Kapacitetsökning på Scanias gjuteri

– flödesseparationsmöjligheter i cylinderhuvudproduktionen Shadi Tentak, KTH Joakim Lundborg, LIU Handledare: Tobias Björklind, Scania CV AB Handledare: Björn Sandberg, KTH & Henrik Andersson, LIU

Sammanfattning

För att Scania ska klara av att producera produkter motsvarande efterfrågan som finns måste de öka kapaciteten i sin tillverkning. Detta leder i sin tur till att gjuteriet behöver öka kapaciteten för att klara av de framtida mål som Scanias ledning satt upp. I dagsläget tillverkas två typer av huvudprodukter inom Scanias gjuteri i Södertälje, vilka är cylinderhuvuden och cylinderblock. Produktionen startar i två separata flöden för respektive produkt och därefter går flödena av de två produkterna ihop till ett gemensamt flöde, för att senare gå isär igen. En kapacitetsökning förväntas ha stor potential om den möjliggörs genom separation av flödena för cylinderhuvud och cylinderblock genom hela gjuteriet. Samtidigt ser då gjuteriet även en möjlighet att anpassa sin produktion ytterligare till Scanias produktionsfilosofi. Skulle en separation visa sig vara genomförbar till en rimlig kostnad kommer gjuteriet att ta upp detta som investeringsförslag hos ledningen för Scania. Syftet med examensarbete är därför att utforma ett förslag på en utbyggnad av cylinderhuvudlinjen, för att öka kapaciteten hos Scanias gjuteri. För att detta ska vara möjligt och bli effektivt rekommenderas vissa processtekniker. Dessa är smältning med elektrisk induktionsdegelugn, avgjutning med automatisk tryckgjutugn, grovblästring med hjälp av slungrensning eller fristråleblästring, urslagning genom skakning och kontinuerlig avspänningsglödgning. Om en hög automatiseringsgrad önskas bör även utryckning av ingjutssystem med hjälp av robot ingå. Anledningen till att just dessa tekniker rekommenderas är att de visade sig vara mest lämpliga för att uppfylla de krav som dagens produktion ställer på det nya produktionsavsnittet. Exempel på ett sådant krav är bl.a. att max 15 personer får krävas för att köra produktionen och avsnittet måste placeras inom vissa befintliga ytor. När dessa krav var kända kunde ett förslag på ett separationskoncept genereras. Förslaget skulle ha ett så bra flöde som möjligt och för att säkerställa detta användes metoden systematisk lokalplanläggning. Det visade sig fullt möjligt att åstadkomma ett bra flöde, men att det även blir väldigt trångt i lokalen. Dessutom krävs många obeprövade lösningar och det är därför troligtvis ganska riskfyllt. Ytterligare ett koncept togs därför fram med syftet att minimera risker och att underlätta en implementering. Båda koncepten innebär en bättre förankring i Scanias produktionssystem än dagens produktion och även en markant kapacitetsökning. Cylinderhuvudproduktionen kommer i och med ett införande av något av koncepten att kunna ökas med ca 101 procent. Dessutom frigörs även kapacitet motsvarande 60 procent i cylinderblockproduktionen. För att implementera något av koncepten måste dock en del risker beaktas, samt att vissa detaljer måste utredas mer. De största riskerna finns i avspänningsglödgningen, urslagningen och smältningen. Det visade sig också att de till stor del var en följd av att det är trångt i lokalen, samt att temperaturen på cylinderhuvudena är känslig. Trots dessa risker innebär en realisering av något av konceptförslagen ändå en bra möjlighet för Scania att öka kapaciteten och effektivisera produktionen. Vilket koncept som bör realiseras beror på vad Scania har för planer för en framtida gjuteriverksamhet.

2

1 Fiktiv information pga. Sekretess.

Abstract

For Scania to make it possible to handle the demand of the market, they have to increase their manufacturing capacity. This means that the foundry at Scania will have to increase its capacity as well, to meet the future instructions from the management. There are two types of main products at the foundry of Scania in Södertälje, cylinder heads and cylinder blocks. The manufacturing starts and ends in two separate production lines but in the middle the two lines are merged into one. A significant increase of the capacity probably can be achieved if the two lines remain separated through all of the sections of the foundry. Also, the foundry would be able to adjust its production system closer to the principles of Scania´s production guidelines. If a separation of the two lines is feasible, the foundry will suggest it to the management at Scania. The purpose of this master thesis is therefore to suggest a suitable design of a production line for the cylinder heads, to increase the capacity at the foundry of Scania. To make the new production line possible and more efficient, some process techniques are recommended. These techniques are melting with electric induction furnace, pouring with automatic pressure furnace, blasting with shot-blasting or open blast-cleaning, shake out through vibration and continuous stress relieving. Automatic removal of the gating system with a robot should be included in the production line if a high automation level is preferred. The reason that these techniques are being recommended is that they are best suited to fulfil the demand that originates from the manufacturing today, for example that the new production line must not contain more than 15 operators, and that the production line must fit in a restricted area. With knowledge of these demands it was possible to generate a suggestion of a concept. The aim was to obtain a good flow, and to ensure this the method Systematic Layout Planning was used. It turned out that it is possible to achieve a good flow, but also that it is going to be very cramped to implement the concept. Also, it requires many new and not well-evaluated techniques and it will therefore be fairly risky. Because of this, an additional concept was generated, focusing on low risk and easy implementation. Both concepts will support Scania Production System better than the current foundry. It will also mean a significant increase in capacity. The cylinder head production would increase about 102 percent and the separate lines will also contribute to a raise in cylinder block capacity by about 60 percent. Before implementing one of the concepts, a number of risks and problems concerning new techniques have to be examined. The most severe risks concern stress relieving, shot blasting and melting. It turned out that these risks mostly origins from the lack of space in the building, and also that the temperature of the cylinder heads are sensitive. Despite these risks, realisation of any of the concepts should lead to increased capacity and improved efficiency at the Scania foundry. Which concept that suits Scania the best will depend on the future plans of the foundry in Södertälje.

2 Fiktiv siffra pga. Sekretess.

3

Förord

Detta examensarbete är det avslutande momentet på civilingenjörsutbildningen Industriell ekonomi vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Examensarbetet utgör 30 poäng av de totalt 270 som civilingenjörsstudierna består av. Examensarbetet har utförts tillsammans med Joakim Lundborg som studerar på civilingenjörsutbildningen Kommunikations- och transportsystem vid Campus Norrköping, Linköpings Tekniska Universitet. Jag vill även passa på att rikta ett stort tack till samtliga personer som har ställt upp som intervjuobjekt vid datainsamlingen, utan diskussioner med er hade det varit svårt att genomföra detta examensarbete. Ytterligare ett stort tack vill jag rikta till Henrik Andersson och Björn Sandberg, handledarna på respektive universitetet samt Tobias Björklind handledaren på Scania. Till sist hoppas jag att arbetet kommer till användning, för Scania i första hand men även för andra intresserade. Stockholm, april 2008 Shadi Tentak

4

Innehåll

1 INLEDNING 1.1 Bakgrund 8 1.2 Syfte 9 1.3 Problemformulering 9 1.4 Avgränsningar 9 1.5 Metod 10 1.6 Källkritik 11 1.7 Läsanvisningar 12

2 TEORETISK REFERENSRAM 2.1 Allmänt om gjutning i engångsform 13 2.2 Presentation av generella gjutprocesser 14

Smältning 14 Avgjutning 15 Urslagning 16 Rensning 17 Avspänningsglödgning 18

2.3 Lean production 18 Scanias Produktionssystem 18

2.4 Lokalplanläggning 21 Systematisk lokalplanläggning 21

2.5 Nyckeltal 23 2.6 Lönsamhetskalkyler 24

Pay-off-metoden 24 Nuvärdesmetoden 25

2.7 Riskanalys 25 Riskmetoder 26 Rolf Johnsson-matrisen 26 Spindelnätsdiagram 27

3 INFORMATION OM SCANIA OCH DESS GJUTERI 3.1 Scania 28 3.2 Scanias gjuteri 29 3.3 Cylinderhuvudenas materialflöde 29

Kärntillverkning 30 Formning 30 Smältning 30 Efterbearbetning 31

4 KRAVSPECIFIKATIONSGENERERING 4.1 Informationsflöde 32 4.2 Internleverantör 32 4.3 Internkund 33 4.4 Tillgänglig yta 34 4.5 Materialförsörjning 36 4.6 Bemanning 37 4.7 Kapacitet 37 4.8 Nyckeltal i produktionen 38 4.9 Krav på koncept 39

5 KONCEPTGENERERING 5.1 Teknikval 40

Avgjutning 40 Smältning 40 Avspänningsglödgning 42 Urslagning 42 Grovblästring 43 Sammanfattning av teknikval 43

5

5.2 Framtagning av koncept 1 44 Steg 1 - Kartläggning av samband 44 Steg 2 - Skiss av funktionssamband 45 Steg 3 - Funktionskrav 46 Steg 4 - Rita huvudplan 47

5.3 Presentation av koncept 1 48 Smältning 49 Avgjutning 49 Avlägsnande av ingjutssystem 50 Urslagning 50 Avspänningsglödgning 50 Grovblästring och lastning i lådor 51 Kommentarer till koncept 1 51

5.4 Framtagning av koncept 2 51 5.5 Presentation av koncept 2 52

Smältning och avgjutning 52 Rensning 52 Avspänningsglödgning 53 Kommentarer till koncept 2 53

6 UTVÄRDERING AV KONCEPTEN 6.1 SPS-utvärdering 54

Normalläge 54 Rätt från mig 55 Förbrukningsstyrd produktion 55 Ständiga förbättringar 56 Säkerhet och arbetsmiljö 57 Kvalitet 57 Leveranssäkerhet 57

6.2 Komplement till SPS-utvärdering 58 Störningskänslighet 58 Flexibilitet 58 Kapacitetstak 58 Yta 59 Bemanning 59

6.3 Lönsamhetsberäkningar 59 MIKA - Scanias egna lönsamhetsmodell 59 Nuvärdesberäkning 60 Pay-off-beräkning 61

6.4 Risker 61 Rolf Johnsson-matrisen 63 Spindelnätsdiagram 63

6.5 Kvantitativ sammanställning av utvärdering 64

7 SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER 7.1 Processtekniker 65 7.2 Krav från nuläget 66 7.3 Konceptförslag 66 7.4 Anpassning till SPS 67 7.5 Övriga fördelar 67 7.6 Svårigheter och risker 68 7.7 Rekommendationer 68

Val av koncept 68 Nödvändiga utredningar för ett fungerande koncept 68 Utredningar som kan leda till effektivisering 70

8 REFERENSER

6

Figurer Figur 1. Materialflödet på gjuteriet 8 Figur 2. Beskrivning av arbetsupplägg 10 Figur 3. Översiktsbild över vanliga typer av smältugnar 14 Figur 4. Tryckgjutugn i profil (Progelta – Foundry Engineering, 080125) 16 Figur 5. Scanias Produktionssystem 19 Figur 6. Exempel på sambandsschema 22 Figur 7. Skiss av funktionssamband 22 Figur 8. En grafisk nuvärdesberäkning på en investering 25 Figur 9. Exempel på Rolf Johnsson-matrisen 26 Figur 10. Exempel på spindelnätsdiagram 27 Figur 11. Nettoomsättning/produktområde, fordonsleveranser/marknadsområde (Scanias årsredovisning, 2006) 28 Figur 12. Cylinderblock (t.v.) och cylinderhuvud (t.h.) till D12-motor 29 Figur 13. Schematisk bild över materialflödet för cylinderhuvuden 29 Figur 14. Schematisk bild över informationsflödet på Scanias gjuteri 32 Figur 16. Översiktlig bild över tillgängliga ytor 34 Figur 17. Tillgänglig yta för område 1, 2 och 3 35 Figur 18. Tillgänglig yta för område 4, 5 och 6 36 Figur 19. Bemanningsplan för formning/smältning/avgjutning 37 Figur 20. Tillgänglig yta för det nya produktionsavsnittet 39 Figur 21. Temperatur hos cylinderhuvuden efter avgjutning (Elmqvist, 2008) 42 Figur 22. Cylinderhuvudens temperatur med urslagning vid 800°C (Elmqvist, 2008) 43 Figur 23. Sambandsschema 44 Figur 24. Sambandsdiagram 45 Figur 25. Funktionssambanden med funktioners krav på yta inritade 47 Figur 26. Jämförelse mellan ytan funktionerna kräver och tillgänglig yta 47 Figur 27. Färdig huvudplan 48 Figur 28. En översiktlig bild av Koncept 1 48 Figur 29. Koncept med fokus på riskminimering och enkel implementering 52 Figur 30. Grafisk bild på nuvärdesberäkning för koncept 1 och 2 60 Figur 31. Riskerna som finns i koncept 1 insatta i Rolf Johnsson-matrisen 63 Figur 32. Ett Spindelnätsdiagram som visar vilka processer som innehar störst risker 63

Tabeller

Tabell 1. Temperaturer för avspänningsglödgning (Metallnormcentralen, 1987) 18 Tabell 2. Nyckeltal för formnings- och smältningsavdelningen 38 Tabell 3. Processer i den befintliga smältningscykeln 41 Tabell 4. Processer i det nya produktionsavsnittets smältningscykel 41 Tabell 5. Funktionskrav 46 Tabell 6. Tiden då en värdehöjande process pågår 55 Tabell 7. Kapacitetsjämförelse mellan nytt och gammalt produktionsavsnitt 59 Tabell 8. Kvantitativ bedömning av koncepten 64

Bilagor

Bilaga 1. Takttidsberäkning Bilaga 2. Uppskattade investeringskostnader Bilaga 3. Nuvärdesberäkningar

7

1 Inledning Kapitlet inleds med en bakgrund till examensarbetet. Därefter följer ett syfte som mynnar ut i en problemformulering för att tydliggöra frågeställningen, följt av avgränsningar. Kapitlet avslutas med en beskrivning av arbetsmetod samt läsanvisningar.

1.1 Bakgrund Scania tillverkar och säljer i huvudsak tunga lastbilar. Ju mer den globala handeln ökar desto mer ökar efterfrågan på transporter och därmed efterfrågan på lastbilar. Under den senaste tioårsperioden har efterfrågan på lastbilstransporter ökat mer än den globala ekonomiska tillväxten. Detta, tillsammans med en organisk tillväxt, har lett till en ökad försäljning av Scanias produkter och denna prognostiseras att fortsätta. För att Scania ska klara av att producera den efterfrågan som finns på deras produkter måste de öka kapaciteten i sin tillverkning. Detta leder i sin tur till att gjuteriet behöver öka kapaciteten för att klara av de framtida målen som Scanias ledning satt upp. I dagsläget tillverkas två typer av huvudprodukter inom Scanias gjuteri i Södertälje, vilka är cylinderhuvuden och cylinderblock. Produktionen startar i två separata flöden för respektive produkt, figur 1. Därefter går flödena av de två produkterna ihop till ett gemensamt flöde i processerna formning, smältning, avgjutning och urslagning. Efter urslagningen separeras flödet återigen för grovblästring, avspänningsglödgning och rensning.

Kärntillverkning- block

Kärntillverkning- cylinderhuvuden

Formning

Efterbearbetning cylinderhuvuden

Efterbearbetning block

Avgjutning

Smältning

Urslagning

Figur 1. Materialflödet på gjuteriet Det pågår idag ett projekt för att öka kapaciteten i början av flödet, där flödena fortfarande är separerade, men gjuteriet ser även att det behövs en kapacitetsökning där flödena går ihop. En sådan kapacitetsökning tros ha stor potential om den möjliggörs genom separation av flöden för cylinderhuvud och cylinderblock genom hela gjuteriet. Samtidigt ser gjuteriet även en möjlighet att anpassa sin produktion ytterligare till Scanias produktionsfilosofi. Skulle en separation visa sig vara genomförbar till en rimlig kostnad kommer gjuteriet att ta upp detta som investeringsförslag hos ledningen för Scania.

8

1.2 Syfte Syftet är att utforma ett förslag på en utbyggnad av cylinderhuvudlinjen, för att öka kapaciteten hos Scanias gjuteri.

1.3 Problemformulering Målet är att undersöka vilka möjligheter det finns att separera flödet av cylinderhuvuden från cylinderblock på Scanias gjuteri. Detta skulle innebära en stor kapacitetsökningspotential hos cylinderhuvud- och cylinderblockproduktionen, samtidigt som det skulle ge en bra möjlighet att anpassa produktionen efter produktens egenskaper i större utsträckning än i dagsläget. Det ger även en möjlighet att få ett flöde som är bättre förankrat i Scanias produktionssystem. Frågeställningarna som ska besvaras i examensarbetet är dessa:

• Vilka relevanta processtekniker bör ingå i det nya produktionsavsnittet? • Vilka krav ställer nuläget på utformandet av ett nytt produktionsavsnitt? • Hur bör ett förslag vara utformat för att möjliggöra ett nytt produktionsavsnitt, som

klarar erforderlig kapacitet år 2013? • Hur väl kommer förslaget på det nya produktionsavsnittet att vara anpassat efter Scanias

produktionssystem? • Vilka fler fördelar uppnår Scania genom att separera flödena enligt föreslaget koncept? • Vilka olika svårigheter och risker ställs Scania inför vid införandet av det nya

produktionsavsnittet?

1.4 Avgränsningar För att arbetet ska kunna utföras på tjugo arbetsveckor har en del avgränsningar till uppgiften formulerats. Några av dessa avgränsningar är direkta direktiv från företaget medan andra avgränsningar har formulerats från egna antaganden, i diskussion med uppdragsgivaren, gällande omfattning. Avgränsningarna som ligger till grund för arbetet är följande:

• Det nya produktionsavsnittet måste rymmas på befintliga tillgängliga ytor. • Hur ny ingjutsteknik möjliggörs utreds ej i detalj. Endast rekommendation av vilken

teknik som anses vara lämplig och hur systemet påverkas av den kommer att utredas. • System och konstruktion för sandåtervinning behandlas ej i arbetet. • Implementering av ett konceptförslag behandlas ej i arbetet, annat än i en riskanalys. • System och konstruktion för ventilation till de olika processerna behandlas ej i arbetet. • Järntransport och temporär förvaring vid fel på smälta, som i dagsläget sker i en

varmhållningsugn, antas fungera på annorlunda sätt vid ett eventuellt införande av ett nytt produktionsavsnitt. Eftersom kunskap saknas om hur detta då fungerar tas ingen hänsyn till eventuell upptagen yta av denna funktion. Arbetet behandlar inte heller något förslag på hur detta kommer att fungera.

• Personalbehov vid ett nytt produktionsavsnitt berörs endast i form av en jämförelse med dagsläget. Någon omfattande personalbehovsberäkning utförs ej och inte heller någon studie angående personalplanering behandlas i arbetet.

• Vilken teknik transporten av cylinderhuvudena sker med från process till process utreds ej.

9

1.5 Metod Tillvägagångssättet för att angripa problemet illustreras med hjälp av figur 2.

Kravspecifikation

Konceptgenerering Nulägesanalys

Analys

Intervjuer

SPS

Dagens flöde

Gjutning

Nyckeltal

Benchmarking

Informationsflöde

Kapacitet

Tillgänglig yta

Bemanning

SLP

Maskinval

Leverantörskontakt

Intervjuer

Konceptval

Diskussion med byggnadsentreprenör

Lönsamhetskalkyl

SPS

Riskanalys

Kvalitativ diskussion

Flexibilitet Arbetsmiljö

Ekonomiska nyckeltal

Informationsflöde

Slutsatser & rekommendationer

Figur 2. Beskrivning av arbetsupplägg Nulägesbeskrivning För att få en förståelse för produktionen utförs en nulägesbeskrivning. Denna går ut på att ta reda på hur gjuteriet fungerar i dagsläget. Beskrivningen inleds med en allmän faktainsamling om företaget, därefter övergår den till en mer gjuterispecifik studie. Denna utförs genom att studera arbetsgången och intervjua personal som arbetar i och utanför flödet. Även allmän gjuterimetodik studeras genom studiebesök och teoretiska studier. Informationen kommer att ligga till grund för den kravspecifikation som tas fram, men den kommer även att vara viktig för att dra slutsatser om de olika produktionsavsnitten i rapporten. Kravspecifikation För att tydligt se vilka krav som nuläget ställer på ett framtida produktionsavsnitt tas en kravspecifikation fram. Där specificeras krav som exempelvis vilka ytor som är tillgängliga, bemanning, material, mm. Denna ska sedan fungera som stöd till konceptgenereringen när ett nytt produktionsavsnitt skapas. Detta innebär att fokus kommer att ligga på de delar som kompletterar konceptgenereringen på bästa sätt. Kravspecifikationen kommer även att utgöra en viktig grund vid förfrågningar hos leverantörer. Konceptgenerering För att komma fram till hur maskiner och stödfunktioner på bästa sätt ska placeras inom de tillgängliga ytorna används till stor del en metod som kallas Systematisk Lokalplanläggning. Denna metod omfattar även en utvärdering i slutskedet, som i detta examensarbete utvidgas och lyfts ut till ett separat kapitel. Som komplement till Systematisk Lokalplanläggning används kravspecifikationen från föregående kapitel och en dialog med olika maskinleverantörer förs. Detta för att insamla erfarenheter men även för att åstadkomma en enkel form av validering av koncepten. Avsnittet omfattar också en diskussion om vilka processtekniker som är lämpliga att

10

använda i det nya produktionsavsnittet. En förklaring av olika aktuella processtekniker är presenterade i tidigare avsnitt medan det i konceptgenereringen mer handlar om en praktisk diskussion om vad som passar bäst på Scanias gjuteri. Detta avsnitt ska leda till ett koncept som även presenteras konkret. Därefter kommer ytterligare ett koncept att tas fram där fokus ligger på låg risk och enkel implementering, för att få en motpol att jämföra det föregående konceptförslaget med. Konceptet tas fram från kunskapen som inhämtats i nulägesbeskrivningen och kravspecifikationen samt genom en diskussion med olika aktörer. Analys När de koncept som är mest lämpade för en fortsatt utredning är framtagna utvärderas de och jämförs med varandra. Utvärderingen och jämförelsen sker i form av kvalitativa diskussioner, ekonomiska kalkyler, riskanalyser och även en kvantitativ bedömningsmetod. De kvalitativa diskussionerna berör de olika konceptens lämplighet i olika bedömningspunkter. Främst analyseras hur väl koncepten stämmer överens med Scanias produktionssystem, men även andra viktiga bedömningspunkter utreds. Fokus här ligger på flödet och detaljeringsnivån är därför endast övergripande. Efter de kvalitativa diskussionerna görs två ekonomiska kalkyler. Dessa har en övergripande ton och syftar mer till att få en fingervisning om hur koncepten förhåller sig till varandra än att få ett exakt resultat. Avsnittet innehåller även en grundlig riskanalys för att skapa en större förståelse för innebörden av att införa något av koncepten. Analysen avslutas därefter med en kvantitativ bedömning av koncepten enlig metoden som förespråkas i Systematisk Lokalplanläggning. Detta för att ge ytterligare underlag till en framtida slutgiltig bedömning. Slutsatser och rekommendationer När analysen är genomförd utvärderas resultaten och diskuteras i form av termer som lämpliga processtekniker, krav på konceptförslag, utformning av konceptförslag, överensstämmelse med Scanias produktionssystem, fördelar en separation leder till och risker med en separation. Fokus på slutsatserna ligger inte på att komma fram till ett bästa koncept, utan snarare på att öka förståelsen för vad ett nytt produktionsavsnitt kommer att innebära för Scania. Framförallt handlar avsnittet om vad ett eventuellt införande får för konsekvenser. Avsnittet behandlar även vad Scania bör utreda ytterligare för att kunna utföra en flödesseparation.

