawing pattern (by means of through-sawing) gives any positive impact on the value- and quality-yield. There is also a couple of interesting research questions to be answered:

• What impact has short logs on the volume yield?

• What is the quality yield for the different type of logs? Butt logs, middle logs and top logs.

• Is it possible to use the 2D shadow scanner to sort logs for the right products or is it necessary to use 3D or X-ray scanners?

• What are the consumer preference concerning fingerjoints in the gluelam panels?

The log type with the greatest quality was top logs and middle logs since these contained mostly sound knots. The butt logs gave however boards with a lot of black knots and it is suitable to sort these logs into a special log class aimed for products with low quality demands .

With specially developed log sorting algoritms it was shown that by using the existing 2D shadow scanner it was possible to detect 81 % of the butt logs. If a X-ray scanner was used, the number of detected butt logs increased to 98 %.

It was also shown that through-sawing pattern increased the volume yield by 13 % compared to the classic 2ex-sawing pattern. The use of short logs also increased the volume yield compared with the yield from long length logs.

In a separate preference study concerning fingerjoints in the gluelam panels it was shown that consumers had high acceptance for that. Big shifts in colour between lamellas and also high amount of black knots were features that should be avoided in the gluelam wood surfaces.

(7)

INNEHÅLL

1. INTRODUKTION ... 7

1.1 Norrfog AB ... 7

1.2 Nuläge produktion ... 7

1.3 Syfte & avgränsningar ... 8

2. GENOMFÖRANDE ... 9

2.1 Preferensstudie... 9

2.2 Simuleringar... 9

2.3 Val av timmer och märkning ... 10

2.4 Skanning av stockar ... 10

2.5 Provsågning... 10

2.6 Mätning av utbyte och bedömning av kvalitetsutfall... 11

3. MATERIAL OCH METODER... 11

3.2 Val av timmer och märkning ... 11

3.3 Timmerinmätning med 2D-mätram ... 11

Teori: Principer för 2D-mätram ... 11

3.4 Timmerinmätning med 3D- och röntgenmätram ... 12

Teori: Princip för 3D-mätram ... 13

Teori: Princip för röntgenmätram ... 13

3.5 Provsågning... 14

Spårbarhet ... 15

3.6 Kvalitetsbedömning ... 15

3.7 Volymutbyte ... 16

Volymberäkningar ... 17

3.8 Korta stockar – Kvalitetsbedömning och volymutbyte ... 18

3.9 Automatisk sortering av stockar – multivariat dataanalys... 19

Teori: Multivariat dataanalys... 19

4. RESULTAT ... 21

4.2 Timrets toppdiametrar... 21

4.3 Kvalitet... 22

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – hel stocklängd... 22

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – 2.6m stocklängd från rotsida ... 24

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – 2.6m stocklängd från toppsida... 25

4.4 Nedklassningsorsaker ... 26

Volymutbyte: K.L. 850mm – hel stocklängd... 28

Volymutbyte: K.L. 850mm – 2.6m stocklängd från rotsida ... 30

Volymutbyte: K.L. 850mm – 2.6m stocklängd från toppsida ... 30

Volymutbyte: K.L. 2500mm– Stocklängd 2.6m... 31

(8)

Sortera bort rotstockar med befintlig 2D-mätram... 34

4.7 Jämförelse mellan simulerade och uppmätta volymutbyten ... 35

5. DISKUSSION... 36

5.1 Kvalitetsutfall beroende av stocktyp... 36

5.3 Automatisk sortering... 37

5.4 Simulering... 37

5.5 Slutsatser:... 37

REFERENSER... 38

BILAGOR... 39

Bilaga 1. Kvalitetsfördelning – 2ex sågat fullängd... 39

Bilaga 2. Kvalitetsfördelning – 2ex sågat 2,6m från rot ... 43

Bilaga 3. Kvalitetsfördelning – 2ex sågat 2,6m från topp ... 47

Bilaga 4. Kvalitetsfördelning – Genomsågat fullängd... 51

Bilaga 5. Kvalitetsfördelning – Genomsågat 2,6m från rot ... 55

Bilaga 6. Kvalitetsfördelning – Genomsågat 2,6m från topp ... 59

Bilaga 7. Nedklassningsorsaker – 2ex sågat ... 63

Bilaga 8. Nedklassningsorsaker – Genomsågat ... 69

Bilaga 9. Sorteringsmodeller ... 75

Bilaga 10. Projektrapport Marknadsundersökning ... 78

(9)

1. INTRODUKTION

En viktig del i den utveckling som idag sker inom sågverksindustrin och trämanufaktur- industrin är insatser för bättre råvarustyrning. I takt med att råvarupriserna stiger ökar behovet av en än mer effektiv styrning för att använda rätt råvara till rätt slutprodukt.

Med effektivare styrning kan producenter med stigande precision tillverka produkter som kunderna efterfrågar och sänka andelen off-grade i varje delprocess. Med off-grade menas produkter med kvalitetsfel eller av sådan låg allmän kvalitet att dessa inte accepteras eller efterfrågas av företagets kunder. Förbättringar av råvarustyrning i industriella processer resulterar i allmänhet i ett högre värdeutbyte och ökade vinstmarginaler för producenterna samtidigt som kundnyttan bibehålls eller ökar.

1.1 Norrfog AB

Norrfog AB har limfogsproduktion i Malå och egen såg i Glommersträsk. All sågad volym går till limfogsprodukter inom företaget. I dagsläget sågar de ungefär 30000 m³ timmer vid sin egen såg i Glommersträsk och de planerar att expandera produktionen till att såga strax över 100 000 m³. Norrfog tillverkar hyllplan och skivor i limträ av furu.

Deras största produkt är hyllplan till IKEAs Ivarhylla, men produktionen omfattar även gör-det-själv (GDS)-limfog i varierande storlekar samt limfog för möbelkomponenter.

Olika krav på dessa olika produkter skapar en uppenbar nytta med att styra rätt råvara till rätt slutprodukt. Denna undersökning behandlar råvarustyrning på stocknivå för

Ivarhyllan, GDS-limfog samt möbelfog.

1.2 Nuläge produktion

Vid tiden för undersökningen diametersorterar Norrfog timret i olika sågklasser med en tvåriktnings skuggmätram. Efter inmätning sågas stockarna till plank med traditionell 2ex sågning i olika dimensioner beroende på slutprodukt och sågklass. Efter torkning kapas plankorna till komponentlängder. Dessa längder klyvs och hyvlas till färdiga

limfogslameller som sedan limmas ihop till de färdiga produkterna, se Figur 1. En del kasserade lameller fingerskarvas för att utnyttja råvaran bättre. Fingerskarvad limfog är ingen stor produkt för Norrfog men företaget tror att fingerskarv skulle gå att använda i större utsträckning än i dagsläget trots att en del inköpare inom byggvaruhandeln påstår att fingerskarv inte är efterfrågat.

Figur 1: Limfogskivor tillverkas av lameller; lamellerna kan antingen vara

(10)

Kvalitetsmässigt finns skillnader i krav för de olika produkterna. Huvuddragen är att Ivarhyllan och GDS-fogen har ungefär samma krav på råvaran där svartkvist tillåts så länge de inte är för många eller är för stora medan möbelfogen har bland annat högre krav på färsk kvist. Till Ivar och GDS får fingerskarvade lameller användas i viss mån.

