Outokumpu håller på att investera fem miljarder kronor i verket i Avesta, investeringan ska vara klar år 2015. Investeringen innebär en förändring i företagets försörjningskedja. Detta innebär konsekvenser för flödet genom verket. Den här rapporten syftar till att undersöka hur materialflödet ska styras genom verket, samt att identifiera problemområden som kan uppstå och ge förslag till lösningar på dessa. Denna studie har dels bedrivits genom fältstudier i form av intervjuer och observationer, dels genom en simuleringsstudie som behandlar verkets flöde från slipning till färdigställning. Data som har använts i simuleringsstudien är till exempel lagernivåer, ledtider och beläggningsgrader. Utifrån detta har följande frågeställningar formulerats:- Hur ser nuläget ut på Avesta Jernverk utifrån teoretiska analysmetoder och analys av observerade problem?- Vilka problem (höga lagernivåer, trånga sektorer och så vidare) kan Avesta Jernverk möta i och med investeringen Projekt 2015 och hur kan dessa hanteras?- Vilka blir konsekvenserna för flödet i och med Projekt 2015 vid ett antal olika scenarion, se avsnitt \ref{s:experimentering}?- Hur skulle ett scenario behöva se ut för att flödet ska klara av den framtida ökade produktionstakten?    I nulägesanalysen framkom brister i framförallt informationsflödet. Detta beror till största del på att olika datasystem används i olika delar av flödet. Det identifierades också ett dåligt samarbete vad gäller samplanering mellan de olika linjerna och detta är något vi efterfrågar. I dagsläget ser vi dock inget större behov av detta eftersom många linjer lider av materialbrist. Simuleringen visade att kapaciteten i Färdigställningen inte räcker till för det framtida flödet. Ett förslag på ett optimalt flöde ges där takten för de trånga sektorerna är satta för att hålla ett jämnt flöde. Våra förslag inför framtiden innefattar bland annat en modell på hur samplanering skulle kunna ske via en så kallad "`Flödesplanerare"' för att undvika översvämning av framförallt Färdigställningen, som har visat sig vara en trång sektor. Vi efterfrågar också ett integrerat datasystem för att öka förståelsen och samarbetet mellan de olika byggnaderna på verksområdet. Vi ser också en snedfördelning i kapacitet mellan de olika linjerna, vilket vi rekommenderar att man tar i beaktande när den nya investeringen ska fördelas så att inte onödiga trånga sektorer uppstår. Slutligen hoppas vi att rapporten varit till hjälp för Outokumpu och att simulering kan komma att bli ett framtida verktyg för företaget. / Outokumpu is currently investing five billions Swedish Kronor at their steelwork in Avesta, the investment should be finished 2015. The investment means substansial changes in the supply chain at Avesta works. This will lead to consequences regarding the material flow through the steelwork. The purpose of this report is to investigate how the material flow should be handeled, and to identify possible areas of problem that could occur and suggestions of how they could be solved. This study has partially been done with field studies and interviews, and partially with a simulation study from the grinding to the completion of the products. From the simulation values such as storage levels, lead times and usage levels of the machines have been mesaured. From this the following questions have been formulated:- What is the current state at Avesta Jernverk based on theoratical thesis and field observed areas of problem?- What problems (high storage levels, bottlenecks etc.) could Avesta Jernverk face with this new investment in the year 2015 and how should these be handeled?- What consequences will a few specific scenarios have on the material flow in the year 2015, see section \ref{s:experimentering}? - How would a scenario have to look like in order to be able to handle the increased future material flow? In the current state analyze we found areas to improve regarding the information flow. The problems main cause is that different data systems are used in different part of the steelwork. We also identified signs of lacking interwork between different lines of production and this is an area that we strongly recommend to be improved. In the current state the main problem though, is the lack of production material. The simulation study showed that the capacity for Färdigställningen is too low to be able to handle the future material flow. A suggestion for an optimized material flow is given where the bottleneck production lines have been given a rate of production in order to keep a even material flow. Our suggestions for the future includes a model for co-planning between different lines of production called "`Flödesplanerare"' which will help to prevent flooding of mainly Färdigställningen, an identified bottleneck. We also suggest an integrated data system to improve the understanding and interwork between the different buildings at the steelwork. We have also identified an uneven capacity between the different lines of production, which is something that we recommend is taking under consideration when the investment is divided through the steelwork, in order avoid unnecessary bottlenecks. In conclusion we hope that this report has been to use for Outokumpu and that simulation will be a future tool for the company.