1.6 Källkritik De källor som har använts till den teoretiska referensramen är väl kända och dokumenterade. Angående gjutprocesser har mestadels en av branschens bäst ansedda böcker använts. Att mycket information hämtas från samma källa kan vara en risk, men eftersom den är så vida använd i seriösa sammanhang anses det ändå vara pålitlig information. Samma sak gäller för konceptgenereringen. Källorna som använts till den teoretiska referensramen har blivit extra kontrollerade av insatta personer, då mycket av den informationen ligger till grund för resten av arbetet. För fakta angående Scania och nuläget har information hämtats från olika håll, dels från intranätet, årsredovisningar, men även muntligt. I de fall där information inhämtats muntlig eller från intranätet har den oftast gått att dubbelkontrollera från annan källa inom företaget. Den information som är mest osäker är den information som rör processer som ännu inte finns, eller som bara finns på något enstaka ställe. För att göra den informationen mer pålitlig har även den i så stor utsträckning som möjligt dubbelkollats. Har det inte gått att få minst två pålitliga källor, har flera personer som är insatta i ämnet fått försöka bedöma pålitligheten i informationen. Risken med att information från leverantörer kan vara filtrerad för att ställa företaget i bättre dager, har hela tiden varit känd. För att minimera risken med detta har inga viktiga slutsatser grundat sig helt och hållet på dessa fakta. Istället har denna typ av information

11

mer använts som riktlinjer än som absolut fakta. En del uppgifter från Internet-sidor har även använts i arbetet. Dessa uppgifter har använts med viss försiktighet. De har även blivit dubbelkontrollerade mot andra ”elektroniska källor” för att kunna bedömas som trovärdiga.

1.7 Läsanvisningar Rapporten är främst skriven för två olika intressenter. Den ena är Scanianställda och den andra är intressenter från högskolan. Scanianställda För den Scaniaanställde rekommenderas kapitel 1, för att få en förståelse för examensarbetets syfte, mål, mm. Är den anställde redan gjutkunnig och bekant med Scanias Produktionssystem rekommenderas avsnitten gällande Systematisk lokalplanläggning, nyckeltal och ekonomiska kalkyler i kapitel 2. Detta för att få en förståelse för teorin bakom det praktiska arbetet. Kapitel 3 kan hoppas över, eftersom det är en beskrivning av Scania och gjuteriet i dagsläget. Kapitel 4 kan läsas överskådligt då mycket handlar om nuläget på Scanias gjuteri. Det kan dock vara bra att i alla fall läsa sammanfattningen, som återfinns sist i kapitlet, av de krav som kapitlet har härlett. Kapitel 5 är väldigt viktigt eftersom teknikvalen, beskrivning hur framtagningen av konceptet gjorts och en detaljerad beskrivning av koncepten görs. Kapitel 6 och 7 bör läsas noggrant, då dessa kapitel berör analysen och slutsatserna. Intressenter från högskolan Kapitel 1 bör läsas noggrant för att få en förståelse för vad examensarbetet handlar om, samt hur problemen angrips. Kapitel 2 är tänkt att fungera som en allmän beskrivning av relevanta teorier och tekniker som berör arbetet. Därför rekommenderas att kapitlet läses, men där det som redan är bekant för läsaren kan hoppas över. Kapitel 3 och 4 berör hur det fungerar på Scania idag och bör därför läsas för att få en förståelse för problemformuleringarna. I kapitel 5 tillämpas de teoretiska metoderna och kapitlet kan fungera som ett övningsexempel. I kapitel 6 och 7 analyseras konsekvenser, som är rena följder av förutsättningarna på Scania. Dessa kapitel rekommenderas till den produktionslogistik-intresserade och nyfikna läsaren.

12

2 Teoretisk referensram Kapitlet inleds med en allmän beskrivning av gjutning i engångsform och går sedan över till en beskrivning av processer kopplade till gjutning på Scania. Därefter görs en beskrivning av Scanias Produktionssystem, Systematisk lokalplanläggning och de nyckeltal som senare beräknas. Slutligen introduceras teori bakom ekonomiska kalkyler och riskanalysmetoder.

2.1 Allmänt om gjutning i engångsform Gjutning delas vanligtvis in i fem olika faser; formning, smältning, avgjutning, urslagning och rensning. Med formning menas tillverkningen av gjutformen som godset sedan ska gjutas i och formen består vanligtvis av sand. Formen tillverkas i två halvor, där håligheten som ska bilda den yttre geometrin på det färdiga gjutgodset gröps ur i formen innan de två halvorna sätts ihop. Även ett ingjutssystem, en ihålighet där smältan hälls ner och leds till gjutområdet, konstrueras. Inom formning ingår även kärnsättning och kärntillverkning. Med kärna menas en inre modell som placeras i den urgröpta delen av formen för att skapa ihålighet i gjutgodset. När formen är klar är det dags för smältning. Med det menas att råmaterial till det färdiga godset smälts ner till flytande form, en så kallad smälta, och blandas ut med olika ämnen för att skapa rätt legering. Här bestäms alltså materialets egenskaper. Nästa steg i gjutprocessen är avgjutning, vilket innebär att smälta hälls ner i den färdiga formen. Viktigt i denna process är att smältan hälls ner i exakt rätt hastighet och med konstant flöde, för att få rätt struktur på metallen när den stelnar. När godset har svalnat tillräckligt länge är det dags för urslagning, som innebär att formen ska avlägsnas från godset. Vid användning av engångsform sker urslagning genom att formen slås sönder och kvar är då gjtugodset och en del rester från formen. Med det sista steget, rensning, innebär att resterande formrester avlägsnas, grader som har uppstått slipas bort, samt att godsets yta eventuellt förfinas. Dessa steg är de som vanligtvis innefattas i begreppet gjutning. (Karlebo Gjuteriteknik AB, 2004)

Gjutning med flaska Gjutning med flaska innebär att råsand packas i två stora stålramar, så kallade flaskor. Dessa utgör två halvor av gjutformen och ska så småningom sättas ihop till en komplett form. Skälet till att en flaska används är för att stå emot det stora tryck som uppstår när smälta hälls ner i formen och under den första delen av svalningsprocessen. När flaska används så hjälper stålramen tillsammans med sanden till att stå emot trycket.

Gjutning utan flaska Gjutning utan flaska är precis vad det låter som; ingen stålram används för att hålla emot trycket. Istället måste något annat användas för att dels skapa en form och dels hålla ihop formen när den utsätts för tryck vid avgjutning. Vanligt vid engångsform är att formmaterialet består av sand. Tjocklek och material på formar väljs utifrån att det ska klara av att stå emot detta tryck så bra som möjligt. Då sand används tillverkas formen av råsand blandad med någon typ av bindemedel. Sanden är då utblandad och kan därför vara svårare att återvinna än vanlig råsand. För att sedan hålla ihop formen då tryck uppstår finns olika metoder. Exempelvis kan lim eller tyngder som placeras ovanpå formarna användas. Vilken metod som bör användas beror på hur stort trycket är och hur tåliga formarna är. Kan detta klaras av på ett inte allt för omständligt sätt behövs således inga fasta flaskkonstruktioner användas och därmed uppnås även vissa fördelar. Dessa är:

o Lägre kapitalbehov, bl.a. krävs inga formflaskor. o Lägre kostnader för underhåll och skötsel. o Relativt litet utrymmesbehov.

13

2.2 Presentation av generella gjutprocesser De olika generella gjutprocesser som krävs för Scanias cylinderhuvudproduktion kan utföras med ett antal olika metoder. Dessa metoder presenteras nedan under respektive process. Kapitlet innefattar endast de processer som är aktuella att ingå i ett separerat flöde. Hela avsnittet som handlar om gjutprocesser grundar sig på boken Gjuteriteknisk handbok (Karlebo Gjuteriteknik AB, 2004), förutom när annat anges.

Smältning För att skapa en smälta används en råvara av metall som sedan smälts i en ugn. Smältugnar kan delas upp i tre olika huvudtyper, som därefter kan delas upp ytterligare. Figur 3 ger en översikt av olika ugnstyper som är de vanligast förekommande inom industrin.

Figur 3. Översiktsbild över vanliga typer av smältugnar Inom dagens gjuterier är det induktionsugnarna, som är en elektrisk ugn, som dominerar. Den vanligast förekommande av sådan typ är degelugn. Dessa ugnar är uppbyggda så att insidan av ugnen består av en degel av eldfast material. Degeln omges av en induktionsspole, i form av en vattenkyld rörslinga av koppar. Spolen alstrar ett elektromagnetiskt växelfält i degeln vilket gör att starka elektriska virvelströmmar uppstår i det ledande metalliska materialet, som i sin tur smälter på grund av detta. Material som ska smältas fylls på uppifrån, vanligen med transportvagn eller lyftmagnet. Rännugnar är också av typen induktionsugn. De används dock mest för smältning av koppar-, mässings- och aluminiumlegeringar. I järngjuterier används rännugnar i stor utsträckning endast som varmhållningsugnar, detta eftersom rännugnar har svårt att smälta stål och järn till flytande form. I den elektriska familjen finns förutom induktionsugnar även ljusbågsugnar och motståndsugnar. Ljusbågsugnarna fungerar så att värmetillförseln sker via en elektrisk ljusbåge. Denna bildas mellan en eller flera i ugnsrummet instickande elektroder, eller mellan elektrod och smälta. Ljusbågsugnarna används till framför allt stålgjuterier, men i övrigt är det få gjuterier i Sverige som använder sig av sådan typ. I motståndsugnarna alstras värmen i särskilda motståndselement av till exempel grafit eller kiselkarbid. Därefter överförs värmen genom motståndselement (tråd- eller bandslinga) instampade i den keramiska infodringen eller placerade i keramiska bärkroppar, utanför den lösa degeln. De stora fördelarna som uppnås med elektriska ugnar är:

o Billigare råmaterial kan användas, som till exempel tunt plåtskrot. o Bättre kontroll över analys och temperatur. o Mindre stoftalstring, vilket reducerar kostnaderna för rensning.

14

Som ett alternativ till den elektriska uppvärmningsmetoden finns även kupol- och oljeugnar. Kupolugnar har en energikälla av koks och är uppbyggda i form av en tunna, där höjden är fem till sju gånger bredden. Fördelarna med denna ugn är att konstruktionen är enkel och därför även billig. Nackdelarna med kupolugnar är att de kan ge väldigt höga halter av miljöfarligt utsläpp, samt att de vid små volymer kan vara personalkrävande. Olje- och gaseldade ugnar har fått namnet från att de värms upp med hjälp av dessa typer av bränsle. När ugnen är uppvärmd matas råvarumaterial ner i ett kontinuerligt flöde och smälts. Verkningsgraden för denna ugnstyp är hög, men nackdelarna är desamma som för kupolugnar. Det bör dock påpekas att användningen av gas som energikälla förväntas öka i framtiden vilket i sin tur öppnar dörren för gaseldade ugnar. Avgörande faktor vid valet av ugn är främst energikostnader och miljöskäl.

Avgjutning Avgjutning är ett arbetsmoment då smälta fylls i formhåligheten. Smältan måste hällas i rätt mängd, med rätt kemisk sammansättning och med kontrollerad och jämn temperatur på önskad tid. Val av rätt avgjutningsmetod är viktigt eftersom det påverkar gjutgodskvaliteten, utbytet, kostnaden och arbetskraftsbehovet. Det finns två vanliga typer av utrustning som brukar användas till gjutförfarandet. Dessa är avgjutningsskänk och avgjutningsugn. Skänk är den vanligast förekommande avgjutnings- och transportutrustningen. Denna är oftast koniskt formad och tippas för att hälla över smältan till en gjutform. Avgjutningsugn kan behålla värmen från smältugnen men oftast inte smälta material. Syftet med ugnen är att den kan hälla över smältan till gjutformen helt mekaniserat. Själva avgjutningen kan med ovan nämnda utrustningar utföras med hjälp av ett antal olika metoder. Dessa metoder beskrivs nedan. Manuell avgjutning Med manuell avgjutning avses det tidigare helt dominerade förfarandet att med en handskopa eller skänk överföra smältan till gjutformarna. Fördelen är att metoden är enkel medan nackdelarna är att kvaliteten kommer att variera beroende på gjutarens skicklighet i hällningsförfarandet. Metoden är personalkrävande samtidigt som arbetsmiljön för gjutarna vid denna metod är dålig. Mekaniserad avgjutning Mekaniserad avgjutning innebär att den annars manuellt hanterade utrustningen drivs, oftast upphängda i en hängbana genom vajrar i taket, elektriskt. Operatören befinner sig fortfarande i direkt anslutning till avgjutningsanordningen, men har bara en styrande och övervakande roll. Jämfört med manuell avgjutning är denna metod bättre ur arbetsmiljösynpunkt och är mindre personalkrävande. Dock ställs det fortfarande stora krav på avgjutaren i avgjutningsförfarandet, i form av skärpt uppmärksamhet och snabb reaktionsförmåga. Detta leder till att det blir svårt att få en lika konstant avgjuten vikt som vid automatiserad avgjutning. Avståndsstyrd avgjutning Vid avståndsstyrd avgjutning är alla rörelser på avgjutningsenheten servostyrda och manövrerade från längre håll. Det som manövreras manuellt är vanligtvis start, stopp och flödesreglering. Detta innebär att det krävs en operatör som styr operationen. Mekaniskt tippad skänk är en vanlig metod för avståndsstyrd avgjutning. Fördelarna är att byte av smälta lätt kan ske, en hög driftsäkerhet uppnås, det är enkelt att göra underhåll och drift- och investeringskostnaden är relativt låg. Nackdelarna är att ingen möjlighet till varmhållning ges och en slaggfri avgjutning kan ej garanteras.

15

Automatiserad avgjutning Vid automatisk avgjutning sker all styrning helt automatiskt, vilket gör att det endast krävs en operatör med övervakande funktion. Det finns två vanliga metoder för denna typ av avgjutning. Bottentömmande ugn och tryckgjutugn. Bottentömmande ugn är en avgjutningsugn som gjuter genom att ett hål i botten på ugnen öppnas. Fördelarna är att det finns möjlighet till varmhållning av smältan, en garanterat slaggfri avgjutning erhålles, en hög doseringsnoggrannhet är möjlig, gjuttiden är kort och det går att gjuta små godsvikter. Nackdelarna är att det är svårt att byta legering, det finns risk för läckage vid öppningen i botten, ugnen kräver ofta plats på båda sidor om formtransportören och avgjutningen kan lätt skymmas av ugnen. En tryckgjutugn är en avgjutningsugn som gjuter genom att trycka ut smältan i toppen av ena änden av maskinen, se figur 4. Den använder sig ofta av stoppare vid gjutmynningen för att kontrollera överföringen av smältan till gjutgodset. Fördelarna är desamma som för bottentömmande ugn samt några till. Dessa är att segjärn kan varmhållas och avgjutas, ugnen kan förses med olika tappningsmöjligheter och ingen risk för läckage vid mynningen uppstår. Nackdelarna är att det är svårt att byta smälta och den kan behöva mindre schakt i golvet.

Figur 4. Tryckgjutugn i profil (Progelta – Foundry Engineering, 080125)

Urslagning Då engångsformar används under gjutningen krävs urslagning för att få bort formen från gjutgodset. Används flaskform trycks sanden och godset ut ur flaskan ner mot ett skakgaller. Vid flasklös gjutning med sandform placeras formen direkt på skakgallret. På skakgallret skakas sanden och även ingjutssystemet sönder. Sanden faller ner genom gallret medan ingjutssystemet följer med godset och måste tas bort senare. Denna process genererar mycket damm och buller och det finns därför fördelar med att lägga den avskilt eller kapsla in den. Det finns även flera olika metoder som substitut för skakningen. Den vanligaste tekniken för dessa, vid flasklös gjutning, är att godset förs in i en roterande trumma med hål på periferin. När trumman roterar faller sanden ner igenom hålen och godset stannar kvar i trumman. En annan metod är att en robot griper tag i godset och rycker ut det från sanden. En förutsättning för denna lösning är att den sammanlagda längden hos kylsträckan efter avgjutningen är tillräcklig för att gjutgodset skall kunna gripas med en robot utan att skadas. Det bör även poängteras att ingen av ovan nämnda metoder brukar få bort all sand från godset, exempelvis från ihåligheter och dylikt. Detta är oftast heller inte nödvändigt för vidare efterbehandling.

16

Rensning Efter det att den gjutna detaljen, med tillhörande ingjuts- och eventuella matningssystem, skilts från sandformen återstår åtskilligt arbete innan gjutgodset är färdigt för leverans. Gjutgodsets rensning består av en process med flera operationer, vilka är: 1. Borttagning av kvarblivna kärn- och formmassor. 2. Avlägsnande av ingjutssystem och matare. 3. Avlägsnande av oavsiktligt tillkommet material, t ex grader och vissa typer av gjutgodsfel. 4. Lagning, exempelvis svetslagning av porer eller sugningar. 5. Kontroll, värmebehandling och ytbehandling. 6. Hantering och transport av gods. Endast punkt 1 och 2 beskrivs nedan eftersom de andra punkterna inte ingår i det aktuella produktionsavsnittet och därmed inte behandlas i denna rapport. Borttagning av kvarblivna kärn- och formmassor Den kvarblivna sanden efter urslagning kan rensas bort med hjälp av flera olika metoder. Exempel på vanliga sådana är slungrensning, fristråleblästring och tryckvattenrensning. Vid slungrensning förs blästermedel, vanligen små stålkulor, in i centrum av en roterande trumma vilken slungar kulorna ut mot godset och rensar bort kvarblivna form- och kärnmassor. Eftersom trumman roterar träffas alla sidor av godset av blästermedlet och blir därmed rensade från sand. En slungrensmaskin kan antingen vara en kontinuerligt eller satsvis arbetande maskin. Det finns även olika typer av stål som används som blästermedel och det som måste beaktas vid val av dessa är kornstorlek och hårdhet. Vid fristråleblästring ges blästermedlet en hastighet genom tryckluft. Blästermedlet är detsamma som för slungrensning. Tryckvattenrensning sker genom att vatten med tryck upp emot 16 000 kPa sprutas mot godset så att sandrester spolas sönder och sköljs bort. Avlägsnande av ingjutssystem och matare När en grovrensning av sanden är utförd bör ingjutssystemet avskiljas från godset. Detta kan göras på olika sätt. Det kan ske manuellt, i samband med urslagning, med hjälp av manipulator, eller enligt en särskilt utvecklad metod som Volvo använder sig av. Med manuellt menas att vid spröda material, såsom gråjärn, kan ingjutssystemet slås av manuellt. Vid segare material kan manuella skärnings- eller kapningsmetoder användas. Används gråjärn som godsmaterial kan även skakningen i urslagningen avlägsna ingjutssystemet från godset. Dock måste fortfarande ingjutssystemet sorteras bort från själva flödet. Med manipulator avses en utrustning som med manuell fjärrstyrning kan förflytta gods eller verktyg till en valfri punkt inom utrustningens operationsområde. Den har sex frihetsgrader och rörelsen kan jämföras med den mänskliga armens. Den används vanligtvis till slipning, kapning eller hantering av godset efter urslagningen. Fördelar jämfört med manuellt arbete är att arbetsmiljöproblem såsom belastnings-, vibrations- och bullerskador samt dammspridning minskar. Operatören får mer innehållsrikt arbete och stora tidsvinster uppnås, vilket ger ekonomiska besparingar. På Volvos gjuteri i Skövde avlägsnar de ingjutssystemet med ett förfarande som de är ensamma om i Sverige. Efter avgjutningen och en tillräcklig svalning går en robot med en arm in och bryter loss ingjutssystemet, precis där ingjutssystemet övergår till godset. Roboten får med sig ingjutssystemet, som den kan lägga i en låda, samtidigt som godset kan åka vidare till nästa station. Roboten behöver fem kvadratmeter utrymme och har en arm som är fyra meter lång. (Kielinen, J)

17

Avspänningsglödgning För att reducera inre spänningar i gjutgodset värmebehandlas godset genom avspänningsglödgning. Denna metod bör speciellt användas om det förekommer stora variationer i gjutgodsets tjocklek. En korrekt utförd avspänningsglödgning påverkar inte godsets hållfasthetsegenskaper. Avspänningsglödgning går till så att godsets värms upp till en förutbestämd temperatur enligt tabell 1. Därefter konstanthålles temperaturen minst en timme för varje 25 mm godstjocklek, dock minst en timme. Efter detta bör godset svalna långsamt, max 50°C per timme, till en temperatur under 325°C. (Metallnormcentralen, 1987) Tabell 1. Temperaturer för avspänningsglödgning (Metallnormcentralen, 1987)

Järn Temperatur i °C SS-gjutjärn 01 15 och 02 15 525-575 SS-gjutjärn 01 20 och 02 17 525-575 SS-gjutjärn 01 25 och 02 19 550-600 SS-gjutjärn 01 30 och 02 21 575-625 SS-gjutjärn 01 35 och 02 23 600-650 SS-gjutjärn 05 23 620-625

2.3 Lean production Med lean production menas ett logistiskt synsätt som innebär resurssnålhet i t.ex. tillverkning, d.v.s. att behovet av resurser styrs efter kundens behov. Konceptet kommer ursprungligen från Toyota och skapades på 1970-talet. De började satsa på att implementera icke kapitalintensiva (eng. lean) principer och kunde bl.a. därför uppnå en ledande position inom bilmarknaden. Avsikten med den strategin var att istället för att förlita sig på avancerade maskiner fokusera på att öka kvalitet och kompetens. Med detta angreppssätt effektiviseras och elimineras onödiga skeden i bl.a. processer, väntetider, överproduktion, lager, transporter, defekter, m.m. Målet är att skapa snabba och flexibla flöden med avseende på de fyra kategorierna: process, produkt, volymer och anställda. Kostnader som orsakas av långsamma processer är ett av de problemen som lean-metoden söker att eliminera. Långsamma produkter är kostsamma eftersom de måste förvaras, flyttas om, räknas och kan bli inkuranta under lagringstiden. För att kunna uppnå lean verksamhet brukar fem steg följas. Dessa är: specificera värde utifrån kundens synpunkt, identifiera vilka processer som skapar värde, skapa flöden av typen idealiserade en-styck-flöden, skapa ett sug genom tillverkningen och sträva efter perfektion gällande kvalitet. (Lumsden, 2006)

Scanias Produktionssystem Scanias Produktionssystem, SPS, är företagets gemensamma bas för ökad lönsamhet, tillväxt och konkurrenskraft och innehåller de grundläggande filosofierna, prioriteringarna och principerna i företagets arbetssätt inom produktionen. Produktionssystemet bygger till stor del på lean production och tydliga influenser återspeglas i de olika värderingarna som framhävs i Scanias produktionssystem. Scanias produktionssystem har utvecklats av de egna medarbetarna och värdena, principerna och prioriteringarna som styr arbetsmetoderna är lika oavsett var produktionen sker (Informationsblad om SPS på DM Motorbearbetning och Gjuteri, 2007).

18

Ständiga förbättringar R

ätt f

rån

mig

Förb

rukn

ings

styr

d pr

oduk

tion

Normalläge – Standardiserat arbetssätt

Filosofi: Kunden först Respekt för individen Eliminering av slöseri

Prioritering 1. Säkerhet/Miljö 2. Kvalitet 3. Leverans 4. Ekonomi

LEDARSKAP

Figur 5. Scanias Produktionssystem Scanias Produktionssystem brukar illustreras med ett hus, figur 5, där grunden är företagets tre kärnvärden:

• Kunden först - Målet är att alltid leva upp till och försöka överträffa kundens förväntningar. Kunden blir tillfredsställd om krav och förväntningar uppfylls på säkerhet och miljö, kvalitet, leverans och ekonomi både kort- och långsiktigt. Viktigt är också att respektera kundens synpunkter och önskemål.