Om och när Norrfog får reklamation på Ivarhyllan och GDS-fogen gäller det oftast tekniska fel som t.ex. urslag m.m. som framkommit i förädlingsprocessen och inte direkt kvalitetsrelaterade fel på råvaran. Reklamationer kan även i mer sällsynta fall bero på det visuella intrycket när olika träegenskaper blandas på ett ofördelaktigt sätt. Det handlar exempelvis om stora färgskillnader och ådring som skapar för stora variationer i ytan på limfogen. Enkelt sagt är träkvaliteten nästan alltid tillräcklig eller högre än de krav som ställs på Ivar och GDS. Däremot förekommer reklamationer på möbelfogen lite oftare då kraven på den är högre än för Ivar och GDS.

Med anledning av dessa kvalitetsskillnader har frågan uppstått om hur tidigt i processen, det är lämpligt och möjligt att styra råvaran. Kan försortering av stockar vara ett sätt att minska volymen off-grade och på så vis öka lönsamheten? Om en viss del av det högkvalitativa träet från Ivar och GDS skulle gå att styra till möbelfogen skulle det innebära att företaget inte använder råvara som är ”för bra” till Ivar och GDS utan istället får rätt betalning för den kvalitet de levererar. Dessutom innebär det möjlighet till en ökad volym av den finare möbelfogen. Dessa kvalitets- och råvarustyrningsfrågor är högaktuella för Norrfog då de planerar att ändra produktionsstrategi från att såga plank till att använda en typ av genomsågning som ger okantade brädor som råämnen för sin limfogsproduktion.

Exempel på tidigare undersökningar inom området kring limfog är Liljegren (2009) som behandlar utbytesanalys vid genomsågning samt Ryno (2010) som analyserar automatisk timmersortering för limfogsproduktion. Ingen av dessa undersökningar är fullt jämförbar med den undersökning som denna rapport behandlar.

1.3 Syfte & avgränsningar

Huvudsyftet med detta projekt var att undersöka möjligheterna att styra rätt kvalitet av timmer till rätt slutprodukt; Ivarhyllan, GDS-limfog och möbelfog samt för- och nackdelar med att införa ett alternativt sågsätt – genomsågning.

Inom ramen för studien fanns följande forsknings- och utvecklingsfrågor:

• Stocklängdens betydelse för volymutbytet av limfog?

• Stocktypens betydelse för kvaliteten på producerad limfog?

• Går det att hitta rätt typ av stockar till en specifik produkt redan vid timmerplanen med hjälp av befintlig 2D-mätram och förbättrar 3D eller röntgen-skanning denna klassificering av stockar?

• Finns det ett motstånd till fingerskarv bland konsumenter och vad anses vara ett önskvärt utseende på en träyta av limfog?

Stockvalet avgränsades genom att inte inkludera var stockarna kommer från, d.v.s.

växtplats och typ av avverkning. I undersökningen studeras inga andra processparametrar än timmersortering och två olika sågsätt (postningar).

(11)

2. GENOMFÖRANDE

Nedan presenteras en kort övergripande beskrivning av projektets genomförande. Ett flödesschema av arbetsgången ses i Figur 2.

Preferensstudie Simulering Utbytesanalys

Val av timmer (Glommers)

2D-mätning (Glommers)

Röntgen &

3D-mätning

( ⁾

Manuell mätning Kvalitet/utbyte

(Glommers)

Sågning (Glommers)

Transport

Transport Sorterings-

algoritmer (SP Trätek)

2D-mätning (Glommers)

Torkning Glommers

Analys Rapportering

Bygdsiljum

Figur 2: Flödesschema över projektets delmoment och datainsamling

2.1 Preferensstudie

Undersökningen inleddes med ett studentprojekt där människors preferenser för olika utseenden på träytor av limfog undersöktes. Bakgrunden till att detta togs med i projektet är att det finns inköpare av limfog som påstår att fingerskarvade lameller påverkar

konsumenternas köpvilja negativt. Norrfogs bedömning är att fingerskarvade limfogslameller går att använda i större utsträckning än idag, utan att påverka

konsumenterna köpvilja. Denna studie kan ses som en fristående del och genomfördes av studenter vid Masterprogrammet, LTU Skellefteå. Preferensstudiens upplägg och resultat visas i Bilaga 10.

2.2 Simuleringar

Då ett för företaget nytt och ett gammalt sågsätt skulle jämföras i projektet var det viktigt att välja rätt spann på grovlek av timret som skulle användas i studien. Olika

diameterintervall på timmer granskades med hjälp av utbytessimuleringar. Simulerings- arbetet gjordes av professor A. Grönlund vid LTU Skellefteå där databasen Stambanken (Grönlund 2004) användes. Denna databas innehåller alla tänkbara data för drygt två hundra stammar som röntgats och sedan sågats. Resultaten användes för att välja sågklassernas spännvidd i studien. Simuleringsresultaten användes också för att jämföra de simulerade utbytena med de i projektet verkligt uppmätta. Dessa jämförelser kan sägas validera och och indikera hur lämpliga simuleringar är vid framtida undersökningar vid

(12)

2.3 Val av timmer och märkning

Två sågklasser av timmer användes i undersökningen, i rapporten kallad klen och grov.

Anledningen till varför två olika sågklasser valdes är för att undersöka vilken av dom som ger det bästa volymsutbytet och framförallt studium av skillnader i kvalitetsutfall.

Två redan befintligt diametersorterade timmervältor användes för att från dessa två vältor sortera fram stockar med avseende på stocktyp. De tre stocktyperna som användes i denna undersökning är rotstock, svartkviststock och friskkviststock. Rotstock är första biten från roten på stammen. Svartkviststock är en stock som varken är en friskkviststock eller en rotstock. Svartkviststocken härrör från mitten på stammen. Friskkviststock häärör från de övre delarna av en träds stam. Tre stocktyper och två sågklasser ger sex stycken olika grupper av stockar som följdes genom förädlingsprocessen. Varje grupp märktes på ändytorna med en unik färg och stämplades med ett ID-nummer. Denna märkning

utfördes för att möjliggöra spårbarhet genom de delar som projektet omfattar.

2.4 Skanning av stockar

Varje stock skannades två gånger med den befintliga tvådimensionella mätramen på Norrfogs såg i Glommersträsk, en gång direkt vid märkningstillfället och en gång innan provsågningen. Skanningen utfördes för att analysera hur bra en automatisk sortering av stockar till olika stocktyper skulle fungera med befintlig utrustning. Som ett ytterligare steg i testet av fler skanningtekniker kördes stockarna genom både en tredimensionell mätram och en röntgenmätram, båda vid Martinssons sågverk i Bygdsiljum, för att sedan jämföra dessa teknikers möjlighet till förbättrad råvarustyrning.

2.5 Provsågning

Timret sågades med två olika sågsätt, 2ex sågning samt genomsågning för att studera sågsättens betydelse för volyms- och kvalitetsutfallet. Anledningen till detta var Norrfogs planer på en ny produktionsstrategi där deras traditionella 2ex sågning skulle eventuellt ersättas med genomsågning. 2ex sågningen skapade här plank med måtten 44x92mm och 50x92mm (klent och grovt timmer). Genomsågningen skapade 24mm tjocka brädor som var okantade. Figur 3 visar skillnaden mellan utseendet för en 2ex sågad planka och en genomsågad bräda.