<p>Outokumpu håller på att investera fem miljarder kronor i verket i Avesta, investeringan ska vara klar år 2015. Investeringen innebär en förändring i företagets försörjningskedja. Detta innebär konsekvenser för flödet genom verket. Den här rapporten syftar till att undersöka hur materialflödet ska styras genom verket, samt att identifiera problemområden som kan uppstå och ge förslag till lösningar på dessa.</p><p>Denna studie har dels bedrivits genom fältstudier i form av intervjuer och observationer, dels genom en simuleringsstudie som behandlar verkets flöde från slipning till färdigställning. Data som har använts i simuleringsstudien är till exempel lagernivåer, ledtider och beläggningsgrader.</p><p>Utifrån detta har följande frågeställningar formulerats:- Hur ser nuläget ut på Avesta Jernverk utifrån teoretiska analysmetoder och analys av observerade problem?- Vilka problem (höga lagernivåer, trånga sektorer och så vidare) kan Avesta Jernverk möta i och med investeringen Projekt 2015 och hur kan dessa hanteras?- Vilka blir konsekvenserna för flödet i och med Projekt 2015 vid ett antal olika scenarion, se avsnitt \ref{s:experimentering}?- Hur skulle ett scenario behöva se ut för att flödet ska klara av den framtida ökade produktionstakten?    I nulägesanalysen framkom brister i framförallt informationsflödet. Detta beror till största del på att olika datasystem används i olika delar av flödet. Det identifierades också ett dåligt samarbete vad gäller samplanering mellan de olika linjerna och detta är något vi efterfrågar. I dagsläget ser vi dock inget större behov av detta eftersom många linjer lider av materialbrist.</p><p>Simuleringen visade att kapaciteten i Färdigställningen inte räcker till för det framtida flödet. Ett förslag på ett optimalt flöde ges där takten för de trånga sektorerna är satta för att hålla ett jämnt flöde.</p><p>Våra förslag inför framtiden innefattar bland annat en modell på hur samplanering skulle kunna ske via en så kallad "`Flödesplanerare"' för att undvika översvämning av framförallt Färdigställningen, som har visat sig vara en trång sektor. Vi efterfrågar också ett integrerat datasystem för att öka förståelsen och samarbetet mellan de olika byggnaderna på verksområdet. Vi ser också en snedfördelning i kapacitet mellan de olika linjerna, vilket vi rekommenderar att man tar i beaktande när den nya investeringen ska fördelas så att inte onödiga trånga sektorer uppstår.</p><p>Slutligen hoppas vi att rapporten varit till hjälp för Outokumpu och att simulering kan komma att bli ett framtida verktyg för företaget.</p> / <p>Outokumpu is currently investing five billions Swedish Kronor at their steelwork in Avesta, the investment should be finished 2015. The investment means substansial changes in the supply chain at Avesta works. This will lead to consequences regarding the material flow through the steelwork. The purpose of this report is to investigate how the material flow should be handeled, and to identify possible areas of problem that could occur and suggestions of how they could be solved.</p><p>This study has partially been done with field studies and interviews, and partially with a simulation study from the grinding to the completion of the products. From the simulation values such as storage levels, lead times and usage levels of the machines have been mesaured.</p><p>From this the following questions have been formulated:- What is the current state at Avesta Jernverk based on theoratical thesis and field observed areas of problem?- What problems (high storage levels, bottlenecks etc.) could Avesta Jernverk face with this new investment in the year 2015 and how should these be handeled?- What consequences will a few specific scenarios have on the material flow in the year 2015, see section \ref{s:experimentering}? - How would a scenario have to look like in order to be able to handle the increased future material flow?</p><p>In the current state analyze we found areas to improve regarding the information flow. The problems main cause is that different data systems are used in different part of the steelwork. We also identified signs of lacking interwork between different lines of production and this is an area that we strongly recommend to be improved. In the current state the main problem though, is the lack of production material.</p><p>The simulation study showed that the capacity for Färdigställningen is too low to be able to handle the future material flow. A suggestion for an optimized material flow is given where the bottleneck production lines have been given a rate of production in order to keep a even material flow.</p><p>Our suggestions for the future includes a model for co-planning between different lines of production called "`Flödesplanerare"' which will help to prevent flooding of mainly Färdigställningen, an identified bottleneck. We also suggest an integrated data system to improve the understanding and interwork between the different buildings at the steelwork. We have also identified an uneven capacity between the different lines of production, which is something that we recommend is taking under consideration when the investment is divided through the steelwork, in order avoid unnecessary bottlenecks.</p><p>In conclusion we hope that this report has been to use for Outokumpu and that simulation will be a future tool for the company.</p>