• Respekt för individen - Att ha engagerade medarbetare anses vara centralt för att kunna

tillverka högklassiga produkter. Målet är att alla anställda på Scania ska ges möjlighet till utveckling utifrån individuella förutsättningar. Alla ska också ges en rimlig möjlighet att påverka sin egen arbetssituation. Fokus ligger också på att se till att ha en bra kommunikation och ömsesidig respekt mellan medarbetare.

• Eliminering av slöseri (I årsredovisningen kallas detta kvalitet) - Scania stärker sin

konkurrenskraft genom att göra sig av med slöseri. Detta ska vara en ständigt pågående process som sker genom att utmana och förbättra sina processer, minimera kvalitetsbrister, tidsförluster och annat slöseri. De anställda ska omedelbart reagera vid problem eller om förutsättningarna för en tillfredsställande produktion inte är tillräckligt goda. Företagets kompetenser ska också utnyttjas på bästa sätt. Ett annat mål är också att minska verksamhetens miljöpåverkan.

I huset listas prioriteringarna i det dagliga arbetet. Dessa är i avtagande betydelse: säkerhet och miljö, kvalitet, leveranssäkerhet och ekonomi. Husets golv, väggar och tak representerar de fyra huvudprinciper som allt arbete inom Scania bygger på (Ekman, 2000):

19

1. Normalläge, Standardiserat arbetssätt - För att kunna utföra ständiga förbättringar används i grunden ett normalläge. Detta läge inom produktionen uppnås genom att följa företagets rådande standarder och ska vara lätt mätbart och visuellt. Normalläget bygger bland annat på följande principer:

o Standardisering - Genom aktuella och tydliga instruktioner säkerställa att

arbetsuppgifterna inom produktionen utförs enligt den bästa kända etablerade metoden.

o Takt - Produktionstakten ska spegla försäljningen på marknaden. Takttiden hålls konstant tills det med nya fakta läggs en ny grund gällande hur mycket som ska produceras under en tidsperiod. Producerade volymer varieras genom att produktionstiden anpassas inom vissa gränser.

o Utjämnat flöde - Målet är att fördela produktvarianter för att kunna utnyttja arbetskraft och utrustning optimalt. Mer arbetskrävande varianter ska fördelas jämnt över produktionstiden. Buffertar ska användas för att utjämna flöden.

o Balanserat flöde - Aktiviteter ska fördelas jämnt mellan och inom arbetsstationer i flödet, vilket innebär att hela systemet ska ha samma takt.

2. Rätt från mig - Detta innebär att alla medarbetare ska göra rätt från början. Verktyg, instruktioner och metoder ska vara anpassade så att det är omöjligt att göra fel. Om ett fel upptäcks ska korrigerande åtgärder sättas in direkt.

3. Förbrukningsstyrd produktion - Förbrukningsstyrd produktion ska genomsyra hela

företagets produktionskedja från enskilda detaljer till leveransklar slutprodukt. Detta arbete ska ske utifrån följande principer:

o Produktion efter kundbehov - Tanken är att produktionen inte ska startas

förrän ett behov har signalerats från kunden. Behovssignalerna från kunden ska sedan flyta bakåt i produktionsflödet. När nästa led i produktionen signalerar ett materialbehov sätts produktionen igång. På detta sätt undviks slöseri i form av överproduktion och väntetid. En förutsättning för detta är väl avvägda buffertnivåer i kedjan. Buffertarna används för att ge möjlighet att reagera i tid och därigenom slippa störningar hos kund.

o Visualisering - Scanias viktigaste hjälpmedel för att enkelt se om det finns tillräckligt med material för produktion är rätt dimensionerade visuella buffertar. Det ska finnas fastställda max- och mingränser för buffertstorlekarna, för att det lätt ska kunna upptäckas om produktionen avviker mycket från det normala. Därigenom syns också om det är dags att beställa mer material.

o Små satsstorlekar, korta genomloppstider - Genom att arbeta med små satsstorlekar och korta genomloppstider går det att tillverka enbart det som beställs och göra det snabbare och till en lägre kostnad än konkurrenterna.

o Informationsflödet följer det fysiska flödet - Två processer kan kopplas på ett säkert sätt genom att informationen alltid följer det fysiska flödet. På så vis fås ett självreglerande system.

4. Ständiga förbättringar - Genom att minska slöseriet skapas ständigt ett nytt och bättre

normalläge. Att utmana och förbättra processen är en del av det dagliga arbetet. Förbättringsarbetet sker bland annat enligt följande principer:

20

o Upptäcka slöseri - Slöseri kan upptäckas genom att minska buffertstorlekarna. För många artiklar mellan länkar i produktionskedjan kan leda till att en falsk säkerhet skapas, eftersom störningar då inte märks så tydligt i verksamheten. Identifiering av sju former av slöseri har gjorts: överproduktion, onödiga arbetsmoment, onödiga rörelser och förflyttningar, onödiga transporter, onödiga lager, omarbetningar och kassationer samt väntetid.

o Effektivitet - Hög effektivitet uppnås genom att ägna så stor andel av produktionstiden som möjligt åt arbete som ökar produktens värde. Detta ska uppnås i första hand genom att avlägsna slöseri och utnyttja arbetstiden till produktivt arbete. All verklig förbättring av effektivitet bidrar till sänkta kostnader. Maskiner behöver exempelvis inte ha en 100-procentig utnyttjandegrad, om detta innebär överproduktion. Det viktigaste är att ha en 100-procentig tillgänglighet, så att maskinen alltid kan leverera det kunden vill ha.

Ledarskapet är en viktig nyckel till framgång i arbetet och finns med som en grundförutsättning i allt arbete på företaget. Tanken är att ledarskapet ska vara stödjande och fokus ska ligga på principer och metoder för att nå nödvändiga resultat. Krav och förväntningar ska kommuniceras tydligt till personalen och all feedback, positiv som negativ ska vara snabb och rak (Informationsblad om SPS på DM Motorbearbetning och Gjuteri, 2007).

2.4 Lokalplanläggning Lokalplanläggning är ett viktigt steg för att skapa ett effektivt lokalutnyttjande samtidigt som flödesfunktionaliteten ej bör bli lidande. Det finns dock ingen generell formel för beräkning av en optimal lokalplanlösning, vilket beror på att en mängd olika faktorer som spelar in vad beträffar anläggningens utformning är svåra att kvantifiera. En optimal planlösning ska exempelvis:

• vara estetisk och samtidigt funktionell • vara flexibel • tillåta expansion • ha låga investerings- och driftskostnader • ge möjligheter till rationella arbetsformer osv.

Som visas ovan ingår både kvantitativ och kvalitativ information i faktorerna som spelar in vid lokalplanläggning. Detta gör att det blir svårt att väga de olika faktorerna mot varandra. (Lumsden, 2006)

Systematisk lokalplanläggning En frekvent använd metod som Muther och Wheeler utvecklade redan på sjuttiotalet är Systematisk Lokalplanläggning, SLP, där skaparna av metoden har försökt att ta hänsyn till problemet med kvantifiering av kvalitativa faktorer. Metodiken ska dock ej betraktas som rent matematisk utan snarare som en användbar systematik (Lumsden, 2006). Systematisk lokalplanläggning kan sammanfattas i sex olika steg som ligger till grund för att uppnå ett så effektivt lokalutnyttjande som möjligt. De olika stegen är: kartlägg sambanden, skissera funktionernas samband, fastställ funktionskraven, rita alternativa huvudplaner, värdera de olika alternativen, detaljutforma den valda planlösningen. I detta avsnitt följer en kort beskrivning av de sex stegen. All information gällande dessa steg härstammar från Systematic Layout Planning (Muther et al., 1977).

21

Steg 1 - Kartlägg sambanden Det första steget går ut på att kartlägga de olika funktionerna som berörs och ta reda på hur viktigt det är att de olika funktionerna finns i varandras närhet. Detta görs via ett sambandsschema, där närhetens betydelse graderas enligt en sexgradig skala. A – Absolut nödvändig E – Extra inflytelserik I – Inflytelserik O – Ordinär närhet U – Utan betydelse X – Ej önskvärd I sambandsschemat listas således alla berörda funktioner som ska placeras och betygssätts sinsemellan med betyg enligt ovan. Därefter anges även anledningen till betyget, i form av en siffra som motsvarar en viss orsak. Vad siffran står för specificeras i en tabell. Sambandsschemat är uppbyggt så att varje funktions närhet värderas mot alla andra funktioner. Detta betyder att vid n stycken funktioner krävs således att n(n-1)/2 stycken kombinationer ska utredas. Det här påvisar att det kan vara lämpligt att gruppera funktioner om antalet funktioner är stort, för att inte göra arbetsbördan ohanterlig. I figur 6 visas ett exempel på ett sambandsschema. Funktion 2 3 4 5 1. Funktion 1 A1 E2 I3 O4 2. Funktion 2 E1 I3 E1 3. Funktion 3 U U 4. Funktion 4 O4 5. Funktion 5 Figur 6. Exempel på sambandsschema Syftet med sambandsschemat är även att fungera som en bekväm kontroll av att inget samband som bör fixeras vid i planläggningsarbetet hoppas över. Steg 2 - Skissera funktionernas samband När det första steget är utfört är det dags att koppla samman sambanden visuellt, så att de formar ett grundläggande mönster för layouten, figur 7. Detta görs genom att skissa först de funktioner som har ett A-samband, från sambandsschemat. När det är gjort, omarbetas skissen för komplettering av E-sambanden. Därefter omarbetas skissen ytterligare en gång, för komplettering med I, O- och X-sambanden. Slutligen finjusteras skissen så att samtliga funktioner placeras så bra som möjligt.

Figur 7. Skiss av funktionssamband

1

2 3

1

2 3

5

41

5 32

22

Steg 3 - Fastställ funktionskraven Varje avgränsning mellan olika funktioner är meningslös innan hänsyn är tagen till utrymmesbehoven. För att ta reda på dessa behov används en blankett som kallas Utrymmeskrav och servicebehov. Där antecknas varje funktions golvyta, byggnadsspecifika krav, behov av service och särskild utrustning, krav på speciell form av utrymme samt övriga kommentarer. Varje funktions krav summeras även till ett totalt krav på lokalens egenskaper. Steg 4 - Rita alternativa huvudplaner I detta steg gäller det att fastställa färdiga koncept utefter förutsättningarna från de tidigare stegen. Detaljnivån bör inte vara för stor, då det endast är en övergripande planering som behandlas i detta steg. De huvudplaner som här blir aktuella, det kan vara allt från en till ett par stycken, är endast sådana som i sina huvuddrag är aktuella för att bli den som används i slutändan. För att ta fram huvudplaner följs tre delsteg: 1. För att knyta ihop de olika funktionernas samband med den verkliga byggnaden ritas alla

funktioners yta in istället för endast en cirkel, detta kräver skala. 2. Därefter jämförs dessa med den tillgängliga ytan och sambandsdiagrammet försöks

efterliknas i så stor utsträckning som möjligt. 3. Avslutningsvis pusslas de ihop till ett koncept. Steg 5 - Värdera de olika alternativen När huvudplanerna är framtagna är det dags att se om de är lämpliga. För detta ändamål görs en värdering av förslagen. Värderingen utförs genom att alla faktorer som påverkar valet av bästa alternativ tas fram. Därefter tilldelas varje faktor en vikt som motsvarar dess relativa betydelse för planlösningens effektivitet. Varje förslag värderas sedan med hänsyn till respektive faktor. Detta sker genom gradering, med hjälp av samma bokstäver som i steg 1. Slutligen multipliceras bokstävernas värde med vikten hos faktorn och summeras för respektive alternativ. Det alternativ som har högst poängvärde är det alternativ som är bäst för företaget. Syftet med detta tillvägagångssätt är att värdera alternativen så objektivt och opartiskt som möjligt, för att komma fram till det bästa beslutet. Steg 6 - Detaljutforma den valda planlösningen När den bästa huvudplanen har valts ut är det dags att rita in alla återstående detaljer som krävs för att planen skall kunna användas utan ytterligare anvisningar, för exempelvis installation. Här är det viktigt att tänka igenom hur alla detaljer ska passas in och mindre justeringar kan därför vara nödvändiga. Namnge alla funktioner inom de olika ytorna och markera byggnadstekniska kännetecken. Detaljplanens syfte är att fungera som en förteckning över vad som har överenskommits.

2.5 Nyckeltal Inom produktionen används vissa nyckeltal som ett mått på hur produktionen går. De nyckeltal som är aktuella för detta arbete är OPE (Overall Production Efficiency), tillgänglighets-, anläggnings- och kvalitetsförluster samt takttid. OPE är ett nyckeltal som beskriver hur väl investeringar utnyttjas, detta kan även kallas OEE (Overall Equipment Efficiency). Detta nyckeltal tar hänsyn till betald tid som är den tid det är möjligt att producera, d.v.s. den tillgängliga tiden minus de planerade stoppen. Det tas även hänsyn till beläggningsbrist, den tid som det är tänkt att produktionen inte skall ske eftersom inget behov finns av detaljen. För att räkna ut ett produktionsavsnitts OPE används formeln: (Ljungberg, 2000)

23

OPE =

Antal godkända produkter x CykeltidBetald tid - Beläggningsbrist x 100

Tillgänglighetsförluster innebär den tid då maskinerna står stilla på grund av utrustningsfel, omställningar/justeringar, verktygsbyten, uppstartsförluster och små stopp. Anläggningsförluster är tiden då maskinerna inte utnyttjas eller att de inte producerar med köpt cykeltid. Kvalitetsförluster är tiden då produkten inte uppfyller sina kvalitetskrav och måste bearbetas om. (Ljungberg, 2000) Med takttid menas hur lång tid det tar mellan produkterna som färdigställs i en process. För att få fram takttiden för en process används formeln:

Ttakt = Pprod x OPE x Adagar

Dår

Ttakt = Takttid Pprod = Produktionstid per dag Adagar = Antal arbetsdagar per år Dår = Efterfrågan per år

2.6 Lönsamhetskalkyler Det finns många olika lönsamhetskalkyler men framförallt två typer av sådana är frekvent använda på Scania, Nuvärdes- samt Pay-off-metoden. Innan dessa beskrivningar utförs behövs en definition på kassaflöde, vilket är skillnaden mellan ett företags reella utflöde och inflöde av likvida medel under en period. (Ross et al., 2005)

Pay-off-metoden Pay-off-metodens syfte är att beräkna hur lång återbetalningstid en investering har. Det kassaflöde som investeringen har räknas först fram. Därefter divideras grundinvesteringen med det årliga kassaflödet för att få fram hur lång återbetalningstid investeringen har. (Ross et al., 2005) Pay-off-tid =

GrundinvesteringÅrligt kassaflöde

Metoden är enkel att använda och fungerar bra som en första grovsållning av olika investeringsobjekt, men bör kompletteras med exempelvis nuvärdesmetoden för ett mer noggrant resultat. Pay-off-metodens fördelar är just att den är enkel att använda och att betalningar efter pay-off-tidens slut inte behöver uppskattas. Nackdelarna med denna metod är att den ej tar hänsyn till kalkylräntan, d.v.s. att alla betalningar behandlas lika oavsett tidpunkt och den bortser således från fördelarna med stora inbetalningar i ett tidigt skede. Den tar inte heller någon hänsyn till restvärdet och gynnar således även kortsiktiga investeringar, då det bortses från betalningar som inträffar efter den tidpunkt då företaget har fått tillbaka satsat kapital.

24

Nuvärdesmetoden Nuvärdesmetoden innebär att först undersöks vad företaget kommer att kunna generera för kassaflöden i framtiden. Därefter diskonteras inbetalningsöverskotten till ett nuvärde. Diskonteringen sker genom att en årlig procentsats beräknas. Den motsvarar den ränta avdelningen som gjort investeringen skall betala tillbaka till företaget. Räntesatsen kan tas fram på många olika sätt, exempelvis sätts den till samma nivå som aktieägarnas krav på avkastning. De framtida kassaflödena diskonteras och jämförs med årets utbetalning och om ett positivt värde erhålls är investeringen motiverad. (Ross et al., 2005) Figur 8 visar ett exempel på en investering som kostade 130 000 kronor och som under fyra år tillförde företaget ett positivt kassaflöde på 50 000 kronor per år. Den diskonterade räntan är 11 procent och detta ger ett positivt kassaflöde på cirka 25 000 (155 000 – 130 000) kronor.

Figur 8. En grafisk nuvärdesberäkning på en investering Fördelarna med denna metod är att den, till skillnad från Pay-off-metoden, tar hänsyn till kalkylräntan och samtliga betalningar under den ekonomiska livslängden. Nackdelarna är att den kan vara krångligare än Pay-off-metoden att utföra och att valet av kalkylränta får stor inverkan på resultatet, ju högre avkastningskrav som sätts desto fler investeringsalternativ blir olönsamma. Metoden klarar inte heller av flera investeringar med olika livslängd.

2.7 Riskanalys I artikeln Riskanalys (Kamp Företagsutveckling, 2008) beskrivs risk som ”Något negativt som kan inträffa och som – om det gör det – påverkar vår verksamhet på ett icke önskvärt sätt”. Resterande avsnitt i kapitlet kommer att använda deras definitioner och deras beskrivning av Rolf Johnsson-matrisen samt Spindelnätsdiagram. För att undvika och minimera riskers inverkan utförs ofta olika typer av riskanalyser. I nästan alla typer av riskanalyser används framförallt två parametrar frekvent, sannolikhet och påverkan. Med sannolikhet menas hur troligt det är att en händelse inträffar och med påverkan avses hur mycket händelsen påverkar projektet/verksamheten. Katastrofer är också något som ibland behandlas i riskanalyser, men vanligtvis utesluts dock dessa. Med katastrofer avses osannolika risker som i ytterst sällan inträffar. Skulle de ändå göra det innebär det ofta att hela projektet fallerar. Exempel på sådana är: Hela IT-stödet kraschar, strejk eller jordbävning etc. Katastrofer är dock inget som berörs i denna rapport.

25

Riskmetoder Det finns många olika typer av riskanalyser med varierande omfattning. Gemensamt för de flesta är de inleds med en identifiering av olika tänkbara risker och fortsätter med en värdering av dessa. En identifiering går till så att en lista sätts ihop över de risker som skulle kunna tänkas inträffa och som också kan påverka projektet. I detta skede skall ingen värdering av riskerna göras. Hur dessa risker fås fram kan ske på många olika sätt. Ett av dessa är genom brainstorming tillsammans med alla de olika intressenterna för projektet. Normalt brukar en riskanalys för ett projekt landa på mellan 20 och 40 risker. En bra metod att använda vid identifiering av risker är att använda de så kallade ”Åtta M:en”:

Management Marknad Maskin Material Metod Miljö Människa Mätning

För att sedan värdera riskerna är två vanliga metoder Rolf Johnsson-matrisen och Spindelnätsdiagram. När riskerna är identifierade och värderade utarbetas planer för hur varje individuell risk ska hanteras.

Rolf Johnsson-matrisen Denna matris ska hjälpa till att visa vilka risker som ska elimineras eller minimeras. Matrisen är en tre-gånger-tre-matris där såväl sannolikhet som påverkan bedöms på tre nivåer; liten, mellan eller hög. Detta gör att varje risk kan placeras i en av de nio matrisrutorna. Varje ruta är även markerad med den åtgärd som bör vidtas, beroende på var i matrisen risken befinner sig. Dessa åtgärder är att observera (gör inget åt denna risk), minimera (försök att med åtgärder minimera denna risk) och eliminera (ta bort denna risk helt). Detta ger en matris som kan se ut som i figur 9.

Påverkan

H

Minimera

Minimera

Eliminera

M

Observera

Minimera

Minimera

L

Observera

Observera

Observera

L

M

H

Sannolikhet

4,6

1,7 2,3

5 Risk

1. Omogen beställare 2. Bristfällig kravspecifikation 3. Oklar projektmålsbeskrivning 4. Nyckelkompetens försvinner 5. Ändringshanteringsrutiner följs inte 6. Andra projekt tar våra projektmedarbetare 7. Samarbetspartner blir försenad L - Låg M - Medel H - Hög

Figur 9. Exempel på Rolf Johnsson-matrisen

26

Spindelnätsdiagram Denna teknik används för att på ett lätt sätt åskådliggöra var i organisationen de flesta risker och problem finns. Därmed är det således enklare att prioritera var de största resurserna ska läggas för att hantera dessa. För att göra ett spindelnätsdiagram måste huvudområden, som alla risker kan placeras inom, bestämmas. Dessa kan exempelvis vara de åtta M:en. Huvudområdena utgör därefter var sitt ben i diagrammet. Varje ben delas sedan in i en skala från ett till sex och varje risk placeras inom sitt huvudområde, ett av benen. Därefter görs en bedömning av hur stor total risk det finns inom varje huvudområde, exempelvis genom att ta fram medeltalet av alla risker inom samma huvudområde. Dessa markeras som ett X på skalan inom respektive huvudområde i diagrammet. Sedan sammanbinds varje X så att ett område skapas. Detta område visar tydligt vilka huvudområden som är de mest utsatta. I figur 10 visas ett exempel på hur det kan se ut. MaskinMaskin Figur 10. Exempel på spindelnätsdiagram

Total risk Ml

t

Management 6 Marknad 4 Maskin 2 Material 6 Metod 3 Miljö 4 Människa 6 Mätning 3

arknadMateriaMaterial

Managemen M�tning

Metod

M�nniskaM

xx

xx

xx

x

Marknad

Mätning Management

Metod ilj�Miljö

Människa

27

3 Information om Scania och dess gjuteri I detta kapitel kommer först en allmän beskrivning av företaget Scania. Därefter följer en beskrivning av gjuteriet och produkten cylinderhuvud. Avslutningsvis beskrivs materialflödet för cylinderhuvuden. Kapitlet är tänkt att ge en förståelse om företaget, avdelningen och produkten som behandlas.

3.1 Scania Scania är ett globalt företag med huvudkontor i Södertälje. Affärsidén är att erbjuda sina kunder fordon och tjänster av hög kvalitet för kvalificerade varu- och persontransporter på väg. Verksamheten utgår från Scanias kärnvärden som är Kunden först, Respekt för individen och Kvalitet. (Scanias Årsredovisning, 2005) I huvudsak tillverkar företaget tunga lastbilar, bussar samt industri- och marinmotorer, figur 11. Verksamhet bedrivs på över hundra marknader i Europa, Latinamerika, Asien, Afrika och Australien. Scania hade år 2006 en nettoomsättning på ca 70 miljarder kronor och samma år levererades 60 000 lastbilar. Företagets tre största marknader sett till intäkter är idag Storbritannien, Brasilien och Sverige. Den Europeiska marknadsandelen på lastbilsförsäljning ligger på 11 procent vilket gör Scania till Europas femte största lastbilsleverantör. (Scanias Årsredovisning, 2006).