Figur 3: Jämförelse mellan en 2Ex-sågad planka (övre) och en genomsågad bräda (nedre) sett ovanifrån. Grå fält motsvarar vankant.

(13)

2.6 Mätning av utbyte och bedömning av kvalitetsutfall

Efter torkning utfördes en manuell bedömning av kvalitetsutfall och volymsutbyte för båda sågsätten.

3. MATERIAL OCH METODER

I denna del ges en beskrivning av detaljerna kring studiens genomförande.

3.1 Preferensstudie

För att undersöka slutkonsumenters uppfattning av vad som är en attraktiv träyta genomfördes en preferensstudie våren 2009. Denna för projektet separata undersökning genomfördes som ett studentprojekt och redovisas i sin helhet i Bilaga 10.

3.2 Val av timmer och märkning

Totalt 180st furustockar sorterades ut från två sågklasser. 90st stockar från den klena klassen (120-135mm toppmätt) och 90st stockar från den grövre klassen (135-150mm toppmätt). Timret får anses representera den normala kvaliteten på timmerfångsten då det sorterades från redan inmätt och diametersorterat timmer vid Norrfogs egen såg. Inom varje diameterklass sorterades det ut 30st rotstockar, 30st svartkviststockar och 30st friskkviststockar (Se Tabell 1). Stockarna märktes med färg och ID-nummer på ändytorna för att enkelt kunna protokollföra ordningen vid efterföljande skanning och sågning.

Tabell 1: Antal och gruppindelning av stockar per sågklass och stocktyp.

Sågklass Stocktyp St/typ Tot. antal Klen 120-135 mm Rotstock Svartkviststock Friskkviststock 30 90 Grov 135-150 mm Rotstock Svartkviststock Friskkviststock 30 90

Summa: 180

3.3 Timmerinmätning med 2D-mätram

För att analysera möjligheterna till att med befintlig utrustning och specialanpassade sorteringsalgoritmer kunna automatisk sortera på stocktyp genomfördes skanning av timret i två omgångar vid Norrfogs såg i Glommersträsk. Första skanningen utfördes när timret valdes ut och märktes och andra skanningen utfördes innan provsågningen.

Stockarna skannades med en tvådimensionell mätram av industriell typ med två

mätriktningar och vid båda tillfällena lagrades rådatat för senare bearbetning och analys.

Teori: Principer för 2D-mätram

Enligt Virkesmätningsrådet (Anon. 2000) är den idag använda äldsta principen för diametermätning den som går ut på att registrera storleken av den skugga som skapas när en stock belyses med parallella ljusstrålar. Beroende på om två eller fyra så kallade

(14)

andra som mottagare. Sändardioderna på en balk skickar ut ofarligt IR-ljus som passerar över till mottagardioderna på mätbalken på motstående sida. Då det sitter sändare och mottagare på varje mätbalk skickas ljus i båda riktningarna mellan varje par av balkar. På en mätram med fyra balkar korsar strålarna varandra och ett nät med ”mätrutor” bildas där storleken på varje ruta motsvarar mätnoggrannheten. Figur 4 visar mätprincipen för en mätram med fyra mätbalkar. Genom att tända sändardioderna en i taget och

kontrollera vilka mottagardioder som tar emot ljuset från den tända dioden kan stockens begränsningsytor räknas ut. När begränsningsytorna är fastställda går det att räkna ut stockens diameter. Eftersom stocken transporteras kontinuerligt genom mätramen kan stockens diameter över hela stocklängden tas fram. Denna diameterfördelning kan sedan användas för att fastställa olika parametrar som t.ex. stockvolym, yttre form såsom toppavsmalning, rotavsmalning mm.

Figur 4: Mätprincip för sändar- och mottagarenheterna för en två-riktnings optisk mätram (Anon. 2000).

3.4 Timmerinmätning med 3D- och röntgenmätram

En av forskningsfrågorna i detta projekt var om det går att hitta rätt typ av stockar till en specifik produkt redan vid timmerplanen med hjälp av befintlig 2D mätram eller om det behövs 3D eller röntgen? För att jämföra dessa skanningtekniker transporterades

stockarna från Norrfogs såg till Martinssons såg i Bygdsiljum. Vid Martinssons

mätstation skannades varje stock med en 3D-mätram, samt en röntgenmätram. Rådatat från denna skanning skickades vidare till SP-Trätek och Johan Oja för analys av vilken skanningsteknik som är bäst för att styra råvaran till rätt slutprodukter för Norrfogs produktion.

(15)

Teori: Princip för 3D-mätram

Vidareutvecklingen av 2D-mätramarna har resulterat i 3D-mätramar.

En 3D-mätram mäter primärt inte stockens diameter utan ytterkonturen av stocken i tvärsnitt längs stocken (Anon. 2000). Figur 5 visar principen för 3D-mätning med en Rema Control 3D-mätram, vilken är vanlig på marknaden. Då mätningarna sker längs hela stockens längd kan alla ytterkonturer läggas samman och på så sätt kartlägga i princip hela stockens mantelyta. När stocken passerar genom mätramen mäter laserljus från tre mätbalkar avståndet till mantelytan. Eftersom mätbalkarna sitter med en 120º vridning i förhållande till varandra kan nästan hela stocken täckas av mätningen.

Begränsningar finns då för grova stockar passerar och mätbalkarna inte klarar av att belysa hela mantelytan och mätutrustningen får interpolera ytan som inte mätbalkarna täcker. 3D-mätning ger en mer detaljerad bild av stockens form och anses användbar för att beräkna vilka postningar som är bäst lämpade för varje stock beroende på vad

marknaden efterfrågar för tillfället, eller bara för att maximera volymutbytet.

Figur 5: Princip för 3D-mätning (Anon. 2000)

Princip för röntgenmätram

För att ännu bättre kunna mäta och styra rätt träegenskaper till rätt slutprodukt kan röntgen användas vid timmerinmätning. Undersökningar, som t.ex. Oja et al. 2003, visar att röntgen kan användas för automatisk sortering av stockar. En röntgenmätram bygger på samma arbetsprincip som en vanlig röntgenapparat (Anon. 2000). Röntgenmätramen ger en bild av densitetsvariationer i stocken. Olika delar av stocken dämpar

röntgenstrålningen olika mycket. En kvist dämpar t.ex. mer än vad träet runt om den gör.

Genom att med datorns hjälp tolka densitetsvariationerna i stocken kan de inre

(16)

skanning. Figur 6 visar principen för röntgenmätning med två röntgenrör. I dagsläget finns 10-20st sågverk i Sverige som använder röntgenmätning i sin produktion.

Figur 6: Princip för röntgenmätning (Oja et al. 1998)

3.5 Provsågning

För att jämföra resultaten för traditionell 2ex sågning med genomsågning utfördes en provsågning på Norrfogs sågverk i Glommersträsk. Två olika typer av postningar användes och hälften av alla stockar i varje sågklass sågades med 2ex sågning och resterande med genomsågning, se Figur 7.