Av den globala energianvändningen så upptar stålindustrin hela 5 % och sett till CO2 – utsläppen som orsakats av mänskliga faktorer så upptar stålindustrin hela 7 %. Stålindustrin är en energikrävande industri och därför är det viktigt att se över dess energianvändning för en nutida och framtida hållbarhet.  Ugnar är en av de bidragande faktorerna till den höga energianvändningen och de drivs på icke förnybara bränslen, därför är studier kring detta av hög relevans. Moderna tekniker gällande ugnar i dagens läge riktar sig mycket åt förbränningstekniken, d.v.s. förbränningen av bränslet som ugnarna drivs på. Oxyfuel-tekniken innebär att bränslet förbränns med ren syrgas istället för luft, vilket i huvudsakligt syfte är för att höja förbränningsverkningsgraden. Att använda brännare som kan återvinna rökgaser är också en modern teknik för energieffektiv ugnsdrift.  Outokumpu är ett världsledande företag inom tillverkningen av rostfritt stål och anläggningen i Avesta är ett integrerat verk, det betyder att ståltillverkningen i Avesta omfattar hela processen från råmaterial och skrot till färdig produkt. Anläggningen består av tre huvudsakliga verk som kallas stålverket, varmbandsverket och slutligen Linje 76 &amp; Z-High vilket är avdelningen som dessa två glödgningsugnar befinner sig.  Det huvudsakliga syftet med denna rapport är att uppvisa en energibalans av två glödgningsugnar inom Outokumpus anläggning i Avesta, avgränsningarna är också tydliga då energibalansen drar sig ifrån den första ugnens inlopp till den andra ugnens utlopp. Och det är den termiska energieffektiviteten som har studerats, d.v.s. hur mycket energi man får ut av den olja som sätts in. Framtagandet av data har genomförts med hjälp av historiska data gällande ugnarnas drift under ett tidsspann på 3 månader tillbaka i tiden, även manuella temperaturmätningar har genomförts.  En verkningsgrad har tagits fram för varje ugn och ugnarna tillsammans, verkningsgraderna har beräknats genom att väga förhållandet mellan hur mycket energi som det glödgade materialet har tagit upp, med hur mycket olja som har använts under samma tidsspann.   De huvudsakliga resultaten till denna studie tyder sig på att ugnarna är effektiva till att värma stålet och har relativt små transmissionsförluster från ugnarnas omslutande areor. Däremot så finns potential att kunna återvinna mer värme ifrån rökgaser i avgaspannan. / The steel industry occupies the whole 7 % of the global carbon dioxide emissions caused by human factors and 5 % of the global energy usage. The steel industry is an energy intense industry and it’s therefore important to analyze its energy use for its future sustainability. Furnaces are driven on non-renewable fuels and are one of the devoting components to the high energy consumption, so studies of this are of high relevance.  Regarding modern techniques of furnaces in today’s mode are much concentrated on the combustion, which means the combustion of the fuel that supplies the furnaces with heat.  Oxy-fuel technology means that the fuel is combusted with pure oxygen instead of air, and its purpose is to increase the combustion efficiency. A second modern technology is the usage of burners that are able to recycle flue gases as an increase of energy efficiency.  Outokumpu is a world leading company in the manufacture of stainless steel and the plant in Avesta is an integrated steel mill, which means the steel production cover the entire process from scrap and raw material to finished product. The plant consists of three main works called the steel mill, hot rolling mill and KBR L76 which is the department for these annealing furnaces.  The main objective of this report is to present an energy balance of two annealing furnaces at the Outokumpu plant in Avesta. The boundary of the study is clear, the energy balance will take part from the inlet of the first furnace to the outlet of the second one. It’s the thermal energy efficiency that has been studied, that is to say how much energy you get from the fuel that is added. Information has been collected using historical data on the operation of the furnaces during a three month period of time, also manual temperature measurements has been carried out.  By calculations an efficiency has been developed for each furnace and the furnaces together. This has been carried out by weighing the proportion of the amount of heat that all material have accumulated, with the amount of oil used during the same time.  The results of this study mainly indicate that the furnaces are effective in heating the steel, and its heat losses from the surrounding areas are small. On the other hand, there is potential for recycling more heat regarding the use of flue gases in the exhaust-boiler.