Centrala & �stra

Lastbilar59%

Bussar10%

…vrigt4%Serviceprodukter

19%

Beg fordon7%

Industri- & marinmotorer

1%

Afrika, Asien & Oceanien

15%Europa

14%

V�stra Europa56%

Latinamerika 15%

Övrigt 4%

Västra Europa 56%

Centrala & Östra Europa

14%

Figur 11. Nettoomsättning/produktområde, fordonsleveranser/marknadsområde (Scanias årsredovisning, 2006) Företagets forskning, utveckling och centrala staber ligger huvudsakligen i Södertälje. Produktionsanläggningar finns dock på flera håll i Europa och Latinamerika. I Sverige finns produktionsanläggningar i Södertälje, Luleå och Oskarshamn. Antalet anställda uppgick vid slutet av december 2006 till 50 000, varav 20 000 arbetar i Scanias fristående försäljnings- och servicemarknadsorganisationer. Av alla Scanias anställda arbetar ca 12 000 i Sverige. (Om Scania, 071104) Rörelseresultatet låg 2006 på 8 800 miljoner kronor och nettoomsättningen på 70 700 miljoner kronor. Detta innebär en rörelsemarginal på 12 procent. 2006 ökade leveranserna med 12 procent till 65 000 fordon. Scania förväntar sig de närmaste åren en högre efterfrågan på fordon och tjänster, på nästan alla marknader där de är verksamma. Detta beror på ökande transportbehov och brist på transportkapacitet på dessa marknader. Försäljningen förväntas öka de närmsta åren med 10 procent per år. (Scanias Årsredovisning, 2006)

28

3.2 Scanias gjuteri Vid Scanias gjuteri i Södertälje arbetar idag cirka 170 personer och gjuteriet har kapacitet att producera 16 000 ton gjutgods per år. Produktionen omfattar i dagsläget gjutning av cylinderblock och cylinderhuvuden, figur 12, till Scanias lastbils-, buss-, industri- och marinmotorer. Scanias 12 liters raka sexcylindriga motorer kallas D12 och är den motor som tillverkas i störst antal. En V8-motor på 16 liter kallad D16 finns även i Scanias utbud, men endast cylinderhuvudena gjuts i Södertälje, då motorblocken tillverkas i Tyskland. Övriga ämnen till motorerna köps in från underleverantörer. Till varje motor behövs ett cylinderblock samt ett cylinderhuvud per cylinder.

Figur 12. Cylinderblock (t.v.) och cylinderhuvud (t.h.) till D12-motor

3.3 Cylinderhuvudenas materialflöde Gjuteriet kan delas in i fyra olika delar, kärntillverkning, formning, smältning och efterbearbetning. Varje avdelning består av flertalet processer som från sand och gråjärn ska skapa cylinderhuvuden klara för bearbetning. Figur 13 är en översiktsbild på flödet för cylinderhuvuden.

Kärntillverkning Färdigvarulager Mellanlager Målning

Råvarupåfyllning Formning Rensning

Smältning Gjutning Mellanlager

Svalning Manipulator

Urslagning Grovblästring Figur 13. Schematisk bild över materialflödet för cylinderhuvuden

29

Kärntillverkning Då cylinderhuvuden är en relativt komplex produkt med många håligheter, måste kärnor tillverkas innan gjutningen kan genomföras. Scania tillverkar cylinderhuvuden tre åt gången och därför görs så kallade kärnpaket, en form där kärnor åt tre cylinderhuvuden sedan monteras in. Ett kärnpaket är således det material som omsluter och formar gjutgodset under avgjutningen, så att det får rätt geometri. Paketet består huvudsakligen av sand som är blandat med bindemedel. Detta tillverkas i två halvor, samlingskärna och täckkärna, som ska utgöra den yttre geometrin och hjälpa till att hålla emot trycket som uppstår vid avgjutning. Paketen tillverkas i en process kallad vattenglasmetoden som innebär att vattenglas och bindemedel härdas med varmluft och koldioxid till ett hårt cylinderpaket. Parallellt med detta tillverkas vattenmantel-, kanal- och stötstångskärna. Dessa ska utgöra hålrum för cylinderhuvudet samt ingjutssystem för avgjutningen. Kärnorna tillverkas i princip på samma sätt som kärnpaketen men härdningen är en kall process istället för varm. Vattenmantel-, kanal- och stötstångskärnor monteras sedan i samlingskärnan. När kärnorna är monterade i kärnpaketen blackas de, ett särskilt basmaterial som tål höga temperaturer stryks på vid speciella ställen. Därefter doppas hela täck- och samlingskärnan i ett blackbad. För att torka går de vidare till en mikrovågsugn och därefter sker kontroll och montering av kärnpallar, ett metallstycke som håller täck- och samlingskärnan på plats. Vidare monteras samlings- och täckkärnan ihop till ett komplett kärnpaket, innehållande vattenmantel-, kanal- och stötstångskärna och transporteras därefter vidare till ett mellanlager.

Formning Efter mellanlagret följer formning, där för övrigt flödena av cylinderblock- och cylinderhuvuden går ihop. Formningstillverkningen är utformad efter gjutning med flaska och processen innefattar tillverkning av en sandform som ska omsluta kärnpaketet. Formen är gjord av råsand, en svart sand som går att återanvända, och består av en över- och en underdel. Underdelen placeras i en stålram, kallad flaska, som rymmer fyra stycken kärnpaket. Därefter blackas formen och kärnpaketen monteras sedan in den. Överdelen monteras därefter ihop med underdelen till en komplett form och transporten går sedan vidare till avgjutning. Formningsprocessen sker även för cylinderblock men utgör då det som för cylinderhuvuden motsvaras av kärnpaketen, alltså den yttre geometrin. Skälet till att sandform sluts runt kärnpaketen i cylinderhuvudproduktionen är att det behövs en flaska att stå emot trycket från gjutningen, så att paketen inte spricker. Att det finns en sandmodell av råsand i flaskan är endast för att kompensera för att processen även måste rymma cylinderblocken.

Smältning Smältningsprocessen är till för att göra gråjärnet flytande så att det går att hälla i sandformarna. Denna process sker parallellt med formningen. Råvaran till den färdiga produkten består av järnskrot som hämtas från en skrotgård, samt en del legeringsämnen som blandas ut med det smälta järnet. En travers med en lyftmagnet används för att lyfta över skrotet till en transportvagn. Två stycken transportvagnar försörjer därefter var sin smältugn genom att skrotet hälls ner i smältugnarna. De två ugnarna är elektriska degelugnar som använder induktion för uppvärmning och de har en kapacitet på vardera tio ton. Dessa smälter ner gråjärnet till en smälta. Det tar cirka en timme att få en smälta färdig för avgjutning och den har då en temperatur på 1 450° C. Därefter tappas smältan upp i en skänk och föroreningar som flyter upp till ytan tas bort. Kontroll av smältan utförs också för att säkerställa att den har rätt temperatur och legering. Skänken transporteras sedan med en travers till avgjutningsplatsen där smältan tippas ner i formflaskan.

30

Efterbearbetning Efterbearbetning består av urslagning, avspänningsglödgning och rensning. Rensningen sker vid två olika tillfällen, dels direkt efter svalning; (blästring och sortering med manipulator), dels efter avspänningsglödgningen. Urslagning görs för att få bort sand från godset. Processen inleds med en kort svalningsprocess efter avgjutningen och därefter trycks godset och formsanden ut ur flaskan och ner i en container. Denna transporteras sedan till ett svalningsmagasin, ett rum där godset får svalna till ca 200 – 500° C. Alla containrar transporteras i en rad och går enligt Först-in-först-ut-, FIFU, principen. Svalningsprocessen är till för att få ner temperaturen eftersom godset är lättare att skaka ur vid lägre temperaturer. Efter svalningsmagasinet delas flödena mellan cylinderhuvud och cylinderblock upp igen. Vidare tippas cylinderhuvudena ner på skakbanor för att få bort den kvarvarande sanden och få loss ingjutssystemet från godset. Därefter utförs en grovblästring, som är av metoden slungrensning, för att få bort ytterligare sand från cylinderhuvudena. Det som återstår när grovblästringen är utförd är att avskilja ingjutssystemet från godset. Eftersom formningen är utformad så att fyra kärnpaket placeras i varje flaska avgjuts således också fyra kärnpaket åt gången. Detta leder i sin tur till att ingjutssystemet är cirka en meter långt, och därmed väger det också ca tio kilogram. Därför används en manipulator för att placera ingjutssystemet och godset i skilda lådor. Dessa lådor rymmer cirka 40 stycken cylinderhuvuden och fraktas till ett mellanlager i väntan på att avspänningsglödgas. Avspänningsglödgning utförs för att öka kvaliteten på godset genom att reducera inre spänningar. Processen inleds genom att 12 lådor, ca 1 440 cylinderhuvuden, åt gången placeras under ett stålhölje, som lyfts på med hjälp av en travers. Därefter sker en uppvärmning av godset till starttemperaturen 575° C, vilket tar 3,5 timmar. Sedan ska godsets temperatur hållas konstant i 2,5 timme för att efteråt sänkas med 50° C i timmen till 250° C, vilket tar 6,5 timmar. Stålhöljet har en avancerad isolering som gör det möjligt att utföra detta kontrollerat. Processen tar totalt cirka 12,5 timmar och efteråt transporteras godset till mellanlagring. Rensning innebär att oavsiktligt tillkommet material, exempelvis grader, vissa typer av gjutgodsfel, samt rester efter ingjutssystem, avlägsnas från godset. Detta sker genom att cylinderhuvudena först åker in i en trumbläster, som använder metoden fristråleblästring, för finblästring invändigt i godset. Blästermaskinen hanterar en låda i taget och därefter åker cylinderhuvudena vidare till en robotrensning, som slipar bort spåren från ingjutssystemet. Vidare utförs en manuell rensning/kontroll samt målning. Efter detta hamnar cylinderhuvudena i lådor och fraktas till färdigvarulagret, där det inväntar bearbetningen.

31

4 Kravspecifikationsgenerering I denna del behandlas de krav som nuläget genererar till det nya produktionsavsnittet. Kraven summeras i slutet av kapitlet och denna summering fungerar som en kravspecifikation inför konceptgenereringen.

4.1 Informationsflöde Informationsflödet visar hur produktionsplaneringen av cylinderhuvuden på gjuteriet går till. Den börjar med att planeringsfunktionen på Scania bestämmer en framtida prognostiserad bastakt för de tre olika varianterna av cylinderhuvuden. Denna bastakt leder till olika veckoplaneringar för kärntillverkning, smältning, formning och rensning. Produktionsledarna för varje avdelning analyserar veckoplaneringen och bestämmer vad som ska köras från dag till dag. Figur 14 visar hur informationen förmedlas från prognos till tillverkning. Det ingår inte i denna rapport att ta fram förslag på förändring av detta arbetsförfarande och därför ska det framtida flödet kunna använda ett informationsflöde som liknar det befintliga.

FIFU

Produktions-planering

Kärn-tillverkning L

Rensning L

Avspännings-glödgning

Smältning

L Formning

Inköp

L L

Produktions-ledare (4 st)

Figur 14. Schematisk bild över informationsflödet på Scanias gjuteri

4.2 Internleverantör Eftersom det är tänkt att avgjutningen ska vara flasklös i det nya konceptet, innebär det också att avgjutning ska ske direkt i kärnpaketen. Hur detta går till mer detaljerat innefattas ej i denna rapport. Däremot blir konsekvensen av detta att det nya produktionsavsnittet i princip inleds med smältning och avgjutning. Internlevarantör till produktionsavsnittet blir då kärntillverkningen, som tillverkar kärnpaketen.

32

Kapacitet i kärntillverkningen

(Företagskonfidentiell information)

År 2009 räknar Scania med att kärntillverkningen klarar av att leverera kärnpaket för en produktion på 1850 cylinderhuvudkärnor per dag, d.v.s. 617 stycken kärnpaket. Leveranserna av kärnpaket till det nya produktionsavsnittet kommer att ske kontinuerligt. Mellanlager Mellanlagret finns huvudsakligen till för att flödet går ihop före formningen på gjuteriet. När det produceras cylinderblock i formningen lagras cylinderhuvudkärnorna i mellanlagret, i väntan på att formningen ska återuppta cylinderhuvudproduktionen. Skulle separationen av flödena införas behövs inte lagret av denna anledning. I dagsläget, när kärntillverkningen har arbetsformen treskift, byggs även ett buffertlager upp under natten. När en övergång till tvåskift är utförd saknar lagret till synes helt funktion.

4.3 Internkund Efter det studerade produktionsavsnittet som beskrivs i inledningen går flödet vidare till renseriet, som är kunden. Det ligger inte inom ramarna för denna studie att göra förändringar i renseriet, därför måste det nya produktionsavsnittet anpassas efter dagens förutsättningar. Den första processen i renseriet är en trumbläster. I dagsläget hanterar denna en låda med cirka 40 stycken cylinderhuvuden i åt gången. Ett krav på systemet som tas fram är därför att godset ska levereras i lådor på samma sätt som idag. Trumblästern klarar inte av att hantera gods varmare än 80 grader idag. Detta leder till att godsets temperatur måste hinna sjunka till den nivån innan det skickas vidare till rensning.

33

Buffertlager Renseriet arbetar i dagsläget tvåskift plus natt, jämfört med enbart tvåskift på det flöde som studeras. Detta gör att det krävs ett lager som måste jobbas upp under det nya produktionsavsnittets två-skift, för att täcka renseriets nattbehov. Eftersom takttiden för renseriet kommer att vara 273 sekunder per cylinderhuvud är behovet 907 stycken cylinderhuvuden per natt. För att täcka detta behov krävs ett lager med plats för 23 stycken lådor. Nattbehovet för renseriet =

Arbetad tid per nattTakttiden för renseriet =

24 480 s27 s = 907 st. cylinderhuvuden

Antal lådor som måste lagras under natten =

Nattbehovet för renserietAntal cylinderhuvuden per låda =

90740 = 23 st. lådor

4.4 Tillgänglig yta När ett stort flöde sätts ihop är det första som måste tas hänsyn till vilka utrymmen det ska placeras inom. Det finns ingen möjlighet att bygga ut lokalen eller flytta produktionen någon annanstans, utan endast de tillgängliga ytorna i lokalen finns att tillgå.

1 2

3

4 5

6

Figur 16. Översiktlig bild över tillgängliga ytor Dessa ytor har fastställts av uppdragsgivaren och är presenterade i figur 16. Eftersom ytorna är kraftigt begränsade kommer stor hänsyn till dessa att tas när framtagning av det nya produktionavsnittet sker. Den tillgängliga ytan har delats in i delområden från 1-6 som beskrivs närmare nedan. Område 1 Område 1, se figur 17, består till stor del av en ”skrotgård” där råvaran till smältan förvaras. Ytan består av bl.a. en plats för transportvagnar och en bana för att transportera skrotet till smältugnarna. Bredvid platsen för transportvagnarna finns ett laborationskontor som är 5*4 meter stort. Detta kommer även att behövas i framtiden, så om utrymmet som detta tar upp ska användas för det nya produktionsavsnittet måste en ny plats finnas att flytta kontoret till. Till höger om laboratoriet finns en yttervägg bestående av tegel. Takhöjden på skrotgården är tio meter. Det finns en travers i taket, till vänster om platsen för transportvagnarna, som används till 3 Fiktiv information pga. Sekretess.

34

att fylla på transportvagnar med skrot. Till höger om platsen för transportvagnarna är det dock näst intill fritt luftutrymme att använda. Hela denna beskrivna yta är en utbyggnad av den ursprungliga fabrikslokalen och har en garageliknande atmosfär. Området är totalt 670 kvadratmeter. Område 2 Området, se figur 17, är totalt 125 kvadratmeter och dess övre del består i huvudsak av en grop som är tre meter djup och tio kvadratmeter stor. I denna grop finns idag en varmhållningsugn för förvaring av smälta som ej blivit godkänd vid kontroll. Det finns möjlighet att använda denna grop men då måste varmhållningsugnen flyttas. Denna flytt är dock inget som behandlas i denna rapport. Den fria höjden ovanför gropen till taket är fem meter. Intill gropen med varmhållningsugnen finns en inomhusbyggnad på 8*4 meter som idag innefattar ett mindre laboratorium, samt tillbehör till varmhållningsugnen. Ovanpå dessa lokaler finns ett fikarum och en toalett. Hela denna inomhusbyggnad har en höjd på sex meter. Ytan som byggnaden tar upp är tillgänglig förutsatt att laboratoriet, fikarummet och toaletten flyttas någon annanstans. Område 3 Till höger i området, se figur 17, finns ett kärnpaketlager som tar upp ca 40 kvadratmeter. Ovanför denna yta är det 15 meter upp till taket. Genom området går det också en truckgång som passerar kärnpaketlagret. På andra sidan denna gång finns ett lager för färdiga vattenmantelkärnor och bredvid lagret finns en mikrovågsugn till vattenmantelkärnorna. Ska dessa ytor användas måste lagret och mikrovågsugnen flyttas till annan ledig yta. Taket ovanför lagret med vattenmantelkärnor och mikrovågsugnen är tio meter högt, men det finns ventilationstrummor i vägen som måste flyttas om dessa ytor ska användas. Längst till vänster i område tre finns ett prototyprum som är 6*6 meter stort. Ovanför finns en maskin som blandar ner sand när det ska tillverkas en prototyp. Ska området användas måste ny yta för rummet finnas. Den totala arealen för område 3 är ca 790 kvadratmeter.

Figur 17. Tillgänglig yta för område 1, 2 och 3 Område 4 Området, se figur 18, används idag till urslagning, grovblästring och sortering med hjälp av en manipulator. Området är 330 kvadratmeter stort och har en takhöjd på sju meter. Processerna används bara till cylinderhuvuden och därför är ytan och maskinerna helt tillgängliga till det nya flödet.

Område 5 Detta område, se figur 18, är där cylinderhuvuden avspänningsglödgas. Området disponeras idag av cylinderhuvudflödet och är 180 kvadratmeter stort. Takhöjden är 15 meter, men det finns en travers för avspänningsglödgningen i taket som måste beaktas.

35

Område 6 Utrymmet består idag av ett lager där cylinderblock och cylinderhuvuden förvaras innan de avspänningsglödgas, samt ett tomt område utomhus. Dessa tillsammans upptar en yta som är 340 kvadratmeter stor. Används lagerutrymmet för cylinderblocken måste ett nytt utrymme finnas för dessa. Lagret för cylinderhuvuden är fritt att disponeras på det sätt som passar flödet bäst. Takhöjden är nio meter.

Figur 18. Tillgänglig yta för område 4, 5 och 6

4.5 Materialförsörjning Det som behöver tillföras till produktionen är i dagsläget skrot, legeringsämnen till smältan och blästermedel till grovblästringen. Dessa ämnen kommer med stor sannolikhet att behöva tillföras även till det nya produktionsavsnittet. Ett krav på den nya produktionen är därför en öppen yta för att kunna fylla på dessa ämnen. Skrot Skrot som används till att producera smälta lagras idag på en skrotgård. För att kunna fylla på skrot krävs det att lastbilar kan komma fram till gården. Detta innebär att det måste finnas en passage fram till skrotgården med en fri höjd som är tillräcklig för att lastbilar kan komma fram. I anslutning till skrotgården måste även lastbilarna kunna tippa sitt flak d.v.s. en högre fri höjd i direkt anslutning till skrotgården. Legeringsämnen till smältan I anslutning till smältugn måste det finnas plats för legeringsämnen till smältan. För att undvika belastningsskador hos personalen och även viss nedsmutsning bör avståndet mellan ugn och legeringsämnen inte vara för stort, då påfyllning sker manuellt med spade. Det är även önskvärt att det finns utrymme för att, med truck eller travers, fylla på ämnen på den plats där de förvaras. Denna påfyllning sker från skrotgården och det är därför önskvärt att en fri passage för truck eller travers finns mellan skrotgården och platsen där ämnena förvaras.

Blästermedel Till grovblästringen tillförs i dagsläget blästermedel i form av små stålkulor. Dessa fylls på från en pall som står i anslutning till grovblästermaskinen. Denna pall fylls på med hjälp av truck och det är därför lämpligt att ha ett förvaringsområde som rymmer en pall i anslutning till maskinen. Även en fri passage med truck krävs till detta utrymme.

36

4.6 Bemanning Arbetsformen på det berörda produktionsavsnittet är i dagsläget två-skift (15,3 produktionstimmar/dygn), samt en del nattarbete i form av underhåll. Att utöka produktionstiden försvårar underhållsarbetet och skulle leda till ökad risk för fler produktionsstopp och kvalitetsbrister. Det skulle även ta bort en möjlighet till ikappkörning av produktion. Personalkostnaderna är även högre på natten än på dagen. Av dessa anledningar är det eftersträvansvärt att bibehålla tvåskift, även framöver. Det behövs i dagsläget minst 15 operatörer för det dagliga arbetet med cylinderhuvudproduktionen, därefter tillkommer det tre personer som arbetar under natten med underhåll, Figur 19 . En framtida cylinderhuvudproduktion bör ej vara i behov av fler operatörer än vad som krävs i dagsläget eftersom Scania strävar efter hög automatiseringsgrad, för att klara konkurrensen från tillverkare i låglöneländer. 1 103

2 1 22

Formning ● Antal 1. Manöverrum, BMD. 1 OP 2. Blackning 1 OP 3. Sandberedning 1 OP 4. Truckkörning 1 OP 5. Diverse (line) 1 OP 6. Sandlabbet 1 OP

3

4

4 2

Smältning/avgjutning ● Antal 1. Avgjutning 2 OP 2. Smältning 2 OP 3. Provtagning 1 OP 4. Materialförsörjning 1 OP Urslagning ● Antal 3 5

1. Manipulator 1 OP 2. Trucktransport 1 OP 3. Diverse (Urslag) 1 OP

1

6

Figur 19. Bemanningsplan för formning/smältning/avgjutning

4.7 Kapacitet Kärntillverkningen som levererar kärnor till formning/avgjutning har ett projektmål att öka kapaciteten till 1850 cylinderhuvudkärnor per dag år 2009. Att det nya produktionsavsnittet ska klara av minst den nämnda kapaciteten är således en förutsättning.

37

Renseriet, som är det produktionsavsnitt som kommer efter det nya produktionsavsnittet, investerar i nya maskiner för att klara av en takttid på 27 sekunder. Dessutom väntas OPE förbättras till ca 85 procent. Renseriet arbetar i tre-skift för att klara av kapaciteten. Detta innebär att antalet produktionstimmar per dygn på renseriet är 22,1 timmar, som i sin tur innebär en kapacitet hos renseriet på ca 2500 cylinderhuvuden per dag. Enligt vad som förespråkas i SPS bör det prioriteras att ha överkapacitet i slutet av produktionen hellre än i början, för att skapa ett ”sug” genom produktionen. Detta leder till att det nya produktionsavsnittets kapacitet bör överstiga kapaciteten som kärntillverkningen räknar med att ha år 2013, d.v.s. minst 1850 cylinderhuvuden per dag. Det betyder också att det inte finns anledning att överstiga kapaciteten hos renseriet, 2500 cylinderhuvuden per dag. Det är därför lämpligt att ställa krav på att det nya produktionsavsnittet ska klara av en produktionstakt på ungefär 2300 cylinderhuvuden per dag.