Figur 7: Postningsmönster för 2ex sågningen (vänster) och 4ex genomsågningen (höger) Traditionell 2ex sågning gav plank med dimension 44x92 mm för den klenare klassen och 50x92 mm för den grövre. Genomsågning i det här fallet innebar att stocken först

(17)

reducerades till en blockhöjd av 140mm för klen klass och 155mm för grov klass.

Parallellt med de reducerade ytorna genomsågades sedan hela stocken till brädor med en tjocklek av 24mm för båda klasserna. Den klena timmergruppen som genomsågades postades som 4ex och den grova som 5ex. Tabell 2 visar en översikt av postningarna med de olika dimensionerna. Uppdelningen på sågklass, postning, dimension och stocktyp gjorde att 15st stockar hade exakt samma behandling.

Tabell 2: Postningsöversikt för de fyra olika sågningarna (GS=Genomsågning).

Sågklass Postning Dimension

Antal rotstockar

Antal svartkviststockar

Antal friskkviststockar

Antal brädor/plank 120-135 2ex Trad 44x92 15 15 15 90 120-135 4ex GS 24xOkantad bredd 15 15 15 180 135-150 2ex Trad 50x92 15 15 15 90 135-150 5ex GS 24xOkantad bredd 15 15 15 225

Spårbarhet

Då fullständig spårbarhet är nödvändigt för att kunna göra analyser av kvalitetsutfall och volymutbyte, sågades stockarna gruppvis. Varje planka/bräda numrerades efter sågning med löpnummer. Dessa löpnummer parades sedan ihop med stockarnas identitet och då den ingående ordningen på stockarna var noterad kunde varje planka/bräda spåras till vilken stock respektive stocktyp de kom från.

3.6 Kvalitetsbedömning

En manuell kvalitetsbedömning enligt IKEAs standard (Anon. 2006) utfördes på alla plankor och brädor efter torkning, totalt 585st. I samråd med Norrfog AB enades man om att en komponentlängd på 850mm var den viktigaste att granska då detta är den mest använda komponentlängden till Ivarhyllan vilken är Norrfogs största produkt. Varje objekt placerades på ett mätbord med rotändan jämndragen vid bordets startände. Första 50mm in från starten av plankan/brädan satt en markering som representerade ett renkap vid roten. Vid 900mm, 1750mm, 2600mm, 3450mm, 4300mm och 5150mm, mätt från starten på bordet, fanns tydliga markeringar för varje komponentlängd på 850mm som kan kapas fram från objekten, se Figur 8. Komponenterna betecknas L1 till L6. I de fall där den sista komponenten inte uppnådde full längd, mättes denna längd och den noterades som spill. För varje 850mm komponentlängd bedömdes kvalitetsklass (1-4) samt nedklassningsorsaker.

Kvalitetsklassernas huvuddrag (förenklad beskrivning):

• Kvalitet 1 – Friska kvistar och pärlkvistar tillåts. Fingerskarv är inte tillåten

• Kvalitet 2 – Svartkvistar som sitter fast och är mindre än 15mm i diameter är tillåtna.

Fingerskarv är tillåten

• Kvalitet 3 – Svartkvistar som sitter fast och är mindre än 20mm i diameter är tillåtna.

Fingerskarv är tillåten

(18)

Nedklassningsorsaker: Toppbrott, sprötkvist, lyra, fetved, kådlåpor, rotspricka, barkdrag, stor svartkvist och för många svartkvistar.

850mm 850mm 50mm

L1 L2 L3 L4 L5 L6

850mm 850mm 850mm 850mm Spill

X

Figur 8: Principskiss över mätupplägget för både 2ex sågningen och genomsågningen.

Första 50mm från rot motsvarar renkap. L1-L6 är varje 850 mm komponentlängd. Den överskjutande biten som inte räckte till en 850mm komponent klassades som spill (X).

3.7 Volymutbyte

I samband med kvalitetsbedömningen mättes även blekesbredd för en efterföljande volymberäkning. Med bleke menas en plan bearbetad yta på plankan/brädan. Bleket mättes som det största möjliga bleket utan att få med vankant på komponentlängden efter kantning, se Figur 9. För de genomsågade komponenterna var minsta tillåtna bleke 35 mm och för de 2ex sågade komponenterna 70.5 mm. Om bleket var mindre än detta klassades komponenten som vrak/spill. Dessa gränser var satta p.g.a. produktionstekniska begränsningar vid Norrfog AB.

Figur 9: Skissen visar hur uppmätt bleke bedömdes för en 850mm komponent på en bräda från en genomsågad stock. Observera att längd och bredd är något

oproportionerliga i figuren.

(19)

Volymberäkningar

Volymutbytet beräknades genom att först räkna ut volymen färdig limfog som varje komponentlängd gav, (1) och (2), och sedan summera alla dessa delvolymer för varje stock (3). Denna sammanlagda volym jämfördes sedan mot stockvolymen innan sågning.

Volymberäkningarna för varje 2ex sågad komponentlängd gjordes med följande formel:

1000000 /

2 =n∗Kb∗h∗850

V _ex (1)

Där,

V2ex : är volymen färdig limfog per komponentlängd i dm³.

n : är antalet lameller som klyvs fram per komponentlängd vilket styrs av

blekesbredden. Bleke större än 90 mm ger 4 st lameller och bleke mellan 90 mm och 70.5 mm ger 3 st lameller. Bleken smalare än 70.5 mm ger 0 lameller. Anledningen till detta är att kostnaden för att bearbeta en komponentlängd med ett bleke smalare än 70.5 blir för hög då dessa skulle kräva specialbehandling.

Kb : är komponentbredd. 39.1 mm för den klena sågklassen och 44 mm för den grova.

h : är tjockleken på den färdiga limfogen, 18 mm.

Volymberäkningarna för varje genomsågad komponentlängd gjordes med följande formel:

1000000 /

l h b

V_GS = ∗ ∗ (2)

Där,

V_GS : är volymen färdig limfog per komponentlängd i dm³.

b : är blekesbredden på resp. komponent. Från bredder 35 -100 mm används hela bredden direkt. Vid bleke över 100 mm klyvs komponenten och ett avdrag görs med 2.4 mm för att motsvara det material som försvinner i sågspåret.

h : är tjockleken på den färdiga limfogen, 18mm.

l : är längden för varje komponent, 850mm.

Volymutbytet beräknas med följande formel:

stock fog

V

U =V^lim (3)

Där,

U: är utbyte färdig limfog i procent.

Vlimfog : är färdig volym limfog i dm³.

(20)

3.8 Korta stockar: 2.6 m – Kvalitetsbedömning och volymutbyte

I undersökningen ingick även analys av stocklängdens betydelse för kvalitets- och volymsutbytet. Längden 2.6m valdes då den rymmer ett renkap på 50mm samt tre stycken komponentlängder på 850mm vilket passar Norrfogs produktmix. Analysen gjordes för att undersöka hur volymsutbytet påverkas genom att såga korta stockar med fast stocklängd 2.6m. Genom att mäta upp de genomsågade plankorna från två håll (Figur 10 & 11) så dubblerades mängden tillgängligt råmaterial för studien. Alltså, två typer av korta stockar analyserades, 2.6m från rot och 2.6m från topp. För varje av dessa

kortlängder utfördes en likadan kvalitetsbedömning och volymberäkning (med 850mm långa komponentlängder) som för fullängdsfallet. När alla dessa kortlängders utbyten och kvalitetsutfall summeras för samma stock blir resultatet detsamma som att så korta

stockar hade sågats.

