Olofsfors is a steel product manufacturer in Nordmaling, Sweden, producing steel edges for snowplows, tracks for forest machines, and wear edges for buckets on heavy equipment. Most of their products are heated to 900◦ C and then cooled down in water, so-called quenching, during the hardening process. A group of ovens and quench machines together form an oven system and this is used for the hardening. Since it takes a long time for the ovens to reach operating temperature, they are always kept on, which is why it is important to utilize them as effectively as possible. This project investigates the potential utilization increase of one of the three oven systems in the wear edge production unit. This oven system is part of a production line that consists of a saw and a mill, and can process products up to two meters in length, and is hereon called the two-meter line. The two-meter line has a natural inflow through the saw, but raw material produced in other parts of the factory can also be fetched from another inlet. The use of the other inlet is limited by the operator of the two-meter line who has to fetch the material with a forklift. This could be automated so that the operator would not have to handle this inlet. The purpose is to investigate the potential increases in utilization of the oven system for different degrees of automation in order to make the most of the machines and the operator at the two-meter line. In the end, a recommendation is given with a set of ideal properties of the investment that could improve productivity the most. The main method applied in order to explore the potential use of the oven system is a re-entrant flow shop scheduling model. As preceding steps, the production line is first mapped in order to find potential routes for different product families, then the order quantities in the production data are translated into jobs to be scheduled with the help of packing problems and batching rules. The scheduling model of the production line is then solved heuristically with a genetic algorithm based on the sequence of jobs entering the production line followed by a method for creating a deterministic schedule based on this initial sequence of jobs. Lastly, a sensitivity analysis is applied to the processing time for the steps performed by the operator to evaluate the results' robustness. The conclusion is that there is a substantial potential to increase the utilization of the oven system of the two-meter line. The largest potential is when the operator is not actively working at the production line; a maximum of 15.6 h on average. There does also exist a potential to increase utilization while the operator is working at the production line; a maximum of 3.9 h on average. The automation degree needed is high in both cases but due to different reasons. When the operator is not working, the automatic solution needs to work without supervision for longer periods of time, while, in the other case, it needs to be smart enough to adjust to not disturb the operator’s work. For the future, the recommendation is to focus the next step on finding investment options that could exploit the time when the operator is not working. By further specifying the potential investment alternatives, the cost factor can be added to the analysis as well. / Olofsfors AB är en stålproduktstillverkare i Nordmaling, Sverige, som producerar vägstål till bland annat snöplogar, band till skogsmaskiner och slitstål till entreprenadmaskiner. De flesta av deras produkter hettas upp till 900 C och släcks sedan i vatten under härdningsprocessen. En grupp av ugnar och härdmaskiner kallas tillsammans för ett ungsystem och det används till härdningen. Eftersom det tar lång tid att värma upp ugnarna står de alltid på-slagna och det är därför viktigt att använda dem så effektivt som möjligt. I detta projekt har potentialen att öka användandet av ett av tre ugnsystem i slitstålsproduktionen undersökts. Ugnsystemet i fråga är en del av en produktionslinje som också består av en såg och en fräs och kan härda artiklar med längder upp till två meter och kallas därför här tvåmeterslinjen. Den naturliga ingången för råmaterial i produktionslinjen är genom sågen, men det finns även en alternativ ingång för råmaterial som förbehandlats i tidigare produktionssteg i fabriken. Användandet av den andra ingången till produktionlinjen begränsas av att operatören i produktionslinjen måste hämta materialet med truck. Detta in-flöde skulle gå att automatisera så att operatören inte skulle behöva hämta dessa artiklar. Syftet är att undersöka det potentiella ökade nyttjandet av ugnsystemet för olika grader av automation för att bäst använda maskiner och operatör i tvåmeterslinjen. I slutet ges en rekommendation gällande vilka egenskaper investeringen bör ha för att öka produktiviteten mest. Huvudmetoden för att undersöka möjligt ökat nyttjande av ugnarna är en schemaläggningsmodel. Som underliggande steg kartläggs först produktionslinjen och de olika rutter som olika produktfamiljer tar genom produktionslinjen. Produktkvantiteterna för varje order i produktionsdatan omvandlas sedan till jobb som kan schemaläggas genom packningsproblem och regler för laststorlekar i de olika maskinerna. Schemaläggningsmodellen löses sedan heuristiskt med hjälp av en genetisk algoritm som bestämmer den initiala sekvensen av jobben i första steget, tillsammans med en deterministisk metod för att skapa ett helt schema baserat på den initiala sekvensen av jobben. Slutligen genomförs en känslighetsanalys på processtiderna för steg som motsvarar operatören för att undersöka hur robust resultatet är. Slutsatsen är att det finns en stor potential att öka nyttjandet av ugnsystemet i tvåmeterslinjen. Den största potentialen är när operatören inte arbetar aktivt vid produktionslinjen, med ett maximum på ca 15,6 h per dag. Det finns också en möjlighet att utöka nyttjandet av ugnarna under tiden som operatören arbetar aktivt med ordrar och outnyttjad tid då är 3,9 h i genomsnitt. Graden av automation är hög oberoende av vilken tid som ska utnyttjas men på grund av olika anledning. Om tiden då operatören inte aktivt jobbar utnyttjas, måste den automatiserade lösningen fungera autonomt under längre tid. Om den istället förväntas fungera parallellt med operatören måste den anpassas smart så att den inte stör operatörens arbete och flöde. Rekommendationen är att fokusera på att hitta konkreta investeringsalternativ som utnyttjar tiden då operatören inte aktivt arbetar för att få bättre kostnadsunderlag att ha med i den vidare analysen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-210480 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Karlsson, Anna |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för matematik och matematisk statistik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0026 seconds