Stora Enso PowerPoint Template - VTT.fi · PDF fileLähtökohtana€projektissa:...

Tulevaisuuden Saha seminaari

SisuPUUN tavoitteet27.05.2009Jouko Silen

Lähtökohtana projektissa: 20042005 vuosien tappiolliset tulokset Sahateollisuuden kehitysvaihtoehdot

1. Keskittyminen perustuotantoon– kustannustehokkuus– tuotannon joustavuus ja palvelukyky– lankeavuuden hallinta ja erikoistuotteet

2. Perustuotantoon integroidut jalostuskonseptit– arvoketjun kustannustehokkuus– arvoketjun laadullinen kyvykkyys– uudet teknologiat lankeavuuden hallitsemiseksi– ”konseptisahaus”

Ø lankeavasta tuotantomallista homogeenisen jalostustuotteenmassavalmistukseen

3. Uudet liiketoimintakonseptit ja niiden integrointi puuteollisuuteen– esim. bioenergia

SisuPUU, miksi?

Lisäarvoa asiakkaalle

Sahateollisuuden arvoketjussa tapahtuneita muutosdrivereita ja trendejä• Lopputuotevalmistajien siirtyminen komponenttien valmistajasta

ostajaksi esimerkkinä ikkunakomponentit koettuna 1990luvun alun vertikaalisen integroitumisen riskit

• Jalostustuotannon mittakaavan ja kustannustehokkuuden kehittyminen– vain kilpailukykyiset ja kehittyvät materiaalit säilyttävät

markkinaosuutensa– esimerkkinä liimapalkit, jotka teknologiahypyn myötä ovat kyenneet

puolittamaan valmistuskustannuksensa kymmenessä vuodessa

• Jalostustuotannon polarisaatio– lähelle raakaainetta tai lähelle kulutusta

• Uudet mittausteknologiat hyötykäyttöön? (tukki Xray vuodelta 1991)

• Simuloinnit räätälöityjen prosessien kehittämisessä

SisuPUU, miksi?

• Kehittää uusia tietointensiivisiä tuotantojärjestelmiä• Prosessi ja raakaainetiedon systemaattinen käsittely

– puun epähomogeenisuus jalostusprosesseissa hallintaan• Asiakas ja täsmätuotteiden (mm komponentit) valmistus

– hallitusti ja asiakkaalle lisäarvoa tuottaen– kannattavasti ja joustavasti

• Tuotantolinjojen itseohjautuvuus ja oppivuus• Tuotannon läpimenoajan lyhentäminen

SisuPUU

Tutkimushankkeen keskeisinä tavoitteina olivat

SisuPUU yritysosapuolet

• Heinolan Sahakoneet• John Deere• Koskisen Oy• Metsäliitto• Mikropuu• Savcor Forest• Stora Enso Timber• WSAB

SisuPUU

Työskentelymetodi tutkimuksessa

SisuPUU

Tutkimus

Teknologiankehittäjät

Teknologianhyödyntäjät

•Platform

•Aiheiden keruu teollisuudesta•Tutkimuskysymysten laadinta yhteistyössä

•täsmennykset•Tulosten esittely johtoryhmälle

•kommentointi•soveltaminen

•Tavoitteena yhteinen oppiminen

Itseoppivat ja joustavat tuotantojärjestelmätpuutuoteteollisuudessa (SisuPUU)

TutkimusmenetelmätArto Usenius

Tulevaisuuden Saha seminaari27. toukokuuta 2009 VTT, Espoo

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND

2Copyright VTT Valtion teknillinen tutkimuskeskus

Visio

Puutuoteteollisuuden tuotanto ja jalostusjärjestelmät ovatICT:n tukemia, integroituneita ja koko jalostusketjun kattavia.Ne mahdollistavat myös täsmätuotteiden nopean, energiatehokkaan valmistuksen ilman lankeavia tuotteita hyvälläarvo ja tilavuussaannolla. Tuotantojärjestelmät tulevatkestävää kehitystä.



LÄHTÖARVOT

SUUNNITTELUPROSESSI FEED BACK

SUUNNITELMA

PARAMETRIARVOT

KONEPROSESSI TULOS

INHIMILLINENTYÖ

OLOSUHTEET

VERTAILU

TA

LT

IOIN

TI

Itseoppiva

järjestelmä

perustuu

feedback

tiedon

luontiin ja

käyttöön



Tulevaisuuden Tulos Tehdään Tiedolla



Perusperiaatteita

•Hallitaan koko jalostus ja toimitusketju metsästä lopulliselleloppukäyttäjälle saakka vaikka toimitaankin vain osassaketjua

•jalostetummat sahatavaratuotteet, jotka tuottavat selväälisäarvoa asiakkaalle; bioenergia

•tiedetään mahdollisimman aikaisessa vaiheessa mitäpuuraakaaineesta, leimikosta, rungosta tai tukista tehdään

•kerätään, taltioidaan ja prosessoidaan systemaattisesti uuttadataa ja informaatiota, muunnetaan se tiedoksi ja käytetäänhyväksi liiketoiminnan ja prosessien ohjauksessa