Ett specialfall: För att undersöka komponentlängdens betydelse för volymutbytet för genomsågade brädor så valdes komponentlängden 2500 mm vars resultat skulle jämföras med 850mm fallet. Mätupplägget för detta specialfall ses i Figur 11. Volymuträkningarna för dessa långa komponenter gjordes med formel (2) där l är 2500 mm istället för 850 mm. Anledningen till att ingen sådan analys gjordes för 2ex sågningen är att utbytet i princip blir det samma oavsett vilken komponentlängd som kapas fram eftersom plankorna är raka och inte följer stockens avsmalning såsom de genomsågade brädorna gör.

2,6m mätt från rot – 850mm komponentlängd

2,6m mätt från topp – 850mm komponentlängd 850mm 850mm

50mm

L1 L2 L3

850mm

50mm

L1 L2 L3

850mm 850mm 850mm

Figur 10: Mätupplägg för 2.6m långa stockar med 850mm komponentlängd. 50 mm avser renkap.

(21)

2,6m mätt från rot – 2500mm komponentlängd

2,6m mätt från topp – 2500mm komponentlängd

2500mm 50mm

L1

50m m L1

2500mm

Figur 11: Mätupplägg för specialfallet med 2.6m långa genomsågade stockar med 2500 mm komponentlängd. 50 mm avser renkap.

3.9 Automatisk sortering av stockar – multivariat dataanalys

I princip all automatisk kvalitetssortering av stockar i dagsläget bygger på matematiska och statistiska modeller, som med hjälp av mätdata (diameter, avsmalning, bulighet, krokighet m.m.) försöker förutsäga kvaliteten för en stock. Tanken med att analysera mätningarna från de tre olika mätramarna (2D, 3D och röntgen) var att jämföra och se vilken av dessa mätmetoder som är bäst lämpad för den produktmix och typ av stockar som Norrfog använder sig av. Dessutom är det intressant att undersöka hur väl den befintliga 2D-mätramen kan hitta olika stocktyper och på så sätt användas för att styra rätt stockar till rätt slutprodukt.

Teori: Multivariat dataanalys

Multivariat dataanalys (MVDA) är ett verktyg som är lämpligt att använda då stora datamängder ska analyseras. MVDA gör det möjligt att visualisera, klassificera och hitta grupper i datamaterialet. I den här undersökningen har en analysmetod använts som kallas projections to latent structures by means of partial least squares, förkortat PLS.

PLS går ut på att med regressionsmodellering hitta kvantitativa förhållanden mellan flera faktorer och responser (Eriksson et al. 2001). Med faktorer menas X-variabler och med responser menas Y-variabler. Exempel på X-variabler vid skanning av stockar är avstånd mellan kvistvarv, avsmalning, densitet mm. Y-variabler är exempelvis kvalitet eller stocktyp. PLS modeller används för att försöka förutsäga responserna (Y) utifrån

(22)

variationen bland Y-responserna. Förklaringsgrad betecknas R² och prediktionsförmåga betecknas Q². Ett högt R²-värde innebär att modellen förklarar stor del av variationen i Y.

Ett högt Q²-värde innebär också att modellen med stor precision kan förutsäga vad responserna (Y) blir för nya observationer (här stockar) med nya X-värden. Höga R² och Q² värden innebär att modellen är stark och användbar. I en undersökning (Oja et al.

2004) som beskriver modeller för automatisk sortering med röntgen- och/eller 3D- mätram indikeras att R² över 0.43 och Q² över 0.4 innebär en relativt stark modell för dessa typer av data.

(23)

4. RESULTAT

Då mängden mätningar som analyserats är stor och antalet olika analyser är många har resultaten delats upp i kategorier för att göra det hela mer lättöverskådligt. I hela

rapporten ligger fokus i resultatredovisningen på den högsta kvalitetsklassen, kvalitet 1.

Denna fokusering tydliggör vilka stockar som är mest lämpliga att såga för att få en så hög kvalitet som möjligt samt vilka stockar som bör undvikas p.g.a. för låg kvalitet.

Likaså vilket sågsätt och vilken komponentlängd som ger högst volymsutbyte kvalitet 1.

I rapporten återkommer förkorningen K.L. vilket står för komponentlängd.

I rapportens resultatdel visas endast ett urval av diagram och resultat. Resten av diagrammen ses i Bilaga 1-8.

4.1 Preferensstudie

Upplägg och fullständiga rapport ses i Bilaga 10. Undersökningen angående skivornas utseende visar på att fingerskarvade limfogskivor är något konsumenten kan tänka sig, så länge färgskiftningarna mellan lamellerna är små. Stora färgskiftningar och små svarta kvistar var det som respondenterna rankade som minst tilltalande för alla skivor oavsett fingerskarv eller inte.

4.2 Timrets toppdiametrar

Timrets spridning i toppdiameter för de två olika sågningarna ses i Tabell 3. I tabellen kan verkligt utfall för försökets stockar ses samt önskad/planerad spridning inom parentes. Notera: kortstocksalternativet (2.6m stock från toppsidan) får exakt samma diameterintervall som fullängdsfallet då de korta stockarna är skapade från topparna av fullängdsstockarna. För den klena sågklassen kom det med stockar som både hade lägre och högre toppdiameter än vad som förväntades i sågklassen. Den grova sågklassen innehöll stockar som hade lägre toppdiameter än förväntat, men inga stockar som gick över den övre gränsen på 150mm.

Tabell 3: Det verkliga utfallet av toppdiametrar för fullängdsstockar och för

kortstocksalternativet (2.6m från toppsidan). Siffrorna inom parentes är sågklassernas förväntade intervall för toppdiametrarna i mm.

2ex sågat Genomsågat

Sågklass Toppdiameter (mm) Toppdiameter (mm) Klen (120-135) 113-141 109-142 Grov (135-150) 127-150 126-148

Tabell 4 visar hur diameterintervallet blev för 2.6m långa stockar mätt från rotsidan.

Eftersom dessa stockar ”skapades” genom att mäta 2.6m in från rotsidan blir

diameterintervallet både ett mått på hur grova fullängdsstockarna var 2.6m in från rotsida

(24)

diameterintervall fanns för dessa stockar kunde inga direkta slutsatser dras annat än att de har större toppdiameter än fullängd och 2.6m toppsida-fallet.

Efter genomförd provsågning noterades att 2ex sågningen fått något grövre stockar än genomsågningen (gäller alla tre typer av stockar).

Tabell 4: Det verkliga utfallet av toppdiametrar för 2.6m långa stockar mätt från rotsidan. Dessa”skapade” stockar hade inget förväntat intervall för toppdiametrarna.