Examensarbetet har utförts under 10 veckor i uppdrag av Outokumpu Stainless AB via Uppsala universitet. Outokumpus produktion i Avesta tillverkar rostfritt stål, där en del av det producerade stålet slipas för att få en finare yta och minska defekter. I sliphallen finns 8st slipmaskiner som alla måste servas med nya slipskivor när de gamla är nedslipade. Detta utförs av två robotar som automatiskt ska åka ut i sliphallen och byta ut de gamla slipskivorna. Problematiken ligger i dessa robotar, vars automation endast fungerar fullt ut ett fåtal av gångerna. Examensarbetet gick således ut på att utvärdera dessa robotar samt generera förslag på förbättringsåtgärder. En stor del av arbetet fokuserades på analys av den befintliga skivbytesprocessen. Efter att förståelse erhållits för dagens process utfördes undersökningar i syfte att finna de faktorer som orsakar stopp i automationen samt dess konsekvenser. Till sist genererades lösningsförslag vars syften är att öka andelen automatiska byten. De huvudsakliga orsakerna till stoppen i automationen grundar sig i processens utformning, dess krav på precision och att ett flertal komponenter måste harmoniera för att byten ska fungera automatiskt. Bortsett från processens utformning är smuts, slitage, ej anpassad reglering och bristande rutiner faktorer som sätter stopp för automationen. Konsekvenser av problemet är säkerhetsrisker, frustration, tidsförluster för operatörer och ekonomiska förluster. Den instabila skivbytesprocessen påverkar i dagsläget inte nödvändigtvis ledtider på produkterna, men tvingar operatörer att byta slipskivor för tidigt vilket resulterar i outnyttjade slipskivor. Att öka andel automatiska byten är möjligt men kräver mycket arbete. Rutiner är viktigt, särskilt angående linjering av slipmaskinerna, vilket är en förutsättning för att det ska fungera. Även utbyte av slitna komponenter, optimering av reglertekniken och mindre programändringar är lösningar till en ökad andel automatiska byten. För att minska kostnaden för outnyttjade slipskivor krävs det att processen kan utföras snabbare och utan att påverka produktionen. Om företaget ska implementera en alternativ lösning är det viktigt att denna lösning inte kräver att operatörer behöver befinna sig i sliphallen. Detta grundar sig i säkerhetsrisker och minskad produktionskapacitet. Lösningen bör vara adaptiv för att ej behöva förlita sig på linjerade maskiner eller snäva toleranser. / This thesis in Mechanical engineering has been performed at the stainless steel manufacturer Outokumpu Stainless AB, through Uppsala University. At the company's production site some of the produced steel slabs are going through hot grinding in order to get the required surface finish, depending on the customer's demand on quality. There are 8 grinding machines in the grinding station, each of those needs to be provided with new abrasives when the old ones get to worn out. Two robots are installed to execute the abrasives change operation automatically, where each robot maintains 4 grinding machines, two coarse and two fine. This changing process is currently working fully automatically around one percent of the times which constitutes a problem. The thesis is about evaluation and improvement suggestions of this process, where the proportion of succeeded automatically replaced abrasives is in focus. A big part of the work has been based on analysing the existing process in purpose of understanding it fully. After enough knowledge about the process was achieved, investigations about the deficiencies of the process were conducted. Finally improvement suggestions were generated. The main cause of the automation failure is based on the process design and its precision requirements. The environment is tough and the forces are big which affects the process negatively. In addition there are a several components that need to harmonize in order for the abrasives replacement to work properly. Aside from the design of the process other critical factors are dust, component wear, deficient adapted regulation and lacking of alignment routines. Consequences of the failed automatically abrasive replaces are reduced safety, frustration among operators, time loss and economical losses. When the automation stops, the operators have to manually correct the errors alongside the grinding machines in the grinding area. The unstable processes does not necessarily affect the value-adding lead time but forces operators to change the abrasives too early which results in losses in form of non-fully utilized abrasives. Increasing the proportion of automatically fulfilled replaced abrasives is possible but requires much work. Routines are important, especially with alignment of the grinding machines which is a prerequisite for the process to succeed. Replacing of wear damaged components, optimizing the regulation and smaller programming changes are also solutions that contribute to an increasing proportion. To minimize the cost of unutilized abrasives the process is required to perform faster and without interfering with the production.   If the company wants to implement a different solution in form of an investment it is important that the solution does not require operators to be inside the grinding area. This is based on safety issues, also the risk of interrupting the production and creating a bottleneck, which can be crucial under more demanding periods. The solution should be a faster, more adaptive system and should not have to rely on alignment and narrow tolerances.