4.8 Nyckeltal i produktionen Varje avdelning på gjuteriet tar fram sina egna nyckeltal, förutom avdelningarna formning och smältning som tar fram dessa tillsammans. De avdelningars nyckeltal som är intressanta att studera för det framtida produktionsavsnittet är formning, smältning och en liten del av rensningen (avspänningsglödgningen). Eftersom renseriet inte tar fram några nyckeltal för en enskild process blir det alltför missvisande att ta med avspänningsglödgningen i beräkningarna. Därför används endast de nyckeltal som kommer från formningen/smältningen. OPE, tillgänglighets-, anläggnings- och kvalitetsförluster De nyckeltal som tas fram av gjuteriet är presenterade i tabell 2 nedan. OPE på Formning/smältning är 04 procent. Då detta är ganska lågt för ett nytt produktionsavsnitt siktar Scania på att höja OPE till ca 85 procent i det nya produktionsavsnittet. En studie har gjorts för att utröna varför OPE endast är 0 procent. Resultatet pekar på att tillgänglighetsförlusterna och anläggningsförlusterna måste sänkas. Detta leder till att det nya produktionsavsnittet ska fokusera mer på att minska dessa förluster. (Scanias intranät, 2007) Tabell 2. Nyckeltal för formnings- och smältningsavdelningen

Nyckeltal för formning/smältning Värde OPE 0 % Tillgänglighetsförluster 10 % Anläggningsförluster 20 % Kvalitetsförluster 1 %

Takttid För att gjuteriet ska klara av att producera den önskade kvantiteten måste det tillverka cylinderhuvuden i en viss takt. För att få fram denna takt måste produktionstid, OPE, antal arbetsdagar och efterfrågan vara känd. Eftersom tvåskift är ett krav som ställs på den nya produktionen får den totala produktionstiden ej överstiga 15,3 timmar per dag. OPE kommer att vara minst 85 procent. Antalet arbetsdagar per år är 227 och efterfrågan är som nämnts tidigare 2300 cylinderhuvuden per dag. Systemet som ska föreslås måste tillverka ett cylinderhuvud var 20:e sekund, d.v.s. ett cylinderpaket var 60:e sekund, bilaga 1.

4 Fiktiv information pga. Sekretess.

38

4.9 Krav på koncept Ovanstående resonemang leder till att produktionsavsnittet som studeras ska uppfylla följande krav:

• Produktionsavsnittet ska klara en produktionstakt på 2300 cylinderhuvuden per dag. • Takttiden ska vara mindre än 20 sekunder per cylinderhuvud. • Arbetsformen ska vara tvåskift (15,3 produktionstimmar/dygn). • OPE ska öka, framförallt genom att minska tillgänglighets- och anläggningsförluster. • Produktionsavsnittet ska anpassas efter hur dagens informationsflöde ser ut. • Det skall finnas en passage för lastbilar till och från skrotgården. Denna passage kräver en

fri höjd där lastbilar kan passera. I direkt anslutning till skrotgården skall det även finnas tillräckligt med fri höjd för att lastbilarna ska kunna tippa sina flak.

• I anslutning till smältugnarna måste det finnas plats för legeringsämnen till smältan. • Vid grovblästringen ska det finnas plats för en pall med blästermedel, samt passage för en

truck att fylla på denna pall. • Avgjutningen skall kunna hantera kontinuerlig leverans av ”kärnpaket” med

cylinderhuvudkärnor. • Cylinderhuvudena ska packas i lådor som är en kubikmeter stora och rymmer cirka 40

stycken innan de skickas vidare till renseriet. • Gjutgodset ska ha en temperatur på mindre än 80° C innan det går vidare till renseriet. • Det behövs en buffert för att täcka renseriets nattbehov. Denna ska innehålla cirka 23

stycken lådor med cylinderhuvuden. • Det nya produktionsavsnittet ska ligga inom det markerade området i figur 20.

1 2

3

4 5

6

Figur 20. Tillgänglig yta för det nya produktionsavsnittet

39

5 Konceptgenerering I detta kapitel tas två olika konceptförslag fram. Koncept 1 tas fram med målet att uppnå en hög automationsgrad och med fokus på att få ett så bra flöde som möjligt. Koncept 2 syftar istället till att minimera risker, genom användande av nya tekniker och att implementeringen ska vara relativt enkelt att genomföra. Båda koncepten måste dock uppfylla kraven från kravspecifikationen som togs fram i föregående kapitel. Dessa två koncept ligger sedan till grund för utvärdering.

5.1 Teknikval Innan koncepten tas fram motiveras en del teknikval som ligger till grund för genereringen. Detta görs eftersom de olika funktionerna som ingår i produktionsavsnittet omfattar processer där val av teknik på ett eller annat sätt är givet. Eftersom olika tekniker för processerna kan påverka utformningen markant underlättas därmed urvalsprocessen av olika utformningsmöjligheter. De processer som på ett eller annat sätt är givna och där teknikval har stor inverkan på utformningen är framförallt smältning, avgjutning, avspänningsglödgning, urslagning och grovblästring. Därför väljs teknik före framtagning av konceptförslag på dessa processer. Någon exakt maskintyp specificeras dock inte.

Avgjutning För att åstadkomma en hög automatiseringsgrad genom hela produktionsavsnittet är automatisk avgjutning att föredra framför manuell. De alternativ som då finns att välja bland är mekaniskt tippad skänk och avgjutningsugn. Det faktum att alla modeller av cylinderhuvuden tillverkas från samma typ av smälta innebär att de största fördelarna med mekaniskt tippad skänk går förlorade. Med avgjutningsugn fås en näst intill slaggfri avgjutning samt varmhållning och därmed blir avgjutningen inte lika känslig för störningar som vid mekaniskt tippad skänk. Valet blir därför avgjutningsugn. I valet mellan tryckgjutugn och bottentömmande ugn uppnås fler fördelar med tryckgjutugn, bl.a. att kunna minimera läckage. Därför faller valet på sådan framför bottentömmande ugn.

Smältning Scania har begränsade rättigheter till utsläpp och det är därför lämpligt att använda sig av elektrisk ugn, istället för kupol- eller oljeugn. Det mest energieffektiva alternativ av elektrisk ugn, som passar Scanias produktion, är induktionsugn. Typ av sådan bestäms sedan vanligen till stor del av vad det som ska smältas ställer för krav på ugnens egenskaper. Cylinderhuvuden består av gråjärn, som i sin tur kräver en smälttemperatur på ca 1450°C (Björklind, T). För att enklast åstadkomma denna smälttemperatur faller valet på degelugn framför rännugn. Med hänsyn taget till materialet som ska smältas är mellanfrekvensugn mest lämpligt att använda, lågfrekvensugn skulle ta allt för lång tid. Elektrisk induktionsdegelugn av mellanfrekvenstyp kommer således att användas i de båda koncepten. För att kontinuerlig produktion ska vara möjlig året runt måste det finnas två smältugnar. Detta på grund av att visst ofrånkomligt underhållsarbete på smältugnar kan uppta längre tidsperioder än vad naturliga uppehåll i produktionen gör. Dessa underhållsarbeten kan även vara svåra att planera in, då behovstillfället är svårt att förutsäga. Finns då två smältugnar går det ändå att producera, om än med reducerad kapacitet. Det ger även ett effektivt utnyttjande av strömkällan. Två smältugnar kommer därför att användas.

40

För att bestämma påfyllningsteknik studeras dagsläget. Påfyllning av de två befintliga smältugnarna sker med hjälp av två transportvagnar som hämtar skrot från skrotgården. Dessa vagnar fylls på med en travers med magnetlyft. Denna travers står för det mesta stilla och kan därför med lätthet klara av att hinna med fler skrotvagnar om så önskas. Ugnarna kan dock inte fyllas på direkt från traversen, p.g.a. deras fysiska placering. Idag används, som nämnts ovan, transportvagnar och det fungerar bra. Därför kommer även det nya flödet att innefatta transportvagn. I det nya flödet finns ej plats för lika stora vagnar som används i dagens produktion och därför är det lämpligt att en mindre vagnstyp av samma modell används. Detta leder dock till att en viss vagnsstorlek är låst till en viss ugnsstorlek. För att utreda hur många transportvagnar som behövs i det nya flödet studeras de befintliga smältugnarnas totala cykeltid. Denna kan delas upp i följande processer: Tabell 3. Processer i den befintliga smältningscykeln

Process Påfyllning av skrotvagn Påfyllning av skrot i ugn Smältning Kontroll av smälta Tömning 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Tid i minuter Som synes är transportvagnen belagd 30 procent av smältugnens totala cykeltid, vilket innebär att det teoretiskt sett skulle räcka med en vagn för att mata de två befintliga ugnarna. Ändå används två vagnar för att försörja två ugnar med skrot. Anledningen till detta sägs av Scania vara att uppnå ett mindre störningskänsligt flöde. Detta är även eftersträvansvärt i det nya produktionsavsnittet. Den till synes långa tömningsprocessen är i dagsläget beroende av avgjutningen, för att skänk ej kan bibehålla temperaturen på smältan. Tömningen från smältugnen till skänken utförs därför lite åt gången. Detta gör att det drar ut på tiden. Eftersom den nya processen kommer att innefatta avgjutningsugn går det att tömma ut all smälta i avgjutningsugnen på en gång, eftersom den möjliggör varmhållning av smältan. Tiden för tömning av smältugnen kommer därför att minska markant. Tiden för de olika processerna i det nya produktionsavsnittet kommer då troligtvis att fördelas ungefär enligt tabell 4. Tabell 4. Processer i det nya produktionsavsnittets smältningscykel

Process Påfyllning av skrotvagn Påfyllning av skrot i ugn Smältning Kontroll av smälta Tömning

0 Andel av processtiden i % 100 Beläggningen av transportvagn uppgår här till 50 procent av den totala cykeltiden för smältning. Detta innebär att det teoretiskt förvisso är möjligt att använda en transportvagn till att mata två smältugnar, utan att påverka den totala processtiden negativt. Dock är marginalen för liten för att fungera i praktiken. Det är därför lämpligt att använda sig av två stycken transportvagnar om två smältugnar ska fyllas på.

41

Avspänningsglödgning I dagsläget samlas cylinderhuvudena upp i lådor efter grovblästringen och när antalet är tillräckligt stort, ca 480 stycken, påbörjas avspänningsglödgningen. Detta leder till att stora satser måste byggas upp innan processen kan påbörjas. För att skapa ett jämnare flöde, i enlighet med vad SPS förespråkar, borde avspänningsglödgningen ske löpande, i exempelvis en transporttunnel med olika zoner där temperaturen kan regleras. På detta sätt kan avspänningsglödgningen påbörjas med mindre satser och flödet blir därmed jämnare. Avspänningsglödgningen sker alltså inne i en tunnel, som godset transporteras genom i de båda koncepten. Eftersom avspänningsglödgningen idag sker ganska sent i flödet, efter grovblästring, hinner temperaturen på cylinderhuvudena minska från ca 1450°C (vid avgjutning) till rumstemperatur innan processen inleds. Detta innebär att avspänningsglödgningen måste inledas med en uppvärmning till önskade 575°C. Denna uppvärmning tar 3,5 timmar att utföra och kräver mycket energi. Om processen däremot påbörjas innan temperaturen har sjunkit under 575°C efter avgjutningen, skulle genomloppstiden för godset kunna kortas ner markant. Dessutom går det åt mindre energi, p.g.a. att godset ej behöver värmas upp. Detta är således eftersträvansvärt men det förhindrar troligtvis att förblästring kan ske i direkt anslutning till urslagning, då temperaturen sjunker snabbt efter urslagningen. Eftersom ett av målen med koncept 2 är att underlätta implementering och även att utnyttja få nya tekniker, kommer cylinderhuvudena att svalna till rumstemperatur innan avspänningsglödgning inleds i koncept 2. I koncept 1 kommer däremot avspänningsglödgningen att påbörjas så fort cylinderhuvudena når rätt temperatur efter avgjutningen.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 211 1087 3718 6516 9532 12262 14910 17406 19901 22447

Tid i minuter

Temperatur i °C

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 0 20 110 205 290 374

Figur 21. Temperatur hos cylinderhuvuden efter avgjutning (Elmqvist, 2008)

Urslagning Om cylinderhuvudena får ligga kvar i kärnpaketen tar det drygt fyra timmar för dem att svalna från 1450°C till 575°C, figur 21. Aktiv kylning är inte aktuellt över 800°C, då jämn kvalitet på godset blir svårare att säkerställa (Björklind, T). Under 800°C är det dock inte några problem att kyla godset för att påskynda svalningen. Då sanden runt cylinderhuvudena gör att svalningsprocessen går långsammare är således urslagning ett lämpligt sätt att skynda på svalningsprocessen. För att inte riskera att försämra kvaliteten på godset rekommenderas att urslagning sker vid ca 700°C. På detta sätt undviks även problemet som annars hade uppstått, att avspänningsglödga cylinderhuvudena när de fortfarande ligger i sina kärnpaket. När cyliderhuvudena är urslagna ur kärnpaketen går det betydligt snabbare för dem att svalna till 575°C och således behövs inte någon ytterligare aktiv kylning.

42

Enligt simuleringar med urslagning vid 800°C tar det ca nio minuter för cylinderhuvudena att svalna till 575°C, figur 22. Validiteten i simuleringen är svår att bedöma därför krävs en noggrannare utredning i ett senare skede.

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Temperatur i °C

Figur 22. Cylinderhuvudens temperatur med urslagning vid 800°C (Elmqvist, 2008)

Tid i minuter

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 25 50 75 100 125 150

För urslagning används metoden skakning i båda koncepten. Detta motiveras genom att flaska ej används och därför är uttryckning heller inte ett alternativ. Eftersom cylinderpaketen är gjorda av sand, som är ett poröst material, och koncepten ska stödja ett kontinuerligt flöde i så stor utsträckning som möjligt är skakning mest lämpat. Då cylinderhuvudena ska slås ut vid 700°C måste även urslagningsmaskinen tåla denna värme. Detta är nytt för Scania, men liknande processer förekommer vid flertalet stålverk. Därför borde det inte vara ett allt för stort problem att lösa. Detta gäller för båda koncepten.

Grovblästring Eftersom grovblästringsmaskinen måste klara av att hantera flera cylinderhuvuden åt gången är slungrensning eller fristråleblästring det enklaste alternativet. Dessa metoder stöder både satsvis och enskild grovblästring, dessutom blästras alla sidor av cylinderhuvudena utan stöd från upphängningsanordning eller dylikt. Slungrensning eller fristråleblästring kommer därför att användas i båda koncepten.

Sammanfattning av teknikval För att sammanfatta ovanstående motiveringar presenteras besluten som de har lett till i punktform nedan:

• Två elektriska induktionsdegelugnar av mellanfrekvenstyp kommer att användas i båda koncepten. Dessa fylls på med hjälp av två stycken transportvagnar.

• Avgjutning sker med hjälp av avgjutningsugn av typen tryckgjutugn i båda koncepten.

• Avspänningsglödgning bör om möjligt påbörjas senast nio minuter efter urslagning och ca 2,3 timmar efter avgjutning i koncept 1. I koncept 2 kommer avspänningsglödgning att ske först efter grovblästring, vilket leder till att en uppvärmning krävs.

• Urslagning sker via skakning i båda koncepten.

• Grovblästring sker i form av slungrensning eller fristråleblästring i båda koncepten.

43

5.2 Framtagning av koncept 1 För att generera ett koncept med hög automatiseringsgrad och där flödet prioriteras används delar av metoden SLP. Det näst sista steget i metoden som är utvärdering av huvudplan utvidgas dock en del och kommer därför att behandlas separat i ett eget kapitel. Det sista steget som är detaljplanering ryms inte inom ramen för detta examensarbete och kommer ej att utföras. De fyra första stegen utförs dock och det sista steget i detta kapitel blir således framtagning av huvudplan. Därefter kompletteras denna huvudplan med detaljer och krav som fastställts tidigare i rapporten.

Steg 1 - Kartläggning av samband I sambandsschemat nedan kartläggs vilka olika funktioner som berörs och den önskvärda närheten mellan varje funktion, i förhållande till varje annan funktion, bestäms. Funktion 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1. Smältning A1 I1 U U U U U E4 A5 O4 U E1 2. Avgjutning A1 E3 I3 U U U U E5 O4 U U 3. Avgjutningsbana E1 I1 U U U U U U E3 U 4. Urslagning A3 E2 U U U U U U U 5. Avspänningsglödgning U U U U U U U U 6. Grovblästring E1 U U U U U U 7. Lastning i lådor I1 U U O4 U U 8. Slutlager U U U U U 9. Lab/kontor E5 O4 U U 10. Kontrollrum O4 U U 11. Fikarum U U 12. Avlägsnande av ingjutssystem U 13. Skrotgård

Kod Närhet Antal A Absolut nödvändigt 4 E Extra inflytelserik 8

I Inflytelserik 2 O Ordinär närhet 5

U Utan betydelse 56 X Ej önskvärd 0

Summa 75

Kod Orsak till närhet 1 Materialflöde 2 Arbetsmiljö/buller 3 Godstemperatur 4 Persontrafik

5 Samma personal

Figur 23. Sambandsschema

44

Steg 2 - Skiss av funktionssamband För att få en bild av hur funktionerna bör placeras i förhållande till varandra ritas funktionerna in i ett sambandsdiagram. Detta sker genom att A-sambanden först ritas in. Därefter ritas E-, I- och O-sambanden in i tur och ordning.

Absolut nödvändigt Extra inflytelserikt Inflytelserikt Ordinär närhet

1. Smältning 2. Avgjutning 3. Avgjutningsbana 4. Urslagning 5. Avspänningsglödgning 6. Grovblästring 7. Lastning i lådor 8. Slutlager 9. Lab/kontor 10. Kontrollrum 11. Fikarum 12. Avlägsnande av ingjutssystem 13. Skrotgård

Figur 24. Sambandsdiagram

45

Steg 3 - Funktionskrav De olika funktionernas krav visas i tabell 5 nedan. Dessa krav bygger på uppskattade värden, eftersom maskinerna som används ännu inte är konstruerade och kan anpassas efter tillgänglig yta. Anledningen till att kraven tas med, trots uppskattade värden, är att konceptet inte ska vara helt funktionskravsoberoende. Tabell 5. Funktionskrav

Funktion Yta Tak- höjd

Fundament och gropar

Speciell elförsörjning

Speciell ventilation

Brand- och explosionsrisk

Nr Benämning m2 m A,E,I,O eller -

1 Smältning 10 5* A A A A

2 Avgjutning 20 4 - A A A

3 Avgjutningsbana 20 4 - - A E

4 Urslagning 40 5 - - E -

5 Avspännings-glödgning 140 2 - - E -

6 Grovblästring 30 5 - - - -

7 Lastning i lådor 20 3 - - - -

8 Slutlager 14 3 - - - -

9 Lab/kontor 32 2,5 - - - -

10 Kontrollrum 12 2,5 - - - -

11 Fikarum 32 2,5 - - - -

12 Avlägsnande av ingjutssystem 5 5 - - I -

13 Skrotgård 32 10 E - - -

Noteringar: * Exklusive gropdjup

46

Steg 4 - Rita huvudplan En huvudplan genereras i tre steg. Först visas hur stor yta varje process upptar. Sedan jämförs denna med de tillgängliga ytorna i lokalen och slutligen matchas ytorna med varandra och en huvudplan färdigställs. Funktionssambanden ritas upp med den yta som funktionerna kräver, figur 25: 9 m

1

2

3 4

5

6 7 8

11 & 9

10

12

13

Figur 25. Funktionssambanden med funktioners krav på yta inritade Ytan som funktionerna kräver jämförs med den tillgängliga ytan i lokalen, figur 26:

Figur 26. Jämförelse mellan ytan funktionerna kräver och tillgänglig yta

47

De olika funktionerna justeras så att de hamnar innanför den tillgängliga ytan och en huvudplan kan därmed tas fram, figur 27.

Figur 27. Färdig huvudplan Huvudplanen kompletteras sedan med detaljer och krav från teknikvalen och kravspecifikationen.

5.3 Presentation av koncept 1

10

17 16

2

2

3

4

8 9

19 15

7

5 6 14 13 12 11

1

1

20

18

1. Skrotvagn 2. Smältugn 3. Kontrollrum (ovanför marknivå) 4. Avgjutningsugn 5. Hiss upp 6. Transportband (ovanför marknivå) 7. Hiss ner 8. Avgjutningsbana 9. Avlägsnande av ingjutssystem 10. Urslagning 11. Hiss upp till entresolplan 12. Avspänningsglödgning (ovanför marknivå) 13. Hiss upp till tak 14. Transportband (på taknivå) 15. Hiss ner till marknivå 16. Grovblästring 17. Lastning i lådor 18. Buffertzon 19. Fikarum, kontor och lab. (ovanför marknivå) 20. Skrotgård

Figur 28. En översiktlig bild av Koncept 1

48

Smältning Två induktionssmältugnar (2) som rymmer tre ton är placerade i den befintliga gropen och arbetar parallellt. Dessa har var för sig en teoretisk smältkapacitet på tre ton per timme och producerar således tillsammans ca 6 ton smälta per timme. I anslutning till dessa smältugnar sträcker sig en plattform. Denna bör skapa tillräckligt med arbetsutrymme för att provtagning, avslaggning och liknande aktiviteter ska vara genomförbara samt rymma plats för förvaring av legeringsämnen till smältan. Manövrering av smältugnarna sker från ett väl ljudisolerat kontrollrum (3) som är placerat vid väggen mot skrotgården, ovanför marknivå. Två operatörer arbetar med att manövrera och kontrollera smältugnarna, samt ytterligare en operatör arbetar med smältningsprocessen i laboratoriet. Tippning av ugnarna sker i riktning mot formtillverkningen, bort från skrotgården. Skrottillförsel till smältugnarna sker med hjälp av två transportvagnar (1) från skrotgården (20). Detta sker genom en port i väggen som installerats för att vagnarna ska komma åt att mata ugnarna på ett smidigt sätt. Eftersom påfyllning av skrot tar upp en relativt stor del av smältugnarnas totala cykeltid krävs det att en operatör enbart arbetar med påfyllningen av de två smältugnarna. Skrotvagnarna fylls på med hjälp av en travers med lyftmagnet ute på skrotgården. Vagnarna går sedan på räls fram till smältugnarna där de töms genom att vagnen skakar ut skrotet ner i ugnen. För att vagnarna ska kunna åka fram och tillbaka till skrotgården är det kontor (19) som tidigare fanns på den platsen flyttat till det ena hörnet av skrotgården, ovanför marknivå. Detta kontor har även slagits ihop med de två olika laboratorierna och det fikarum som bl.a. operatörerna vid formningslinjen använder. Totalt är denna tillbyggnad ca 64 kvadratmeter stor och består av två olika våningsplan. Det övre våningsplanet upptas enbart av fikarum och det undre våningsplanet innehåller ett kontor för leveransbeställning och dylikt, samt ett laboratorium där bl.a. provtagning av smälta kan äga rum. Transport av smälta från smältugnarna till avgjutningsugnen (4) bör om möjligt ske med en ränna. Transporten sköts av operatörerna som manövrerar smältugnarna. Skulle det visa sig omöjligt med en ränna, p.g.a. för liten höjdskillnad eller dylikt, sker transporten med skänk som manövreras via travers. Även om ränna används vid standardprocedur bör travershängd skänk finnas att tillgå, som reserv eller vid nödsituationer.

Avgjutning Automatisk avgjutning möjliggörs med hjälp av en avgjutningsugn som manövreras och övervakas från samma kontrollrum som används till smältugnarna. Avgjutningsugnen rymmer 4,5 ton och klarar av att gjuta minst 6 ton per timme i ca 1450°C. Påfyllning sker från ränna eller skänk i riktning mot smältugnarna och avgjutning sker i motsatt riktning, bort från smältugnarna. En operatör krävs för att övervaka och styra avgjutningen. Avgjutning sker genom att avgjutningsbanan (8) matar fram ett kärnpaket till avgjutningsugnen. Därefter avgjuts kärnpaketet och ett nytt paket matas fram för samma procedur. Avgjutningsbanan innehåller inga flaskor, så när ett kärnpaket är på plats under avgjutningsugnen låses det fast och trycks ihop mekaniskt. Detta för att inte paketet ska läcka ut smälta då det bildas ett inre tryck vid avgjutningen. Avgjutningsbanan matar fram kärnpaket i en takt på minst 58 kärnpaket per timme. Inmatning av kärnpaket till avgjutningsbanan sker via en hiss (7) som är ansluten till ett transportband (6) från buffertlagret (5). Detta transportband mellan processerna går fem meter ovanför marken, för att truckar och dylikt ska kunna passera under det. Buffertlagrets yta har minskat till ca halva den tidigare upptagna ytan, då produktionen inte längre kräver en buffert i samma utsträckning. När avgjutningen är genomförd transporteras kärnpaketen vidare bort i en rad från avgjutningsugnen mot nästa process. Transporten är taktad och förflyttar sig 0,3 meter varje minut.