2ex sågat Genomsågat

Sågklass Toppdiameter (mm) Toppdiameter (mm)

Klen 130-152 127-155 Grov 144-171 139-166

4.3 Kvalitet

Kvalitetsanalysen visar var de olika kvaliteterna finns längs längdriktningen på stockarna uppdelat på komponentnivå. Till läsarens hjälp att bättre förstå resultaten kan följande sammanfattning av kvalitetsklassernas huvuddrag användas:

• Kvalitet 1 – Friska kvistar och pärlkvistar tillåts. Fingerskarv är inte tillåten

• Kvalitet 2 – Svartkvistar som sitter fast och är mindre än 15mm i diameter är tillåtna. Fingerskarv är tillåten

• Kvalitet 3 – Svartkvistar som sitter fast och är mindre än 20mm i diameter är tillåtna. Fingerskarv är tillåten

• Kvalitet 4 - Vrak

Vanliga nedklassningsorsaker kan vara: Toppbrott, sprötkvist, lyra, fetved, kådlåpa, rotspricka, barkdrag, stor svartkvist och för många svartkvistar.

I denna del av redovisningen har vi valt att presentera enbart resultaten för gruppen klena stockar och komponentlängd 850mm för att påvisa sambandet mellan kvalitetsutfall och stocktyp. Resultaten för de grova stockarna uppvisar likartade drag som för de klena.

Kvalitetsutfallet för specialfallet 2500mm komponentlängd uppvisar samma tendenser som för 850 mm längd och redovisas därför inte. Samtliga figurer som behandlar kvalitetsutfall återfinns i Bilaga 1-8.

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – hel stocklängd

Figur 12 och 13 är två av sexton liknande grafer som visar kvalitetsfördelning uppdelat på kvalitet, sågsätt samt om det var sågat ur klen eller grov stock/sågklass. Varje graf visar också volymprocent av högsta kvaliteten i medeltal för alla komponentlängder på respektive position L1-L6 samt stocktyp. Anledningen till varför figur 12 och 13

inkluderar komponent ett till sex, L1-L6, är att två långa stockar gav en sjätte komponent (synligt i Bilaga 1 och 4).

(25)

Tydligast resultat är att friskkviststockarna ger den högsta andelen kvalitet 1 i de tre första komponentlängderna (L1-L3). Även svartkviststockarna ger hög andel kvalitet 1 och för den femte komponenten har de faktiskt högre utbyte av kvalitet 1 än

friskkviststockarna. Rotstockarna har den lägsta andelen kvalitet 1 för alla komponenter, men medelvolymprocenten stiger ju längre upp på rotstocken komponenterna kapas fram för att sedan sjunka något vid den femte komponenten.

Kvalitet 1 Klen stock - 2ex sågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

L1 L2 L3 L4 L5 L6

Utbyte komponentvolym (%)

Rotstock Svartkviststock Friskkviststock

Figur 12: 2ex-sågning. Volymprocent kvalitet 1 i medeltal för alla 850mm komponent- längder från klen stock.

Kvalitet 1 Klen stock - Genomsågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

L1 L2 L3 L4 L5 L6

(26)

Detta visar att de första 2.6m på rotstockarna bör undvikas om ett högt utbyte av högsta kvalitet eftersträvas. Att utbytet sjunker vid den femte komponenten beror på att stocken är tunnare där och inte ger lika stor volym p.g.a. hög grad av vrak orsakad av för späd dimension. Rotstockarna ger generellt hög andel kvalitet 2 (Figur 1b och 1f i Bilaga 1) och då framförallt i de tre första komponenterna mätt från rotändan vilket förklarar varför andelen kvalitet 1 är låg på dessa positioner i figur 12 & 13. Avsmalningen påverkar alla stocktyper i toppändan och störst effekt får det på friskkvist- och svartkviststockarna då dessa oftare hade en klenare toppdiameter än rotstockarna inom samma sågklass.

Jämförs figurerna 12 och 13 syns det att genomsågning ger ett högre volymutbyte än 2ex sågning. Sammantaget visar figurerna i Bilaga 1 att ovan nämnda resultat i grova drag gäller oavsett sågsätt och sågklass, men att mindre variationer finns.

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – stocklängd 2.6m från rotsida

Figur 14 och 15 visar samma kvalitetsfördelning som fullängdsfallet gjorde för de tre första lamellerna men med andra totala utbytesnivåer. Detta på grund av att L1-L3 i fullängdsfallet är samma komponenter som L1-L3 för 2,6m stock mätt från rot. Det finns två tydliga och viktiga resultat som delas med fullängdsfallet. Det ena är att rotstockarna ger låg andel kvalitet 1. Det andra är att genomsågningen ger ett högre utbyte än 2ex sågningen.

Kvalitet 1 Klen stock 2.6m Rot - 2ex sågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

L1 L2 L3

Figur 14: 2ex-sågning. Volymprocent kvalitet 1 i medeltal för alla 850mm komponentlängder från 2.6m klen stock mätt från rot.

(27)

Kvalitet 1 Klen stock 2.6m Rot - Genomsågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

L1 L2 L3

Figur 15: Genomsågning. Volymprocent kvalitet 1 i medeltal för alla 850mm komponentlängder från 2.6m klen stock mätt från rot.

Kvalitetsutfall: K.L. 850mm – stocklängd 2.6m från toppsida

Även i fallet med 2.6m stockar mätt från toppändan visar sig kvalitetsfördelningen vara liknande fullängdsfallet och 2.6m rot fallet. Det vill säga, rotstockarna ger låg andel kvalitet 1 från komponent L1 och sedan stiger kvaliteten i efterföljande komponenter och genomsågat ger högre volymutbyte än 2ex sågat, vilket syns i Fig 16 och 17.

Kvalitet 1 Klen stock 2.6m Topp - 2ex sågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

L1 L2 L3

(28)

Kvalitet 1 Klen stock 2,6m Topp - Genomsågat

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0

L1 L2 L3

Figur 17: Genomsågning. Volymprocent kvalitet 1 i medeltal för alla 850mm komponentlängder från 2.6m klen stock mätt från topp.

4.4 Nedklassningsorsaker

Detta avsnitt behandlar nedklassningsorsaker och var på plankorna/brädorna de oftast förekommer beroende på stocktyp. Några utvalda diagram visas här. Ytterligare figurer finns i Bilaga 7.

Såsom Tabell 5 och 6 visar innehåller rotstockarna flest antal defekter som ger upphov till nedklassning och andelen nedklassade komponenter för denna stocktyp är så hög som storleksordningen 61-81 %. Tabellerna visar också den generella trenden att antalet nedklassade komponenter blir lägre ju längre upp på trädet som stockarna kommer från.

Rotstockarna har de högsta nedklassningsnivåerna följt av svartkvist/mellanstock och sist kommer friskkvist/toppstockarna som ha det lägsta antalet nedklassningar.

Helhetsmässigt skiljer det inte mycket mellan 2ex- och genomsågning i andel nedklassade komponenter. Möjligen att 2ex ger något högre andel nedklassningar procentuellt sett.

Tabell 5: 2ex-sågat. Antal nedklassade ämnen i procent av det totala antalet kompo- nenter för varje sågklass och stocktyp. Full stocklängd och 850mm komponentlängd.

Sågklass Grupp Stocktyp Nedklassade ämnen (%) 120-135 klen frisk 20,9

120-135 klen svart 37,2

120-135 klen rot 70,7

135-150 grov frisk 18,2 135-150 grov svart 40,5

135-150 grov rot 81,3

(29)

Tabell 6: Genomsågat. Antal nedklassade ämnen i procent av det totala antalet kompo- nenter för varje sågklass och stocktyp. Full stocklängd och 850mm komponentlängd.