49

Avlägsnande av ingjutssystem Nästa process är avlägsnande av ingjutssystemet (9) med den metoden Volvo använder. Transportsträckan till denna process är ca 50 meter vilket med marginal ger den svalning som behövs för att operationen ska kunna genomföras. Processen behöver ett område på fem kvadratmeter för att rymma sin 4 meter långa arm. Först låses cylinderpaketet fast och sedan går roboten in och bryter loss ingjutssystemet. Detta kan medföra bullerljud, så för att minska på ljudet kommer denna process att kapslas in tillsammans med urslagningen. På detta sätt isoleras ljudet från resten av lokalen. När roboten har brutit loss ingjutssystemet transporteras cylinderhuvudena vidare.

Urslagning För att påskynda svalningen av cylinderhuvudena ner till 575°C och få bort sanden från cylinderhuvudena före avspänningsglödgningen sker urslagning (10) direkt efter det att ingjutssystemet har avlägsnats. Godset har då en temperatur på ca 700°C. Urslagningen går till så att cylinderhuvudena transporteras framåt på vibrerande transportbanor, så kallade skakbanor. Eftersom kärnpaketen består av sand faller de isär av vibrationerna. Den största delen av sanden faller ner under maskinen och transporteras bort på transportband till sandåtervinning. Kvar blir cylinderhuvuden och en del rester från sanden. Processen sker helt automatiskt, men övervakas från kontrollrummet via en kamera. Maskinen klarar av att hantera fler än 58 cylinderpaket per timme. Denna process ska kapslas in eftersom den har hög bullernivå och för att isolera så att inte värme sprider sig till angränsande delar av lokalen.

Avspänningsglödgning Efter urslagningen transporteras cylinderhuvudena direkt upp till entresolplan via en hiss (11). Innan de hinner svalna till en temperatur under 575°C måste avspänningsglödgningen påbörjas. Detta innebär att tiden mellan urslagning och avspänningsglödgning ej får överstiga nio minuter. Avspänningsglödgning sker i en tunnel (12) med olika zoner, där temperaturen kan regleras i varje zon. I tunneln finns det ett transportband som transporterar cylinderhuvudena sakta framåt. Med hjälp av de olika temperaturzonerna säkerställs att godset hela tiden svalnar i rätt hastighet. Genomloppstiden för ett paket i avspänningsglödgningen är ca 9 timmar. Detta gör att tunneln måste rymma ca 1600 stycken cylinderhuvuden, antalet avgjutna under 9 timmar. Därför är tunneln ca 100 meter lång, en meter bred och rymmer tre cylinderhuvuden i bredd. Eftersom tunneln är så lång går den fram och tillbaka i lokalen. På grund av att det finns en mikrovågsugn för vattenmantelkärnor på marknivå sträcker sig tunneln på entresolplan ovanför marken. För att underhåll och diverse korrigeringar av fel ska vara möjliga att genomföra på ett smidigt sätt sträcker sig en plattform som är 1,5 meter bred längs med hela tunneln. Den nya plattformen är ansluten till den i lokalen redan befintliga plattformen och det finns även en trappa från den nya plattformen till marknivå, vid hissen där tunneln startar. Avspänningsglödgningsprocessen sker helt automatiskt men övervakas från kontrollrummet vid smältning och avgjutning. När godset är avspänningsglödgat och har nått slutet av tunneln transporteras det upp på taket via en hiss (13). Väl på taket transporteras godset vidare via en passage mellan husen och ner genom taket i renserilokalen. Gången (14) som går mellan byggnaderna har en fri höjd på fem meter för att lastbilar ska kunna passera under den och komma fram till skrotgården.

50

Grovblästring och lastning i lådor Grovblästring sker med hjälp av en maskin som använder sig av fristråleblästring. Den är av samma typ som används för den lite mer noggranna blästringen, den första processen efter det nya produktionsavsnittet. Cylinderhuvudena matas in i maskinen automatiskt från ett transportband. Detta sker satsvis, ca 40 åt gången, och cylinderhuvudena samlas därför ihop innan processen startar. Väl inne i maskinen blästras de och kommer därefter ut på ett transportband. Maskinen klarar av att hantera minst 173 cylinderhuvuden per timme. Sista processen i det nya produktionsavsnittet går ut på att sortera bort rester från ingjutssystem från cylinderhuvudena. Eftersom i stort sett hela ingjutssystemet är borttaget och resterna därför är små är det lättare att automatisk skilja cylinderhuvudena från dessa. Rensningen sker genom att allt gods som kommer ut från urslagnings- och grovblästringsmaskinen passerar över ett par rullar som är placerade med glesa mellanrum. Cylinderhuvudena är de enda föremålen som är tillräckligt stora för att passera över mellanrummet mellan rullarna. På detta sätt separeras de därmed från resterna eftersom de mindre detaljerna istället ramlar ner i mellanrummet. När de har passerat rullarna faller cylinderhuvudena ner i lådor (17), ca 40 stycken per låda, och är därmed tillräckligt rena från rester för att gå vidare på ett transportband till buffertzonen. Grovblästringen och lastningen i lådor behöver inte styras aktivt av någon operatör men de behöver övervakas. Detta görs via kameror från kontrollrummet vid smältningen och avgjutningen. Det behöver även fyllas på med blästermedel till grovblästringen ibland och lådan där resterna trillar ner behöver tömmas då och då. Detta sker, via en beställning från övervakaren, av truckförare på renseriet. Buffertzonen som är den sista delen av det nya produktionsavsnittet består av ett transportband som är 23 meter långt. Här ryms ca 920 stycken cylinderhuvuden, som motsvarar behovet för renseriets nattproduktion. Transportbandet sträcker sig från lastningen i lådor till trumblästermaskinen, för vidare blästring.

Kommentarer till koncept 1 För att så lite som möjligt påverka arbetsmiljön för de övriga avdelningarna på gjuteriet, finns en skyddsvägg vid smältning och avgjutning. Ett bullerskydd finns även vid urslagningen, grovblästringen, samt vid lastningen i lådor. Då det förutom smältning och avgjutning finns flera processer som kräver övervakning arbetar ytterligare en operatör i kontrollrummet. Denne operatör beställer påfyllning och tömning till grovblästringen och lastningen i lådor, samt ansvarar för att flödet hela tiden fungerar. Hela produktionsavsnittet kräver minst 7 operatörer för att köra produktionen och arbetsformen är tvåskift, d.v.s. 15,3 produktionstimmar per dygn. Produktionstakten kommer att vara 20 sekunder per cylinderhuvud.

5.4 Framtagning av koncept 2 Eftersom fokus i koncept 2 ligger på riskminimering och en enkel implementering används ingen särskild metod för att generera konceptet. Genereringen har istället utgått från befintliga maskiner i lokalen och anpassats efter kraven från teknikvalen och kravspecifikationen. I och med detta har inte det optimala flödet styrt valet av processer och placeringen av dessa. Istället har varje enskild process valts utifrån hur den bäst passar ihop med syftet med koncept 2.

51

5.5 Presentation av koncept 2

2

2

3

4

8 9

17

11 12 14

15

10

13

1

1

18

7

6 5

1. Skrotvagn 2. Smältugn 3. Kontrollrum 4. Avgjutningsugn 5. Hiss upp 6. Transportband (ovanför marknivå) 7. Hiss ner 8. Avgjutningsbana 9. Hiss upp på taket 10. Transportband på taket 11. Hiss ner 12. Urslagning 13. Grovblästring 14. Lastning i lådor 15. Avspänningsglödgning 16. Buffertzon 17. Fikarum, kontor och lab. (ovanför marknivå) 18. Skrotgård

16

Figur 29. Koncept med fokus på riskminimering och enkel implementering

Smältning och avgjutning Smältningen och avgjutningen fungerar på precis samma sätt som i koncept 1, d.v.s. med två induktionssmältugnar på tre ton vardera och en avgjutningsugn på 4,5 ton. Även skrottillförseln (1), placeringen av kontrollrum (3), plattform och kontor och lab. (17) är identiska i de båda förslagen. Samma krav ställs även på operatörerna som är involverade i dessa processer. Efter avgjutningen skiljer sig dock konceptförslagen åt. När godset har passerat avgjutningsugnen transporteras det i detta koncept via en hiss (9) upp på taket. Väl uppe på taket transporteras de i en lång rad på ett transportband (10) som sträcker sig bort över det befintliga taket, ända bort till urslagningen. Här behöver således inte någon passage i luften mellan de olika byggnaderna byggas. Eftersom temperaturen på godset svalnar från 1450°C till 700°C på ca 2,2 timmar, behöver även transporten bort till urslagningen ta så lång tid. Detta innebär att transportsträckan är minst 40 meter lång, för att rymma antalet cylinderhuvuden som produceras under 2,2 timmar.

Rensning Rensningen med urslagning, grovblästring och avlägsnande av ingjutssystem går till på samma sätt som i dagens flöde. Även samma typ av maskiner kommer användas för dessa processer. Väl framme vid urslagningen går cylinderhuvudena direkt från taket in i urslagningsmaskinen (12). Paketen kommer ett i taget och cylinderhuvudena kan ha en temperatur på upp till 700°C. Inne i maskinen transporteras cylinderhuvudena framåt på vibrerande transportbanor, så kallade skakbanor. Eftersom kärnpaketen består av sand faller de isär av vibrationerna. Den största delen av sanden faller ner under maskinen och transporteras bort på transportband till sandåtervinning. Kvar blir cylinderhuvuden, ingjutssystem och en del rester från sanden. Maskinen klarar av att hantera mer än 58 kärnpaket per timme.

52

Efter urslagningen går godset vidare in i en grovblästermaskin (13). Maskinen består av en stor trumma där godset roteras tillsammans med blästermedel. Detta gör att det mesta av de kvarvarande sandresterna försvinner och ut kommer cylinderhuvuden och ingjutssystem tillsammans. Maskinen är en trumbläster som klarar av mer än 173 cylinderhuvuden per timme. För att separera cylinderhuvuden från rester av ingjutsystem används en manipulator (14). Cylinderhuvudena lyfts, med hjälp av manipulatorn, av ett transportband och placeras i lådor med ca 40 stycken per låda. När lådorna sedan är fulla hämtas de upp av en truckförare som kör cylinderhuvudena vidare till avspänningsglödgningen (15). Resterna ligger kvar på transportbandet och hamnar i en annan låda vid slutet av bandet. För urslagning och grovblästring krävs en operatör som sköter och övervakar processerna. Detta kan ske från kontrollrummet vid smältningen och avgjutningen. Sorteringen kräver en operatör som styr manipulatorn från en kontrollhytt och ytterligare en operatör som kör truck.

Avspänningsglödgning Avspänningsglödgningen kommer att ske på samma sätt som i koncept 1 men i lådor som rymmer cirka 40 stycken. Den enda skillnaden är att tunneln är mycket kortare. Avspänningsglödgningen består av en tunnel som är uppdelad i olika zoner, där temperaturen kan regleras i varje zon. I tunneln finns ett transportband som transporterar lådorna med cylinderhuvuden sakta genom tunneln. Med hjälp av de olika temperaturzonerna säkerställs att godset hela tiden svalnar i rätt hastighet. I början av tunneln måste cylinderhuvudena värmas upp till 575°C och hållas vid den temperaturen i två timmar. Tunneln rymmer något fler cylinderhuvuden än det antal som hinner komma ut från grovblästringen under avspänningsglödgningens processtid, d.v.s. ca 2 250 stycken. Detta medför att tunneln är 60 meter lång. Processen övervakas av en operatör i kontrollrummet vid smältningen. När lådorna kommer ut ur tunneln är cylinderhuvudena avspänningsglödgade och går vidare på ett transportband till buffertzonen (16). Buffertzonen är ca 23 meter långt och är den sista delen av det nya produktionsavsnittet.

Kommentarer till koncept 2 För att påverka arbetsmiljön för de övriga avdelningarna på gjuteriet så lite som möjligt finns även i koncept 2 en skyddsvägg vid smältning och avgjutning. Eftersom urslagning, grovblästring och lastning i lådor är avskärmade från avspänningsglödgningen med en redan befintlig vägg behöver inte ytterligare bullerskydd installeras vid de processerna. Isolering till transporten som går uppe på taket är även viktig, för att undvika kondens. Trucktransporten av lådor med cylinderhuvuden mellan grovblästringen och avspänningsglödgningen kan bytas ut mot ett transportband. Dock måste transportbandet gå ovanför marknivå för att inte skärma av truckgången. Anledningarna till att transporten ändå har valts att utföras med truck är framförallt av två skäl. Det ena är att en lämplig sträckning för transportbanan som går tillräckligt högt upp i luften är svår att finna. Det andra är att det genereras mer skräp som måste tömmas, eftersom ingjutssystemet ej tas bort tidigare i produktionen och en truck skulle ändå behövas till hanteringen av skräpet. Precis som i koncept 1 kräver även detta koncept en operatör som övervakar urslagning, grovblästring, lastning i lådor och avspänningsglödgning från kontrollrummet vid smältningen och avgjutningen. Totalt krävs det minst 9 operatörer för att köra produktionen enligt koncept 2.

53

6 Utvärdering av koncepten För att utvärdera de båda konceptens egenskaper görs först en kvalitativ utvärdering med avseende på SPS. Denna kompletteras sedan med ytterligare utvärderingspunkter. Därefter utförs två ekonomiska kalkyler som åtföljs av en utförlig riskanalys. Dessa olika analyser vägs sedan ihop i en kvantitativ utvärdering enlig steg 5 i SLP.

6.1 SPS-utvärdering Eftersom Scania har ett eget produktionssystem, SPS, är det av stort värde att veta hur väl koncepten stämmer överens med just detta. Därför görs en detaljerad utredning efter de huvudpunkter som SPS behandlar, för att kunna ta reda på hur väl de olika koncepten passar ihop med övriga Scania.

Normalläge Ständiga förbättringar bygger på att alla vet vad som är normalt och därför snabbt kan upptäcka vad som är bättre och vad som är sämre än normalt. För att bedöma vad som gör ett koncept bättre än ett annat gällande normalläge måste framförallt normallägets tydlighet granskas. Detta görs genom att konceptet bryts ner i fyra olika bedömningspunkter; standardisering, takt, utjämnat flöde och balanserat flöde. Standardisering Ett stort lyft för standardiseringen är automatisk avgjutningsugn som återfinns i båda koncepten. Detta leder till att avgjutningen standardiseras i hög grad och en annars ganska svår process att hantera förenklas markant. Således finns goda förutsättningar för att båda koncepten utformas i enlighet med de riktlinjer som återfinns i SPS för standardisering. Beträffande standardisering finns vissa skillnader mellan koncepten, framförallt i slutet av produktionsavsnitten. Bra standarder bygger på erfarenhet från processer och därför har koncept 2, med fler beprövade processer, till en början också mer genomarbetade och effektiviserade standarder. De moment som oftast är svårast att standardisera är de moment där operatörer arbetar mest aktivt. Generellt går det därför att säga att ett koncept med hög automatiseringsgrad ofta är mer standardiserat än ett koncept med låg automatiseringsgrad. Detta innebär således att koncept 1 har bättre förutsättningar i det långa loppet att utveckla ett mer standardiserat arbetssätt än vad koncept 2 har, p.g.a. ett mer automatiserat flöde. Dock har koncept 1 en längre inkörningsperiod än vad koncept 2 har och således är koncept 2 troligtvis mer standardiserat än koncept 1 vid själva initieringsfasen. Sammanfattningsvis konstateras att båda koncepten har goda förutsättningar för standardisering. Koncept 1 har dock bäst förutsättningar, men kräver en längre inkörningsperiod.

Takt Eftersom satsstorlekarna är mindre i båda koncepten än i dagsläget stödjer de även ett taktat flöde i större utsträckning än dagens produktion. Nämnas bör dock att hela produktionen påverkas av takten, snarare än enskilda produktionsavsnitt, och därmed är skillnaderna inte särskilt stora mellan dagsläget, koncept 1 och koncept 2. Båda de nya koncepten stödjer ett taktat flöde i lika stor utsträckning och produktionstakten är densamma i de båda koncepten. Koncept 1 klarar dock av en snabbare takt eftersom processen som tar längst tid i koncept 1, avspänningsglödgningen, tar mindre tid än den process som tar längst tid i koncept 2. Koncept 1 har därför bättre förutsättningar att klara av en snabbare produktionstakt utan att kräva ytterligare investeringar. Så länge som koncept 2 klarar av en viss takt är det dock inga större skillnader mellan koncepten i hur väl taktningen fungerar.

54

Utjämnat flöde Efter en separation av flödet uppstår helt nya förutsättningar för att utjämna flödet. Produktionsavsnitten består då inte längre av produktmixer som behöver kompenseras, utan av i stort sett en produkt per flöde. Detta gör att arbetsprocesser kan ställas in optimalt för en produkt och flödet jämnas således ut över hela produktionsavsnitten. Här uppstår således en markant förbättring i förhållningen till SPS och utjämnat flöde i båda koncepten. Båda koncepten kommer att innehålla samma typ av produkt och inga större skillnader till följd av produktsekvens kommer därför att uppstå koncepten emellan. Balanserat flöde Som synes i tabell 6 är processtiderna ganska väl fördelade med undantag för smältning, avspänningsglödgning och svalning. Dessa aktiviteter tar väsentligt mycket längre tid än de andra och därför skapas satser för att balansera flödet. Tabell 6. Tiden då en värdehöjande process pågår

Aktivitet Tider Koncept 1 Tider Koncept 2 Smältning 3 600 s 3 600 s Avgjutning 20 s 20 s Svalning 7 920 s 7 920 s Avspänningsglödgning 32 400 s 45 000 s Urslagning 20 s 20 s Grovblästring 20 s 20 s Utryckning av ingjutssystem 20 s 20 s Totalt 44 000 s 56 600 s

Tiderna visar på att de båda koncepten är väl balanserade, men att de tre processer som nämnts ovan måste kompensera balansen i form av satser. Efter kompensation är koncepten ungefär lika balanserade men i grunden skiljer de sig från varandra. Koncept 2 måste kompenseras med större satsstorlekar i avspänningsglödgningen och är därför inte, i grunden, lika balanserat som koncept 1. En mindre kompensation än i dagsläget, i form av satsning, är nödvändig och således innebär båda koncepten en förbättring i förhållande till dagens produktion.

Rätt från mig Att instruktioner, verktyg och metoder är anpassade så att det ska vara omöjligt att göra fel är svårt att säkerställa på förhand. Dock går det att säga att en förutsättning för att alla ska göra rätt hela tiden är att alla vet vad som är rätt och vad som är fel. Detta hänger alltså till viss del ihop med normallägets tydlighet och där har koncept 1 en liten fördel mot koncept 2. Det kan även förutsättas att ett mer automatiserat produktionsavsnitt ger bättre förutsättningar för att göra rätt saker gång på gång, än ett produktionsavsnitt med fler manuella operationer. Detta på grund av att en maskin har lättare för att upprepa en operation än vad en människa har. Viktigt är dock att se till att maskinen gör rätt saker och således inte upprepar fel sak gång på gång. I övrigt är det som sagt svårt att i detta stadium avgöra hur väl instruktioner och dylikt kommer att vara utformade. Koncept 1 har således en knapp fördel mot koncept 2, men båda koncepten kräver ett stort arbete med denna punkt för att uppnå en något så när felfrihet i arbetsförfarandet.

Förbrukningsstyrd produktion Scanias produktionssystem förespråkar förbrukningsstyrd produktion. Detta innebär att en produkt inte ska börja produceras innan den efterfrågas av kunden. För att enklare utvärdera begreppet bryts det ner i fyra olika principer.

55

Produktion efter kundbehov Båda koncepten följer samma planeringsstruktur. Ett dragande flöde är målet, men fortfarande är detta inte uppnått på gjuteriet. Produktionen bygger snarare på prognoser och i de båda koncepten finns det mycket kvar att arbeta med för att uppnå ett helt dragande flöde. Eftersom koncept 1 har ett mer kontinuerligt flöde, med mindre satser, finns det något bättre förutsättningar för att kunna ställa om till ett mer dragande flöde i framtiden. Dock skiljer sig som nämnts inte planeringen och därför går det inte heller att säga att något av koncepten stödjer produktion efter kundbehov bättre än det andra. Värt att omnämna är dock att i och med en separation av flödet mellan cylinderhuvuden och cylinderblock åstadkoms mycket bättre förutsättningar för ett dragande flöde än tidigare. Eftersom endast en artikel, med relativt små skillnader i varianter, produceras på en enskild produktionslinje blir planeringen avsevärt mycket enklare och ett dragande flöde kan således enklare åstadkommas.

Visualisering Eftersom buffertar endast förekommer före och efter produktionsavsnitten och fungerar på näst intill samma sätt i de båda koncepten finns heller inga större skillnader i visualisering av dessa. Max- och min-nivåer i buffertar tydliggörs också på grund av detta på samma sätt i de båda koncepten. Någon annan skillnad i visualisering går heller ej att uttyda i detta skede av studien. Små satsstorlekar, korta genomloppstider Båda koncepten innebär en minskning av satsstorlekar och även en förkortning av ledtider mot dagsläget, således i linje med vad SPS förespråkar. Koncept 1 har mindre satsstorlekar och även kortare genomloppstid och kan därför svara snabbare på en förändring i produktionstakt. Eftersom systemet reagerar snabbare upptäcks även problem snabbare. Det binds heller inte upp lika mycket kapital, i och med att färre produkter befinner sig i systemet på samma gång.

Informationsflödet följer det fysiska flödet De båda koncepten har identiska informationssystem och den enda skillnaden är att koncept 1 kan reagera snabbare på informationen än koncept 2, i fall det behövs. I de fall där reaktionshastighet ej är av betydelse går inte någon väsentlig skillnad att urskilja.

Ständiga förbättringar Arbetet med ständiga förbättringar, som hela tiden fortgår, gäller för båda koncepten. Det är dock svårt att sia om hur arbetet utvecklar sig, beroende på vad som upptäcks och förbättras med tiden. Det som dock går att nämna är att koncept 1 innehåller fler nya processer och har därför säkerligen fler lättupptäckta problem än koncept 2. Efter ett tag avtar antagligen förbättringsåtgärderna i koncept 1 och därefter är det svårt att säga om det ena konceptet har potential att förbättras mer än det andra. För att undersöka detta vidare bryts begreppet ner i två delar.

Upptäcka slöseri I och med att båda koncepten innebär en förbättring på många punkter är införandet av ett nytt koncept till att börja med ett sätt att eliminera slöseri i sig. Koncept 1 har en högre automatiseringsgrad än vad koncept 2 har och har därför bättre potential att eliminera slöseri, då slöseri är vanligare som följd av mänskligt arbete. Ett exempel på detta är att det är lättare att finna orsaker till kvalitetsfel vid en helautomatisk process än vid en operatörsstyrd process. Detta för att den helautomatiska processen upprepar samma sak gång på gång medan den operatörsstyrda processen varierar något mer. I och med detta upptäcks således även felen lättare, då även de upprepas gång på gång, och kan därmed åtgärdas.

56

Effektivitet Båda koncepten innebär en effektivisering av produktionen. Den tid som en värdehöjande process pågår är i koncept 1 ca 12 timmar och i koncept 2 ca 15,5 timmar, tabell 6. Detta betyder således att det är mer tidseffektivt att producera cylinderhuvuden enligt koncept 1 än enligt koncept 2, förutsatt att inga väntetider eller transporttider förekommer. För att ta hänsyn till transport och väntetider studeras genomloppstiderna för de båda koncepten. Koncept 1 har en uppskattad genomloppstid på ca 25 timmar och koncept 2 har en uppskattad genomloppstid på ca 29 timmar. Detta betyder således att fler cylinderhuvuden hinner göras på en viss tid i koncept 1 än i koncept 2 och koncept 1 är därmed mer effektivt än koncept 2. Detta beror först och främst på att avspänningsglödgningens processtid har kunnat minskas med 3,5 timmar, eftersom den startar när temperaturen på godset redan är 575°C. Det beror även på att satserna är större vid avspänningsglödgningen i koncept 2, eftersom cylinderhuvudena då måste vänta längre innan processen kan påbörjas.

Säkerhet och arbetsmiljö Fler maskiner kommer att användas jämfört med dagsläget och således blir det trängre i lokalen. För att säkerhet och miljö trots detta inte skall försämras, krävs noggrann analys av arbetsuppgifter och -platser vid detaljutformningen av produktionsavsnitten. Dock är inget koncept av sådan art att det bryter mot de regler och stadgar som finns uppsatta. Eftersom koncept 2 innehåller en transport som måste utföras med truck ökar även riskerna för kollision och andra typer av truckrelaterade tillbud. Transporten sker dessutom intill en port där sikten inte är särskilt god. Koncept 1 har fler automatiserade processer och detta innebär samtidigt färre farliga arbetsmoment. Detta gör att säkerheten inte är lika god i koncept 2 som i koncept 1. Urslagning och grovblästring sker i koncept 2 i en lokal som är avskärmad från övriga tillverkningsprocesser och det arbetar dessutom relativt få operatörer i denna lokal. Detta gör att den höga bullernivån begränsas till en plats där få drabbas av den. Urslagning och grovblästring i koncept 1 är relativt enkel att bygga kompletterande bullerskydd runtomkring. Därför är inte skillnaden i bullernivå i lokalen särskilt stor mellan de olika koncepten. Dock arbetar det operatörer, truckförare, nära urslagningen i koncept 2 och de utsätts därför i större grad för bullret och får uppenbart en sämre arbetsmiljö till följd av detta.

Kvalitet Arbetet med att uppnå bra produktkvalitet har i båda koncepten goda förutsättningar. I och med automatisk avgjutningsugn uppnås en kontroll på avgjutningen som inte fås vid manuell avgjutning. Lika mycket smälta hälls ner i formarna varje gång och spårbarheten går även att utöka med hjälp av automatisk loggning vid avgjutning, med relativt enkla instrument. Kvalitetsarbetet har därför stora möjligheter att utvecklas i båda koncepten. Koncept 1 har en högre automatiseringsgrad än koncept 2 och slipper fler kvalitetsbrister som uppkommer av mänsklig hantering. Till följd av detta kan konceptet utvecklas mer och uppnå bättre resultat än koncept 2.

Leveranssäkerhet Förmågan att leverera rätt produkter hänger till stor del ihop med förmågan att kunna uppnå en god kvalitet. Båda koncepten innebär en förbättring av leveranssäkerheten, till stor del en följd av inskaffandet av avgjutningsugn. Eftersom koncept 1 har bättre förutsättningar än koncept 2 för att öka kvaliteten, om arbete läggs på detta, har koncept 1 även en bättre förutsättning att uppnå god leveranssäkerhet.

57

6.2 Komplement till SPS-utvärdering Då SPS-utvärderingen endast behandlar ett begränsat antal utvalda bedömningspunkter kompletteras utvärderingen med ytterligare några punkter. Detta för att utvärderingen ska bli mer omfattande.

Störningskänslighet Koncept 2 är på grund av automatisk avgjutningsugn i kombination med två stycken smältugnar mindre störningskänsligt än vad cylinderhuvudproduktionen är i dagsläget. Med två smältugnar stannar inte flödet helt vid fel på en av dem och med automatisk avgjutningsugn möjliggörs varmhållning av smälta vid störningar i produktionen. Detta innebär att smälta kan lagras, istället för att den stelnar, när produktionen står stilla och behöver således inte smältas om när produktionen startar igen. Koncept 1 har också denna fördel men är mer känsligt för störningar än både dagsläget och koncept 2, på grund av att temperaturen på godset har större betydelse i processerna före avspänningsglödgningen. Vid eventuella stopp i produktionen riskerar temperaturen att sjunka för mycket innan avspänningsglödgningen påbörjas och därmed måste avspänningsglödgningen inledas med en uppvärmningsfas och således försvinner fördelen med att slippa uppvärmningen. Det mest kritiska stället är efter urslagningen direkt innan avspänningsglödgningen. Där isoleras värmen inte genom någon sand och godset svalnar därför fortare. Dessutom måste cylinderhuvudena på något sätt transporteras upp till entresolplan och höjdförändringar är inte särskilt beprövade på Scanias gjuteri. Dock borde transporten upp till entresolplan inte utgöra något särskilt problem, då tekniken med vertikala transporter är väl beprövad, men nämnvärt är att det är en känslig sträcka i systemet. I övrigt är koncepten något så när lika känsliga för störningar.

Flexibilitet Båda koncepten klarar av en högre maxkapacitet än vad produktionsavsnittet gör i dagsläget och de innehåller heller inte lika stora satsstorlekar som måste byggas upp för en effektiv produktion. Detta gör att båda koncepten innebär en ökning i kapacitetsflexibilitet. Skulle efterfrågan öka eller minska klarar således båda koncepten av att hantera förändringen bättre än i dagsläget. Med samma resonemang går det även att säga att koncept 1 är mer kapacitetsflexibelt än koncept 2, ty satsstorlekarna är mindre. Därmed kan efterfrågan bemötas mer exakt vid en förändring, utan att tappa i effektivitet. Eftersom båda koncepten innehåller automatisk avgjutningsugn, och därmed möjlighet för varmhållning av smälta, minskar produktflexibiliteten jämfört med dagsläget. Detta för att det vid skänk går att byta smälta från skänk till skänk, om olika typer av smälta finns att tillgå. Används avgjutningsugn åstadkomms även en buffert, den smälta som finns i ugnen, som måste förbrukas innan nästa typ av smälta kan användas. Detta går att planera, men det är inte lika smidigt som vid skänkavgjutning. Smältan måste även kontrolleras i avgjutningsugnen, så att inte rester från den förra smältan påverkar den nya. Båda koncepten är i produktflexibilitet likvärdiga, men är något sämre än dagsläget.

Kapacitetstak Båda koncepten kan producera betydligt fler cylinderhuvuden inom en viss tid än vad som är möjligt i dagsläget, vilket är naturligt med tanke på att investeringen anpassas efter högre kapacitet. Separationen bidrar även till en markant ökad kapacitet i cylinderblockproduktionen. Eftersom maskinerna har anpassats efter en viss produktionstakt är det svårt att säga hur mycket mer det skulle kunna gå att öka produktionen.

58

Det som säkert går att säga är att produktionsavsnittet kommer att klara av att producera den efterfrågade volymen som fastställdes i kravspecifikationen. Detta innebär en ökning med ca 10 procent i cylinderhuvudproduktionen. Den kapacitet som frigörs genererar även en kapacitetsökning i cylinderblockproduktionen med ca 60 procent, tabell 7. Tabell 75. Kapacitetsjämförelse mellan nytt och gammalt produktionsavsnitt

Cylinderhuvuden Cylinderblock Nytt produktionsavsnitt 2300/dag 452/dag Produktion 2007 2106/dag 277/dag Ökning 194/dag 175/dag

Yta De båda koncepten tar ungefär upp lika mycket volym, fast de skiljer sig åt en del när det gäller upptagen golvyta. Koncept 1 använder höjden i lokalen vid avspänningsglödgningen och sparar därmed en hel del golvyta. Koncepten skiljer sig även en del gällande användbarheten av de ytor som lämnas kvar att disponeras av andra funktioner. Införande av koncept 1 innebär att stora ytor i direkt anslutning till cylinderblockproduktionen lämnas tomma. Dessa kan då troligtvis vara av stort värde för en framtida utökning av cylinderblocktillverkningen. Den tomma ytan är dessutom en enda stor sammanhängande vilken lätt kan anpassas för olika ändamål. Koncept 2 däremot disponerar inte den tillgängliga ytan lika effektivt. Visserligen lämnas en yta ledig i anslutning till kärnpaketens buffertlager, i början av produktionen. Denna är dock inte lika stor som den lediga ytan i koncept 1. Det lämnas även en yta vid den gamla avspänningsglödgningen som kan vara användbar, men denna yta lämnas även ledig i koncept 1. Koncept 1 utnyttjar således de tillgängliga ytorna mer effektivt och lämnar kvar strategiskt mer användbara ytor.

Bemanning Båda koncepten innebär en minskning av antalet personer som minst behövs för att köra produktionen av cylinderhuvuden. Koncept 1 är som nämnts tidigare mer automatiserat än koncept 2. I koncept 1 krävs det minst sju operatörer för att köra produktionen och i koncept 2 krävs det minst nio operatörer för att göra detsamma. Arbetsuppgifterna för operatörerna är ganska likartade och båda koncepten innebär alltså en ganska stor nedskärning mot tidigare 15 operatörer, för att köra produktionen. Den största anledningen till att antalet har minskat så drastiskt är automatisk avgjutning istället för manuell. Koncept 1 är alltså snäppet bättre i bemanningssynpunkt, men koncept 2 är ändå en klar förbättring mot dagsläget.

6.3 Lönsamhetsberäkningar Både koncept 1 och 2 innebär investeringar i nya maskiner. Investeringskostnaderna, bilaga 2, har tagits fram tillsammans med Scania och även genom konsultation med leverantörer.

MIKA - Scanias egna lönsamhetsmodell Denna modell beräknar lönsamheten i en investering genom att använda Nuvärdes- och Pay-off-metoden. Dessa beräkningar är viktigt att göra för att se om investeringen blir lönsam. Nuvärdesmetoden ska visa aktieägarna att de får en avkastning på elva procent, som de begär. Pay-off-metoden ska göras för att se om investeringen betalar tillbaka sig själv under två års tid.

5 Hela tabellen innehåller fiktiv information pga. Sekretess.

59

Nuvärdesberäkning När en beräkning av investeringarna i koncept 1 samt 2 ska göras behövs först de framtida kassaflödena räknas fram. När ett nytt produktionsavsnitt för cylinderhuvud byggs fås inte bara en ökad kapacitet för cylinderhuvuden, utan även kapacitet för cylinderblock frigörs. Detta tas också med i beräkningen. När cylinderhuvudena går från gjuteriet till bearbetning säljs de för ett internpris, som är 9936 kronor. De föreslagna tillverkningslinorna ska leda till en ökning av kapaciteten på 44 000 stycken cylinderhuvuden per år, räknat med att ett år har 227 arbetsdagar. Detta ger en ökning av intäkterna på 44 miljoner kronor. I dagsläget är marginalen på varje levererat cylinderhuvud 57 procent. Denna marginal antas vara detsamma även i de förslagna koncepten. Cylinderblock har inget internpris när de går från gjutning till bearbetning inom Scania. Däremot är kostnaden 8 4508 kronor. Ett antagande att marginalen är densamma för cylinderblock som för cylinderhuvud, 5 procent, ger ett internpris på 8 870 kronor. Den ökade kapaciteten blir lika stor som den kapacitet cylinderhuvudena upptog tidigare, vilket genererar en ökning på 39 700 cylinderblock. Med dessa storheter beräknas de framtida kassaflödena, bilaga 3, och som tidigare nämnts är räntesatsen 11 procent. Därefter behövs investeringskostnaden för koncept 1 och 2, vilket är uppskattat till 98 samt 61 miljoner kronor. Slutligen kan en nuvärdesberäkning för koncepten utföras, Figur 30. Nuvärdesberäkning koncept 1 Nuvärdesberäkning koncept 2 Figur 30. Grafisk bild på nuvärdesberäkning för koncept 1 och 2

17,8

År 0 1 2 3 4 5 6 7 8

98

16,2 14,5 13 11,8 10,6 9,5 8,6

101,9

61,5

År 0 1 2 3 4

61,5

16,2 14,5 13 17,8

Det tar åtta respektive fyra år för investeringarna att betala tillbaka inköpskostnaden tillsammans med den ränta aktieägarna kräver. När resonemang angående detta förs är det viktigt att ta hänsyn till om livslängden på hela produktionslinjen är mindre än de år det tar för investeringen att betala tillbaka sig själv. Är den det, blir investeringen inte lönsam. Beräkning av livslängden är en fråga som måste diskuteras tillsammans med maskinleverantörer när en offert läggs, och därför inget som tas med i denna rapport. 6 Fiktiv information pga. Sekretess. 7 Dito 8 Dito

60

Pay-off-beräkning För att se hur lång Pay-off-tid investeringarna har behövs investeringskostnaden och det årliga kassaflödet, bilaga 2 och 3. Koncept 1 Koncept 2

Pay-off-tid = 98 000 00019 800 000 = 4,9 år Pay-off-tid =

61 500 00019 800 000 = 3,1 år

Det tar ca fem år respektive tre år för investeringarna att betala tillbaka sig själva. Riktlinjerna som är satta av Scanias ledning är två år. Detta syftar främst till inköp av enskilda maskiner och därför kan det diskuteras om en investering i en helt ny produktionslinje ska betala sig själv inom två år. Som tidigare är det livslängden som borde tas hänsyn till vid resonemang beträffande investeringens lönsamhet.

6.4 Risker Detta avsnitt bygger på en kvalitativ riskanalys som sedan värdesätts i Rolf Johnsson-matrisen och ett spindelnätsdiagram. En riskanalys genomförs enbart för koncept 1, eftersom koncept 2 inte medför några nya risker som inte också återfinns i koncept 1. Smältprocessen

1) Smältningen sker vid ett utrymme som är trångt i och med att det ligger relativt nära formningen. Det är också lätt för obehöriga att ta sig in till smältområdet. Detta gör att arbetsmiljön, både för operatörerna vid smältningen och formningen, blir farlig. Även om området är inkapslat är skadeverkan otroligt stor vid explosion.

2) Installationen av smältugnarna kommer att ske medan produktionen för det befintliga flödet är igång och detta innebär stora risker, särskilt vid den tänkta smältningsprocessen, där det är lätt att störa formtillverkningen. Många utrymmen kommer att behöva delas vilket gör att nuvarande produktion kan bli lidande.

3) Det kommer att erfordras två transportvagnar för matning av de nya smältugnarna och detta innebär att totalt fyra stycken transportvagnar samsas om en travers. Detta gör att hela produktionen är beroende av att traversen fungerar. Skulle traversen gå sönder stannar både cylinderhuvud- och cylinderblockproduktionen.

4) När smältan ska överföras till avgjutningen används en ränna. Denna måste underhållas varje natt eftersom mycket smälta fastnar i den. Om detta inte sker är risken stor för att den ej går att använda kommande dag.

Avgjutningsprocessen

5) Avgjutningen sker vid en plats där många människor är i rörelse, bl.a. de som jobbar vid formtillverkningen samt de som rör sig fram och tillbaka från den redan befintliga smältprocessen. Området vid avgjutningsugnen kan vara farligt och risken att personal tar skada vid olycka blir således större än i dagsläget.

6) Vid fall där en smälta är fellegerad kan det uppkomma stora problem med att återfå rätt legering igen, eftersom varmhållningsugnen som används för ändamålet idag ej finns att tillgå. Utan rätt legering är smältan oanvändbar.

7) Flasklös gjutning är en ny teknik som måste utredas. Risken finns att det innebär nya komplikationer.

61

Avlägsnande av ingjutssystem 8) Denna teknik är outforskad och därför är det svårt att veta hur bra den passar Scanias

förhållanden. Skulle det vara så att den inte går att använda på Scania fallerar inte enbart den processen utan automatiseringsgraden minskar och således också poängen med konceptet.

9) Roboten är stor och tung och det är viktigt att redan från början säkerställa att golvet klarar tyngden.

10) Armen på roboten som utför utryckningen använder sig av stora krafter som kan leda till stora förslitningar. En överdimensionering av armen bör övervägas för att göra underhållsarbetet mindre kritiskt.

11) Processen ger ifrån sig buller och detta kan leda till för dålig arbetsmiljö för personalen som arbetar i dess närhet.

Urslagningsprocessen

12) Tiden det tar för cylinderhuvuden att svalna från 1450°C ner till 700°C bygger på en simulering. Hur väl denna stämmer med verkligheten är svårt att validera. Tiden kan påverka längden på transportsträckan fram till urslagningen, vilket gör att hela produktionsavsnittet berörs om stora skillnader mellan simulerad tid och verklig tid förekommer.

13) Urslagning med metoden skakning framkallar vibrationer, vilket kan leda till stort slitage på maskinen. Det kan dock framförallt leda till stora problem för de intilliggande processerna, eftersom denna typ av störning utifrån oftast inte tas med i beräkningarna vid konstruktionen.

14) Skulle något fel inträffa under produktion är det för varmt i maskinen för att utföra någon invändig reparation. Detta kan leda till att hela produktionslinjen tvingas stå stilla onödigt länge.

15) Eftersom urslagningen är en exceptionellt varm process måste det av brandsäkerhetsskäl säkerställas att för mycket värme inte kommer ut till närliggande område, då urslagningen ligger vägg i vägg med en amincentral9 och även kärntillverkningsprocess som innefattar en del brandfarliga gaser finns i närheten.

Avspänningsglödgningsprocessen

16) Cylinderhuvudena måste ha en temperatur runt 575°C när processen ska inledas. Annars stoppas hela flödet upp av uppvärmningen, som måste ske innan avspänningsglödgningen påbörjas.

17) Det kan vara svårt att underhålla maskiner när de befinner sig högt uppe i lokalen. Även om gångbanor byggs bredvid flödet måste tunga saker som motorer etc. kunna transporteras dit.

18) Precis som för urslagningen alstrar processen mycket värme och det är viktigt att den kan isoleras, med hänsyn till brandrisken.

19) Eftersom denna process befinner sig några meter ovanför marknivå, och annan produktion sker under den, kan läckage av damm bli ett stort problem för arbetsmiljön.

Övrigt 20) Det är viktigt att hissarna har en hög driftsäkerhet. Problem i transporten mellan

processerna kan få stora konsekvenser, särskilt när temperaturen hos godset är avgörande.

9 Amin är ett kemiskt ämne inom gruppen ammoniakderivat.

62

21) Det är viktigt att transporten utomhus håller tätt för fukt och kyla, annars kan kvaliteten hos cylinderhuvudena påverkas.

22) Vid vissa tillfällen behöver det säkerhetsställas att cylinderhuvudena har en viss temperatur. Pålitligheten i mätutrustningen kan därför vara avgörande.

Rolf Johnsson-matrisen En värdering av riskerna i görs genom att använda Rolf Johnsson-matrisen, figur 31. Det visar sig att inga risker hamnar under rutan eliminera vilket innebär att alla är hanterbara. De risker som måste minimeras är dock viktiga för Scania att se över innan produktionsavsnittet installeras.

Påverkan

H

Minimera

Minimera

Eliminera

M

Observera

Minimera

Minimera

L

Observera

Observera

Observera

L

M

H

Sannolikhet

8,15,18

Figur 31. Riskerna som finns i koncept 1 insatta i Rolf Johnsson-matrisen

Spindelnätsdiagram För att tydligt se vilken process som medför de största riskerna görs ett spindelnätsdiagram, figur 32. Diagrammet visar att de processer som kan orsaka störst problem och därför bör beaktas, är smältning, avspänningsglödgning och urslagning. Av dessa är det avspänningsglödgningen som innebär störst risk.

Sm�ltning

Avl�gsnande av ingjutssystem

Avgjutning Avsp�nningsgl�dgning

…vrigt Urslagning

x

x x

x

x

x

Figur 32. Ett Spindelnätsdiagram som visar vilka processer som innehar störst risker

4,9,10,11,19,21

L - Låg M - Medel H - Hög

13,16,20

2,6 12,17,22

1,3,5,7

14

Avlägsnande av ingjutssystem

Smältning

Avspänningsglödgning

Övrigt

63

6.5 Kvantitativ sammanställning av utvärdering För att kunna veta vilket förslag som stämmer bäst överens med Scanias värderingar sammanställs utvärderingen i en kvantitativ bedömningsmetod. Här listas olika utvärderingspunkter, som därefter viktas av gjuteriets personal på Scania från ett till tio. Därefter används den kvalitativa utvärderingen till att betygsätta de olika koncepten, även här från ett till tio. Varje koncepts betyg inom en enskild kategori multipliceras med den vikt som har satts på samma kategori och en poäng erhålles. Slutligen summeras poängen och det koncept med flest poäng är det bäst lämpade konceptet. Tabell 8. Kvantitativ bedömning av koncepten

Utvärderingspunkt Vikt Produktion i dag Koncept 1 Koncept 2

1 Normalläge 10 3 8 7

2 Rätt från mig 10 4 8 7

3 Förbrukningsstyrd produktion 7 3 7 6

4 Ständiga förbättringar 1 3 7 5

5 Kapacitet 9 3 10 9

6 Flexibilitet 3 6 7 6

7 Störningskänslighet 8 5 4 7

8 Yta 5 10 4 3

9 Bemanning 5 4 9 7

10 Risk 7 9 3 7

11 Investering 3 10 3 6

Produkten av vikt * betyg: 339 454 452

Vi ser att den kvantitativa bedömningen mellan koncept 1 och 2 är väldigt jämn även om koncept 1 får två poäng mer. Det som tydligt kan ses är att både koncept 1 och 2 är dock bättre än dagsläget.

64

7 Slutsatser och rekommendationer I detta kapitel presenteras de slutsatser som arbetet har lett fram till. Därefter följer rekommendationer till bl.a. fortsatt arbete för Scania.