Sågklass Grupp Stocktyp Nedklassade ämnen (%) 120-135 klen frisk 10,1

120-135 klen svart 24,6

120-135 klen rot 76,8

135-150 grov frisk 25,1 135-150 grov svart 35,8

135-150 grov rot 61,4

Figur 18 visar exempel för rotstockarnas nedklassningsorsaker (barkdrag, stora

svartkvistar och för många svartkvistar) och figur 19 motsvarande för friskkviststockar.

De största orsakerna till rotstockarnas låga kvalitet oavsett sågsätt och sågklass är antalet svartkvistar samt att de ofta är för stora. Även för friskkviststockar liksom för svartkviststockar är det antalet svartkvistar och storleken på dessa som orsakar flest nedklassningar. Defekter som toppbrott, sprötkvist, lyra, fetved och kådlåpor förekommer för alla stocktyper och i olika omfattning. Totalt sett ger dessa defekter upphov till ca 40 % av antalet nedklassningar för friskkviststockar. Men då totala antalet nedklassningar för den stocktypen är väldigt lågt är inte påverkan på kvalitetsutfallet så stort. För svartkviststockar är andelen nedklassningar på grund av toppbrott, sprötkvist, lyra, fetved och kådlåpor runt 30 % och för rotstockar runt 12 %. Det totala antalet nedklassningar är högre för dessa stocktyper och därmed blir också påverkan på kvalitetsutfallet större.

Nedklassning klen rotstock - Genomsågat

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

L1 L2 L3 L4 L5

Nedklassningar av totala antalet komponenter (%)

Barkdrag Stor svartkvist Många svartkvist

Figur 18: Andel nedklassade komponenter för klena rotstockar. Genomsågning.

(30)

Nedklassning klen friskkviststock - Genomsågat

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

L1 L2 L3 L4 L5

Nedklassningar av totala antalet komponenter (%)

Barkdrag Stor svartkvist Många svartkvist

Figur 19: Andel nedklassade komponenter för klena friskkviststockar. Genomsågning.

4.5 Volymutbyte

Utbytet är beräknat som volymen färdig limfog dividerat med stockvolym.

Volymutbyte: K.L. 850mm – hel stocklängd

Tabellerna 7 och 8 visar sammanställningen av volymsutbytet för de två sågsätten i fallet då den bedömda komponentlängden är 850mm och hela stocklängden är använd. En jämförelse mellan tabell 7 och 8 visar att genomsågning i snitt gav 13 % högre volymutbyte än 2ex-sågning vilket är en stor skillnad. Man kan också utläsa att Tabell 7: 2ex-sågning. Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Full stocklängd och 850mm komponentlängd.

Total

ämnes- Stock-

Medelvolym per kvalitet i procent av stockvolym

Sågklass Grupp volym (%) typ Kval1 Kval2 Kval3 Kval4 120-135 klen 22,1 frisk 17,5 0,3 3,6 0,7 120-135 klen 25,2 svart 15,6 5,5 3,9 0,1 120-135 klen 23,2 rot 9,0 10,0 3,8 0,4 135-150 grov 23,9 frisk 19,6 1,1 2,9 0,2 135-150 grov 24,6 svart 15,2 5,0 4,4 0,0 135-150 grov 24,5 rot 5,7 15,4 3,4 0,0

oberoende av sågsätt och toppdiameter så gav rotstockarna ett lägre volymutbyte av komponenter med kvalitet 1 jämfört med svartkvist- och friskkviststockarna. Det omvända gäller för kvalitet 2 där rotstockarna fick det högsta volymutbytet.

(31)

Friskkviststockarna gav högst andel av kvalitet 1 vilket gör dem lämpliga för produkter som har krav på högsta kvalitet. Variationen i det totala volymutbytet var lågt mellan de tre olika stocktyperna inom varje sågklass och sågsätt. I allmänhet tenderade svartkviststockarna att ge ett något högre totalt volymutbyte än friskkviststockar och rotstockar.

Detta torde bero på svartkviststockarnas form då de oftare har en lägre avsmalning än rot- och friskkviststockarna.

Tabell 8: Genomsågning: Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Full stocklängd och 850mm komponentlängd.

Tot ämnes- Stock- Medelvolym per kvalitet i procent av stockvolym Sågklass Grupp volym (%) typ Kval1 Kval2 Kval3 Kval4 120-135 klen 36,1 frisk 32,1 2,4 1,2 0,4 120-135 klen 38,8 svart 30,0 3,2 3,2 2,4 120-135 klen 36,6 rot 10,9 14,3 8,6 2,7 135-150 grov 37,0 frisk 28,0 2,6 4,5 1,8 135-150 grov 37,6 svart 24,7 6,1 5,3 1,5 135-150 grov 36,3 rot 15,2 17,7 2,7 0,7

Slår vi ihop resultaten för de två timmerdimensionerna i tabellerna fås en enkel bild som åskådliggör sågsättets betydelse för volymsutbytet godkända komponenter, se figur 20.

0 5 10 15 20 25 30 35

kval1 kval2 kval3 kval4 kval1 kval2 kval3 kval4

2ex-sågning Genomsågning

rot svart frisk

Figur 20: Medelvolym godkända komponenter (850mm) per kvalitet och stocktyp för de två sågsätten. Resultaten för klen och grov timmerdimension sammanslagna.

(32)

Volymutbyte: K.L. 850mm – stocklängd 2.6m från rotsida

Tabell 9 och 10 visar utbytet för fallet med 2.6m stock från rotsida och 850mm kompo- nentlängd. Det innebär att de tre första komponenterna mätt från rotsidan bedömts.

Precis som i fullängdsfallet resulterade genomsågningen i ett väsentligen högre utbyte (13,5%) än 2ex-sågningen även i fallet med fast stocklängd. Totalnivåerna ökade

emellertid 2-3% jämfört med fullängdsfallet vilket innebär att väl avvägd fast stocklängd (här 2.6m långa stockar från rotsida) är lämpligt att såga för att få ett högre volymutbyte.

Precis som i fullängdsfallet så gav friskkviststockarna den högsta andelen kvalitet 1 följt av svartkviststockarna. Också här gav rotstockarna hög andel kvalitet 2 och

svartkviststockarna ett lite högre volymutbyte totalt än de andra stocktyperna.

Tabell 9: 2ex-sågning. Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Bedömningen avser de tre första komponenterna mätt från rotsida. Stocklängd 2.6m. K.L. 850mm.

Tot ämnes- Stock-

Tabell 10: Genomsågning: Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Bedömningen avser de tre första komponenterna mätt från rotsida. Stocklängd 2.6m. K.L. 850mm.

Tot ämnes- Stock-

Volymutbyte: K.L. 850mm – stocklängd 2.6m från toppsida

På samma sätt som i fallet med 2.6 m stock mätt från rotsidan bedömdes tre stycken 850mm långa komponenter, men i det här fallet mätt från toppsidan på stockarna. På dessa korta stockar skiljer det i snitt 14.7 % vad det gäller det totala volymutbytet mellan genomsågat och 2ex sågat. Även för dessa korta stockar är det genomsågning som ger det högre utbytet. Tabell 12 och 13 visar att rotstockarna ger en lägre andel kvalitet 1 än frisk- och svartkviststock och en högre andel kvalitet 2. Friskkviststockarna gav även för dessa stockar den högsta andelen kvalitet 1. Jämfört med fullängdsfallet gav

genomsågningen av 2.6m stock från toppsida ingen märkbar skillnad i totalt volymutbyte.