7.1 Processtekniker De processer som kommer att ingå i det nya produktionsavsnittet är: smältning, avgjutning, urslagning, avlägsnande av ingjutssystem, grovblästring och avspänningsglödgning. De mest relevanta tekniker som möjliggör dessa processer är till stor del väl beprövade på gjuterimarknaden. Vissa justeringar, jämfört med normalt gjutförfarande, måste dock genomföras för att de ska passa Scanias cylinderhuvudproduktion. Smältning och grovblästring är processer som bör fungera med nästan exakt samma teknik som i dagsläget, med elektrisk induktionsdegelugn samt med fristråleblästring eller slungrensning. Själva avgjutningsförfarandet är tänkt att ske med avgjutningsugn av typen tryckgjutugn, som inte används på Scania idag, för att uppnå fördelar med hög automatiseringsgrad. Dessa ugnar är dock vanligt förekommande på andra gjuterier och borde således inte heller innebära några svårigheter att börja använda. De processer där tekniken däremot skiljer sig för det nya produktionsavsnittet jämfört med ett generellt fall är: urslagning, avlägsnande av ingjutssystem med den metod Volvo använder, avspänningsglödgning och flasklös gjutning. Om en hög automatiseringsgrad eftersträvas kan produktionsavsnittet också komma att innefatta utryckning av ingjutssystem, som även det är en ny och relativt obeprövad teknik. Urslagning är tänkt att fungera med ungefär samma teknik som i dagsläget, d.v.s. skakning. Dock med en väsentlig skillnad; att godset är 700°C varmt när det ska slås ut, något som kan komma att leda till vissa komplikationer. Till att börja med måste utrustningen tåla den höga värmen. På stålverk används utrustning som klarar av att hantera produkter med mycket höga temperaturer. Inom samma industri finns också leverantörer som kan leverera utrustning vilken är specialanpassad för enskilda kunder. Att införskaffa utrustning som möjliggör processen borde således gå att genomföra utan större problem. Nästa detalj som bör beaktas är att sanden är varm och således inte lika porös som vid rumstemperatur. Detta innebär att det inte kommer att försvinna lika mycket sand från godset som vid urslagning i rumstemperatur. Sanden kommer dock att försvinna i grovblästringsprocessen. Om grovblästring ej sker i direkt anslutning till urslagningsprocessen kommer det att följa med mer sand än vanligt till de kvarvarande processerna, före grovblästringen. Att mer sand följer med i processerna ställer i sin tur högre krav på effektiv sandåtervinning. Det ställer även högre krav på ventilationen i avspänningsglödgningen, eftersom det kommer att förbrännas en större mängd farliga ämnen som följer med sanden. Detta arbete behandlar förvisso inte sandåtervinning eller ventilation, men klart är att här finns ytterligare faktorer att utreda och ta hänsyn till. Eftersom avspänningsglödgning är tänkt att bli en mer kontinuerlig process än i dagsläget innebär det även ett helt nytt sätt att genomföra processen. Då processen i sig endast kräver att godset hela tiden har rätt temperatur, borde det dock inte innebära några större problem. Det som är nytt är att godset transporteras samtidigt som processen utförs. Denna teknik används redan på Scania i andra processer, exempelvis torkning med hjälp av mikrovågsugn efter blackning av kärnpaket. Där förflyttas godset samtidigt som en viss temperatur upprätthålls i utrymmet som godset befinner sig i. Detta innebär att det finns leverantörer som är kunniga inom området och som Scania dessutom redan anlitar i dagsläget. Att temperaturen sedan ska variera i olika zoner av utrymmet går att lösa med hjälp av styrsystem.

65

Flasklös gjutning är en processteknik som ej finns på Scania idag, men som skulle bidra med många fördelar om den kan införas. Hur detta i detalj ska gå till måste utredas vidare. Det är dock inget som kommer att ske i detta arbete, enligt gällande avgränsningar. Det bör ändå kommenteras att flasklös avgjutning, för produkter med liknande egenskaper och förutsättningar som cylinderhuvuden, är ett vanligt gjutförfarande. Anledningen till att flaska används i dagsläget är till största delen en följd av att cylinderhuvud- och cylinderblockproduktionen sker i samma flöde. Flasklös gjutning är således inte någon process som anses vara omöjlig att realisera. Utryckning av ingjutssystem är en ny process för Scania och som kan komma att användas i fall en hög automatiseringsgrad önskas. Denna teknik används på Volvo där den fungerar bra. Slutsatsen är att det inte borde vara omöjligt att införa tekniken även på Scania. Förutsättningarna är förvisso annorlunda, men metoden är inte exceptionellt avancerad.

7.2 Krav från nuläget De mest konkreta kraven som uppkommer från nuläget på gjuteriet är framförallt begränsad tillgänglig yta, reduktion av bemanning samt återgång till arbetsformen två-skift. Det uppkommer även vissa krav indirekt från nuläget, t.ex. att det nya produktionsavsnittet ska ha ett liknande informationsflöde och det ska klara av samma takt och kapacitet som det övriga gjuteriet kommer att göra. Själva produkten i sig ställer också vissa krav på det nya produktionsavsnittet som att samma typ av material måste tillföras till produktionen och således ha utrymme intill de processer där de fylls på. Vidare måste även produktionsavsnittet kunna hantera kontinuerlig leverans av kärnpaket samt att efterföljande produktionsavsnitt ska inledas med samma produkt som idag.

7.3 Konceptförslag Ett förslag kan vara utformat på olika sätt, beroende på vilka förutsättningar som kan komma att bli aktuella för separationen. Vill Scania, förutom att öka kapaciteten, fokusera på att öka automatiseringsgraden och uppnå ett bra flöde bör separationen utformas enligt koncept 1. Att en utformning av separationen enligt koncept 1 innebär att fokus ligger på dessa egenskaper säkerställs med hjälp av att konceptet genererades med metoden SLP. Att bygga ett nytt produktionsavsnitt innebär dock en stor investering och det kräver i sin tur att Scanias ledning vill prioritera en långsiktig satsning på den befintliga produktionen inom Scanias gjuteri. Det är dock inte säkert att så är fallet. Därför är det även intressant att åstadkomma en stor ökning av kapaciteten, på ett mindre riskabelt och mer lätthanterligt sätt. Eftersom koncept 2 har genererats med fokus på att innefatta väl kända tekniker för Scania, uppkommer inte heller allt för många risker till följd av nya tekniker. Det krävs även en kortare ”inkörningstid” än vid användandet av nya tekniker. Många maskiner är dessutom placerade där cylinderhuvudproduktionen håller till redan idag, vilket innebär en minimering av de problem som är en följd av byggnadstekniska svårigheter. Implementeringen går därför troligtvis att genomföra på relativt kort tid. Prioriteras de ovan nämnda parametrarna bör koncept 2 införas. Möjligheten finns även att förutsättningarna för en eventuell implementering kan komma att bli en kompromiss mellan båda förslagen, till följd av exempelvis ekonomiska restriktioner. De två konceptförslagen anses dock representera de mest troliga prioriteringarna som kommer att gälla för en separation. En förståelse för dessa koncept bör därför även innebära en relativt hög förståelse för de konceptförslag som är en blandning av dem. Enskilda detaljer kan förvisso förändra förutsättningar markant, men konceptförslagen anses ändå fungera som en god referens till hur en flödesseparation bör vara utformad efter gällande avgränsningar. Det är även bra att ha i åtanke att en förändring av avgränsningarna för examensarbetet, t.ex. andra tillgängliga ytor, kan även förändra förutsättningarna för produktionsavsnittet markant.

66

7.4 Anpassning till SPS Som utvärderingen visar innebär båda koncepten en mer SPS-anpassad produktion än vad som tillämpas i dagsläget. De främsta anledningarna till detta är ett mer automatiserat flöde och att flödet även innehåller mindre satsstorlekar, d.v.s. är mer kontinuerligt. Mindre satsstorlekar leder i sin tur till att flödet blir mer utjämnat och balanserat än i dagsläget. För att få ett värde på hur väl produktionen är anpassad till SPS kan den kvantitativa utvärderingen användas. Den visar att det innebär en förbättring jämfört med nuläget med båda koncepten, på i stort sett alla huvudpunkter i SPS. Den visar även att koncept 1 innebär en bättre förankring hos SPS än vad koncept 2 gör. Vid ett införande av något av koncepten anpassas således gjuteriet mer till övriga Scanias produktion. Att produktionen blir mer anpassad efter SPS kan vara värt mycket för Scania som företag. Detta gör att planeringen kan bli enklare, samarbetet mellan avdelningarna underlättas, produktionen blir mer effektiv, förutsättningarna för kvalitetsförbättringar ökar och det blir enklare att ta in personal från andra avdelningar eftersom arbetssätten är mer standardiserade.

7.5 Övriga fördelar Införandet av något av koncepten kommer att leda till en ökning av cylinderhuvudproduktionen med ca 10 procent och en ökning av cylinderblockproduktionen med ca 60 procent. Att åstadkomma detta för en ungefärlig kostnad av 60 eller 100 miljoner kronor får anses vara en investering värd att undersöka mera. Kapacitetsflexibiliteten i produktionen ökar vid ett införande av något av de föreslagna koncepten, som en följd av en högre maxkapacitet och mindre satsstorlekar. Detta innebär att koncepten lättare klarar av att hantera efterfrågevariationer än vad dagsläget gör. Koncept 1 klarar dessutom av det något bättre än vad koncept 2 gör, p.g.a. mindre satsstorlekar. Det är dock nämnvärt att produktflexibiliteten i båda koncepten är sämre än i dagsläget, som en följd av att det inte är lika enkelt att byta legering med avgjutningsugn som det är med skänk. Genomloppstiden kommer att minska markant i de båda förslagen jämfört med dagsläget. Skillnaden kommer att vara flera timmar. Bara mellan koncept 1 och koncept 2 kommer det att skilja ca fyra timmar, där koncept 1 är det koncept med kortast genomloppstid. Detta betyder att produktionen snabbare kan svara på förändringar i efterfrågan. Det betyder även att inte lika mycket kapital binds upp i produkterna, d.v.s. att Scania inte behöver ligga ute med lika mycket pengar för att köra sin produktion. Ett införande av något av konceptförslagen innebär att produktionen kan köras med mindre bemanning. Koncept 1 behöver minst sju personer för att köra produktionen och koncept 2 behöver minst nio, jämfört med 15 i dagsläget. Den största anledningen till att bemanningen minskar kommer som en följd av den automatiska avgjutningsugnen. Med koncept 2 uppnås ytterligare en fördel, att produktionen blir mindre störningskänslig. Detta är till stor del en följd av att konceptet innefattar automatisk avgjutningsugn. Med hjälp av denna uppkommer fördelen att smälta kan varmhållas och produktionen är därför inte lika känslig för störningar som innebär stopp i avgjutningsprocessen. Koncept 1 är trots detta mer känsligt för störningar än koncept 2, och eventuellt även dagslägets produktion, p.g.a. den del av flödet som är mellan avgjutning och avspänningsglödgning. Detta beror på att godset måste ha en viss temperatur när det anländer till avspänningsglödgningen. Som mest känsligt är flödet mellan urslagning och avspänningsglödgning, då cylinderhuvudenas temperatur sjunker som snabbast.

67

7.6 Svårigheter och risker De risker som är mest kritiska och som Scania bör se över är risker som till stor del handlar om avspänningsglödgning, smältning och urslagning. Studeras riskerna närmare upptäcks att de allra flesta av dem är en följd av att det är trångt i lokalen eller har med temperaturen på cylinderhuvudena att göra. Att det är trångt är svårt att göra något åt, men kan hanteras genom noggrann planering. De risker som handlar om temperaturen kan i sin tur delas upp i två olika kategorier. Den ena kategorin är kopplad till brandsäkerhet och handlar om att cylinderhuvudena är varma och kan därmed vara farliga för omgivningen, särskilt när det förekommer gaser från andra processer i närheten. Detta kan åtgärdas med en noggrann brandsäkerhetsgenomgång där inkapsling, samt viss omdragning av flödet kan bli aktuell för vissa processer. Den andra kategorin av temperaturrisker handlar om att flödet blir känsligt när processerna är beroende av temperaturen på cylinderhuvudena. Detta kräver också noggrann planering samt pålitlig mätutrustning. Om dessa risker kan minimeras genom föreslagna åtgärder har Scania kommit en bra bit på väg.

7.7 Rekommendationer Som komplement till slutsatserna, som är tänkta att svara på frågeställningen i rapportens syfte, har även en del rekommendationer utformats till Scania. Dessa är som följer:

Val av koncept Den kvantitativa utvärderingen visar på att koncept 1 är det koncept som passar bäst för Scania. Denna utvärdering tar dock inte hänsyn till att värderingar för gjuteriet kan komma att förändras och hur viktigt det är med framtida expansionsmöjligheter. Det är dessutom väldigt jämt mellan koncept 1 och koncept 2 och eftersom osäkerheten i betygssättningen är minst lika stor som skillnaden mellan koncepten, går det ej att förlita sig på resultatet. Vilket koncept som är bäst för Scania beror istället på hur de vill prioritera. Koncept 1 innebär ett bra flöde, men är både dyrt och ganska svårt att realisera. Det är dock fullt möjligt. Många kompromisser har gjorts vid val av hur konceptet ska se ut tack vare de begränsade tillgängliga ytorna så därför bör det övervägas om nackdelarna som den begränsade ytan innebär ska accepteras vid en långsiktig satsning på gjuteriet. Flödet blir förvisso bra, men samtidigt blir det trångt och framtida möjligheter begränsas kraftigt. Det verkar även som att gjuteriet håller på att växa ur sina lokaler. Kanske borde utbyggnader av lokalerna beaktas mer vid denna typ av kraftfulla investering. Skulle mer yta vara tillgänglig, skulle även förutsättningarna för ett bra flöde och möjligheten för andra framtida förbättringar öka markant. Ett bra alternativ till en stor framtidssatsning, av typen som diskuterats ovan, är att genomföra en flödesseparation enligt koncept 2. Med detta förslag uppnås en stor kapacitetsökning till ett relativt lågt pris. Flödet blir dock inte lika väl anpassat till Scanias övriga produktion, men det krävs å andra sidan en betydligt mindre investering. Denna satsning skulle även bära frukt snabbare än koncept 1. Det bör dock påpekas att koncept 2 inte är en lösning på problemet med att gjuteriet håller på att växa ur sina lokaler. Det är dock ett mildare sätt att öka kapaciteten lika mycket.

Nödvändiga utredningar för ett fungerande koncept Innan något av koncepten kan bli verklighet finns en hel del olösta problem att reda ut. Många av dessa är direkt nödvändiga att lösa, för att det ska vara möjligt att implementera något av koncepten. De största problemen av sådan karaktär är:

68

Flasklös gjutning Flasklös gjutning innebär en betydligt mer yteffektiv cylinderhuvudproduktion, än vad avgjutning med flaska gör. Dessutom innebär det även ett lägre kapitalbehov samt mindre kostnader för underhåll och skötsel. Bl.a. därför är flasklös avgjutning en viktig förutsättning för det nya produktionsavsnittet. Således måste det även, i detalj, utredas hur detta ska möjliggöras för Scanias cylinderhuvudproduktion. Sandåtervinning Alla kärnor i Scanias cylinderhuvudproduktion består till stor del av sand. Eftersom sanden inte ingår i slutprodukten, måste den således sorteras ut ur systemet. Kan den dessutom återvinnas på ett effektivt sätt innebär det dessutom en ekonomisk besparing. De föreslagna koncepten innefattar ingen hantering av sand, efter det att den avlägsnats från cylinderhuvudena. Den lösa sanden kan generera stora maskinskador om den ej tas om hand om. Det är därför ej hållbart att endast försumma problemet med att hantera bortsorteringen av sand. Detta måste därför lösas på något sätt, för att göra koncepten möjliga. Ett förslag på en möjlig utformning av ett komplett sandåtervinningssystem måste därför skapas, för att möjliggöra implementering. Ventilation I vissa processer bildas farliga gaser som är skadliga för operatörerna om de kommer ut i lokalen. Operatörerna måste därför avledas och tas omhand. Ventilationssystem kan även komma att påverka utformningen av de olika maskinerna markant. Det är därför viktigt att utreda hur ett ventilationssystem ska vara utformat för att säkerställa att koncepten får plats i de befintliga lokalerna. Brandsäkerhet Det är trångt i lokalen och vissa processer ska klara av att hantera gods som är från 1450°C varmt. Tillsammans ska dessa processer samsas om utrymme med processer som innefattar lättantändliga gaser. En noggrann utredning måste därför utföras för att ta reda på hur brandsäkerheten kan göras tillräckligt bra för att det ska vara en godkänd och säker arbetsmiljö. Järntransport och förvaring vid fel på smälta i cylinderblockproduktionen Då en smälta ej har rätt legering och redan har tömts ut ur smältugnen, måste den tas ut ur flödet för att korrigeras. I dagsläget hälls den ner i en varmhållningsugn för tillfällig förvaring. Denna varmhållningsugn kan ej vara kvar på sin plats och rutiner för hantering av felaktig smälta måste därför ses över. Övrigt De ovanstående punkterna anses vara viktiga att reda ut för ett fungerande koncept. Det uppstår naturligtvis en hel del frågor av mer naturlig art som måste behandlas. Detta är frågor som rör i stort sett alla projekt eller är av sådan art att de inte är aktuella att reda ut förrän i ett senare skede. Exempel på sådana frågor som måste redas ut är: En implementeringsplan måste skapas, upphandling av utrustning och arbeten, personalrekrytering, osv. Även transportsträckor mellan processerna måste utredas ytterligare. Dessa är viktiga att kunna kontrollera farten på, då temperaturen på godset är avgörande för när vissa processer bör starta.

69

Utredningar som kan leda till effektivisering Alla utredningar som rekommenderas är inte direkt nödvändiga för att koncepten ska fungera. En del utredningar kan vara värda att ägna en del arbete på för att förbättra och effektivisera flödet. Detta kan ge extra goda resultat, då flödet är lättare att påverka när det ej är beställt och installerat. De utredningar som rekommenderas för att effektivisera produktionsavsnittet ytterligare presenteras nedan. Avspänningsglödgning De allra flesta fördelarna som koncept 1 har jämfört med koncept 2 är en direkt följd av hur avspänningsglödgningen är utformad. Dels minskar genomloppstiden, men framförallt minskar även satsstorlekarna. Detta genererar stora fördelar i termer som förbrukningsstyrd produktion, balanserat, utjämnat och taktat flöde, d.v.s. punkter som ingår i kategorin normalläge i SPS. Mycket skulle således förbättras om avspänningsglödgningen förändras, eller helst helt utelämnas. Ett mycket bättre flöde skulle då kunna åstadkommas. Dragande flöde Värt att nämna är även att i och med en separation av flödet mellan cylinderhuvuden och cylinderblock uppstår mycket bättre förutsättningar för ett dragande flöde än tidigare. Eftersom endast en artikel, med relativt små skillnader i varianter, produceras på en enskild produktionslinje blir planeringen avsevärt mycket enklare och ett dragande flöde kan således enklare åstadkommas. Med detta innebär att planeringen underlättas markant, samt att produktionen styrs mer efter efterfrågan än tidigare, således i linje med vad SPS och övriga Scania förespråkar. Ugnsdimensionering Cykeltiden hos smältugnarna uppskattas idag till ca en timme. För det nya produktionsavsnittet finns chansen att optimera cykeltiden, då ugnarna ej är beställda. Cykeltiden hänger starkt ihop med hur stora ugnarna är. I många fall rekommenderas ett enstycksflöde, d.v.s. att en produkt produceras åt gången. Detta för att flödet ska vara mer flexibelt mot variationer i efterfrågan, ej binda upp onödigt kapital i buffertar, m.m. Detta är dock troligtvis inte den bästa lösningen gällande smältugnarna, bl.a. p.g.a. tidsförluster vid start och stopp av processen. En smälta kan här ses som en sats med råvaror till produkten cylinderhuvuden. På samma sätt kan en smältning ses som en leverans av en viss mängd med råvaror. Frågan är då hur stor denna leverans ska vara vid varje beställning, för att kosta så lite som möjligt i form av energiförlust vid uppstart, bemanningstid vid påfyllning, m.m. Utredas bör således hur stora smältugnarna samt avgjutningsugnen optimalt bör vara. Buffertminimering Eftersom produktionen hos de olika avdelningarna på gjuteriet går mer och mer mot att arbeta på samma tider, borde buffertar mellan avdelningarna kunna minskas markant. Anledningen till att de har funnits har i stort sett endast varit för att kompensera olika produktionstider mellan avdelningarna, samt att flödet har delats mellan cylinderblock och cylinderhuvuden. En minskning av dessa kan leda till besparingar i form av mindre bundet kapital, mindre upptagen yta, kortare genomloppstider, ett tydligare normalläge, m.m.

70

8 Referenser Tryckta källor

Karlebo Gjuteriteknik AB, Gjuteriteknisk handbok, NRS Tryckeri AB, 2004. Ljungberg, Ö, TPM - Vägen till ständiga förbättringar, TPM Institutet & Studentlitteratur, 2000. Metallnormcentralen, Metallnormcentralens handbok nr 3 - gjutlegeringar, Goterna, 1987. Muther och Wheeler, Systematic Layout Planning, Industrial education institute, 1977. Ekman, K, Scanias Produktionssystem - Internt instruktionshäfte, Scania, 2000. Lumsden, K, Logistikens grunder – andra upplagan, Studentlitteratur, 2006. Ross, Westerfield och Jaffe, Corporate finance – seventh edition, kapitel 4, McGraw – Hill Irwin, 2005. Scania, Informationsblad om SPS på DM Motorbearbetning och Gjuteri, Scania, 2007. Scania, Scanias årsredovisning 2005, Scania, 2005. Scania, Scanias årsredovisning 2006, Scania, 2006

Muntliga källor

Björklind, T, Metallurg, Scania, 071210 Kielinen, J, Volvo, 080120

Elektroniska källor

Elmqvist, L, Simuleringsresultat - temperaturkurvor för cylinderhuvuden, [e-post], Läst 080120, Högskolan i Jönköping. Kamp Företagsutveckling, Riskanalys, [www], Http://www.kamp.se/pdf/riskanalys.pdf, läst 080110, Kamp Företagsutveckling. Progelta, Progelta – Foundry Engineering, [www], http://www.progelta.com/doc/ing/indexing.html, läst 080125, Progelta. Scania, Om Scania, [www], http://www.scania.se/About%5FScania/, läst 071104, Scania Inline, Inline - Scanias intranät, [Scanias intranät], Läst 071120, Scania. Wikipedia, Amin [www], http://sv.wikipedia.org/wiki/Amin, läst 080408, wikipedia

71

Bilaga 1 – Takttidsberäkning För att klara av att producera den efterfrågade volymen krävs det att: TtaktOPE <

Pprod x AdagarDår

För att specificera detta krav till maskinleverantörer gäller således att: Ttakt <

Pprod x OPE x AdagarDår

Pprod = 15,3 h OPE = 85 % Adagar = 227 Dår = 2300 x 227 = 522 100 stycken cylinderhuvuden Med insatta värden blir takttiden: Ttakt <

Pprod x OPE x AdagarDår

= 15,3 x 0,85 x 227

2300 x 227 = 20 s

72

Bilaga 2 – Uppskattade investeringskostnader

Koncept 1 Koncept 2 Smältning 2 Induktionsugnar 10 10 2 Transportvagnar 1,5 1,5 1 Skänk 2 2 Anläggningskostnader 11 11 Övrigt 9 9 Totalt 33,5 33,5 Avgjutning 1 Avgjutningsugn 4 4 Avgjutningsbana 5 8 Anläggningskostnader 5 6 Övrigt 1 1 Totalt 15 19 Avlägsning av ingjutssystem Robot 2 0 Anläggningskostnader 1,5 0 Övrigt 1 0 Totalt 4,5 0 Efterbearbetning Avspänningsglödgning 20 5 Transport från avspg. till urslagning 5 0 Urslagning/blästring 4 0 Anläggningskostnader 15 3 Övrigt 1 1 Totalt 45 9 Totalt 98 61,5

73

Bilaga 3 - Nuvärdesberäkningar • Ökat årligt kassaflöde cylinderhuvud = pris * kapacitetsökning * marginalen = 993 * 44 000 * 0,05 =

2,2 Mkr • Ökat årligt kassaflöde cylinderblock = pris * kapacitetsökning * marginalen = 8870 * 39 700 * 0,05 =

17,6 Mkr • Totalt kassaflöde = 2 200 000 + 17 600 000 = 19,8 Mkr • Räntesats = 11 %

• Kassaflöde År 1 = 19 800 000

1,11 = 17,8 Mkr

• Kassaflöde År 2 = 19 800 000

1,112 = 16,2 Mkr

• Kassaflöde År 3 = 19 800 000

1,113 = 14,5 Mkr

• Kassaflöde År 4 = 19 800 000

1,114 = 13 Mkr

• Kassaflöde År 5 = 19 800 000

1,115 = 11,8 Mkr

• Kassaflöde År 6 = 19 800 000

1,116 = 10,6 Mkr

• Kassaflöde År 7 = 19 800 000

1,117 = 9,5 Mkr

• Kassaflöde År 8 = 19 800 000

1,118 = 8,6 Mkr

• Investeringskostnad koncept 1 = 98 Mkr • Investeringskostnad koncept 2 = 61 Mkr

74