(33)

För 2ex-sågningen blev volymutbytet lägre än både fullängdsfallet och 2.6m stock från rotsidan. Förklaringen till att utbytet blir lägre vid 2.6m stock från toppsida än från rotsida beror på att timret var lite för klent för postningen och därmed bättre anpassat för de grövre diametrarna i fallet med 2.6m stock från rotsida. En onormalt hög andel komponenter längst ut på stocken vrakades p.g.a. för späd dimension.

Tabell 11: 2ex-sågning. Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Bedömningen avser de tre första komponenterna mätt från toppsida. Stocklängd 2.6m. K.L. 850mm.

Tabell 12: Genomsågning: Kvalitetsutfall och utbyte i volymprocent. Bedömningen avser de tre första komponenterna mätt från toppsida. Stocklängd 2.6m. K.L. 850mm.

Volymutbyte: K.L. 2500mm – stocklängd 2.6m

För att undersöka komponentlängdens betydelse vid genomsågning redovisas

volymutbytesanalys för specialfallet 2500mm komponentlängd från 2.6m fast stocklängd från rot- och toppsida. Tabellerna 14 och 15 visar hur utbytet skulle bli vid sågning av 2.6m långa stockar från rot och topp om komponentlängden är 2500mm. Utbytet blev som väntat lägre än i fallet med 850mm komponentlängd. Orsaken är att en lång komponent påverkas mer av stockens avsmalning än en kort komponent då maximalt bleke sätter gräns. Maximalt tillåtet bleke hamnade oftast nära toppsidan vilket innebär att det blir lägre än vad som resten av brädan tillåter varvid volymutbytet sjunker. Likaså att vraka en lång komponent p.g.a. för litet bleke(undre gräns) påverkar mer än vrakning av en kort komponent. Den klena timmergruppen i Tabell 14 visar detta eftersom den gruppen hade lite för klen toppdiameter för vald postning.

(34)

Tabell 13: Utbyte i volymprocent för genomsågning med 2500mm komponentlängd.

Stocklängd 2.6m från rotsida.

Tot ämnes- Stock- Sågklass Grupp volym (%) typ 120-135 klen 34,8 frisk 120-135 klen 37,8 svart 120-135 klen 34,8 rot 135-150 grov 34,4 frisk 135-150 grov 36,8 svart 135-150 grov 34,6 rot

Tabell 14: Utbyte i volymprocent för genomsågning med 2500mm komponentlängd.

Stocklängd 2.6m från toppsida.

Tot ämnes- Stock- Sågklass Grupp volym (%) typ 120-135 klen 21,9 frisk 120-135 klen 28,7 svart 120-135 klen 29,4 rot 135-150 grov 27,8 frisk 135-150 grov 30,5 svart 135-150 grov 32,2 rot

Figur 21 illustrerar konsekvensen/skillnaden mellan att använda 2500mm

komponentlängd jämfört med 850mm på genomsågade brädor. Korta komponenter utnyttjar materialet och koniciteten bättre långa. Skillnaden mellan klen och grov grupp beror på att den klena timmerdimensionen var aningen för späd och att oproportionerligt många ämnen vrakades pga för späd dimension (vid bedömning från toppsidan). En rättvis siffra på skillnaden är ca 3% om vi använt en optimal timmerdimension för båda postningarna.

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Frisk Svart Rot Frisk Svart Rot

ROTBIT TOPPBIT

Klen grupp 4x (109-142mm)

Grov grupp 5x (126-148mm) Volymsprocent

Minsta skillnad 2.6%

Största skillnad 14.6%

I snitt: 7.1%

Figur 21: Genomsågning. Skillnad i utbyte mellan K.L. 850mm och K.L. 2500mm

(35)

4.6 Automatisk sortering av stockar – multivariat dataanalys

Undersökningen angående möjligheter till automatisk sortering av stockar på timmerplan är uppdelad i två delar. Den första delen jämför hur väl olika skanningtekniker kan sortera fram stockar som ger hög andel kvalitet 1. Den andra delen undersöker med vilken precision den på sågverket befintliga tvådimensionella mätramen kan sortera ut rotstockar (eftersom dessa innehåller låg andel kvalitet 1). I båda fallen har multivariat statistik använts för att skapa prediktionsmodeller som använts som grund för analys av möjligheten för automatisk sortering av timret.

Jämförelse mellan olika skanningtekniker

Resultatet till jämförelsen mellan olika skanningtekniker kommer från Johan Oja vid SP Trätek i Skellefteå. Utgående från mätramsdatat och kvalitetsutfallet som samlats in i projektet har Oja tagit fram sorteringsmodeller med hjälp av multivariat statistik. Dessa sorteringsmodeller använder sig av respektive mätrams grunddata för att försöka prediktera om en stock har hög eller låg grad/andel kvalitet 1 efter sågning.

Utvärderingen av respektive prediktionsmodell (metod) ses i Tabell 15. Tabellen anger andelen färdiga komponenter av kvalitet 1 ur försökets alla stockar. Man kan i tabellen utläsa att 62% av försökets totala komponentvolym blev limfog av kvalitet 1 (metod 1, ingen försortering av stockar). Denna siffra får utgöra referens då Norrfog idag inte kvalitetssorterar timret.

I tabellen ses att de olika sorteringsmodellerna ökar andelen kvalitet 1 med 13-15%

jämfört med att inte försortera timret. Sorteringsmetoderna 2-5 fungerar nästan lika bra.

3D ger lägst andel kvalitet 1 (i snitt 75 %) men inte så långt efter den bästa metoden som är röntgen (i snitt 77 %). Den befintliga 2D mätramen (i snitt 76 % kvalitet 1) placerar sig i mitten och en sortering med den skulle alltså fungera bra. Vi vet efter denna studie att rotstockar är associerade med låg andel kvalitet 1. Om alla rotstockar skulle ha sorterats ut enligt metod 5, och bara svartkvist- och friskkvist-stockarna sågats, skulle andel kvalitet 1 blivit 77%. Med röntgensortering av alla stockar kan vi praktiskt nå samma nivå utan att tappa framsorterad stockvolym. Notera att det är både teoretiskt och praktiskt möjligt att med hjälp av sorterings-modellerna sortera fram stockar som ger i det närmaste 100 % kvalitet 1, men då kommer antalet bortsorterade stockar att öka och den totala volymen med kvalitet 1 stockar som också att sjunka.

Tabell 15: Andel kvalitet 1 bland de färdiga komponenterna, beroende på vilken sorteringsmetod som användes. Metod 1 innebär att ingen sortering utförts och alla stockar är med. Metod 5 visar andelen kvalitet 1 om alla rotstockar skulle sorterats bort.

Nr: Sorteringsmetod: Andel kvalitet 1 1 (Ref 1) Utan sortering 62%

2 2D 76%

3 3D 75%

4 Röntgen 77%

5 (Ref 2) Inga rotstockar 77%