•muutetaan joustavasti päätöksiä, jos ne johtavatkokonaisuuden kannalta parempaan lopputulokseen

•panostetaan palveluun



Value yieldsimulation

Productionplanning

Productionscheduling

WOODCIM

Lumberrequestanalysis

Val

ue m

atri

xfo

r ha

rves

ting

Opt

imiz

atio

n of

buck

ing

Optimization oflog classes

Jalostusketjujen mallinnusja optimointi



Virtuaalitukkien generointiröntgenmittauksilla ja läpisahausmenetelmällä

Y

Z

X

Value yieldsimulation

Productionplanning

Productionscheduling

WOODCIM

Lumberrequestanalysis

Val

ue m

atri

xfo

r ha

rves

ting

Opt

imiz

atio

n of

buck

ing

Optimization oflog classes

1245 3

25 mm Retro

RetroStem



Yksisuuntainen röntgenmittaus + tukkikuljetin + tukinpyörittäminen karoilla mahdollistaa useamman suunnan

mittauksen ja tarkan tukin ominaisuuksien määrittämisen



Virtuaalitukki tuotettuna mittauksen tuloksena



Sound

Dead

DsD t

L t

Ls

Z

X

Parameters describing knots•Knot length, diameter and volume (soundand dead)

•Position in stem: insertion and compassangle

Parameters describing log andheartwood geometry

• 24 radius describing log andheartwood crosssection for each 50mm of stem height



Log crosssections

3D stem

3D crosscut logs

Log crosssections

3D stem

3D crosscut logs



0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253

Kaikki luokat. Laudat:1225. Sydäntavarat 226259.

Osu

us (%

) kap

pale

ista

.

Tukkien ja tuotekertymän simulointimalli



Sahalinjanvirtuaalimalli



Tutkimuksen fokusointi

Joustavuuden määrittely sahateollisuuden näkökulmastaItseoppivuuden määrittely sahateollisuuden näkökulmasta

SisuPUU:ssa mukana olevien yritysten edustajien haastattelutja tulosten analysointi tutkimuksen painopisteiden määrittämiseksi

Nykyisissä prosesseissa tapahtuvien•"virheiden" ja "puutteiden" tunnistaminen•niiden vaikutusten analysointi•parantamismahdollisuuksien selvittäminen•parantamisen seurausvaikutusten ennakointi



Mallinnusmenetelmät ja ohjelmistot

Simulointi ja optimointimallit, joilla voidaan tarkastellaerilaisten sahauksen tuotantojärjestelmien materiaali jatuottovirtoja rungoista lopputuotteiksi

•WoodCIM ohjelmiston kehitys tukkien lajittelun osalta•InnoSIM ohjelmiston kehitys erityisesti erikoissahatavaran ja

komponenttituotteiden valmistuksen ja lajittelun simuloimiseksi•CompSIM uusi simulointiohjelmisto komponenttituotteiden

valmistamiseksi sahatavarasta•AccumSIM tuotekertymän simulointiohjelma lajitellun tukin ja

lajittelemattoman tukin sahauksesta saatavien tuotemäärienanalysointiin

•FlowSIM Sahatavaran tuotantolinjojen materiaalivirtojenvisuaalinen simulointimalli tuotannon pullonkaulojen jakoneiden kapasitettien määrittelyyn

•VisuLOG ohjelmisto tukin, asetteen ja sahauksessa saataviensahatavaroiden graafiseen esittämiseen



Mallien lähtöarvotiedostotPuuraakaainetiedostot, jotka on tuotettu SisuPUU:ssa

•Hakkuukoneen mittaamia runkotiedostoja•Hakkuukoneen ohjausmatriiseja ja runkotiedostoja vastaavat

tiedostot hakattujen tukkien ominaisuuksista•50 000 tukin mittaustiedot yhdeltä sahalta•1 000 tukin yksityiskohtaiset 3D mittaustiedot•yksityiskohtaiset röntgenmittaustiedot, jotka mitattiin 15 asteen

välein lenkojen virtuaalitukkien generoimiseksi•300 sahatavarakappaleen, jotka edustivat kuutta eri

dimensio/laatu kombinaatiota, mittaukset virtuaalisaheidenkonstruoimiseksi

Sahatavaratuotteiden määrittely ja hinnoitteluTuotantoprosessien parametriarvojen määrittely



Tutkimuksen fokusointi

Joustavuuden määrittely sahateollisuuden näkökulmastaItseoppivuuden määrittely sahateollisuuden näkökulmasta

SisuPUU:ssa mukana olevien yritysten edustajien haastattelutja tulosten analysointi tutkimuksen painopisteiden määrittämiseksi

Nykyisissä prosesseissa tapahtuvien•"virheiden" ja "puutteiden" tunnistaminen•niiden vaikutusten analysointi•parantamismahdollisuuksien selvittäminen•parantamisen seurausvaikutusten ennakointi



VTT:n Mallinnusmenetelmät ja ohjelmistot

Simulointi ja optimointimallit, joilla voidaan tarkastellaerilaisten sahauksen tuotantojärjestelmien materiaali jatuottovirtoja rungoista lopputuotteiksi

•WoodCIM ohjelmiston kehitys tukkien lajittelun osalta•InnoSIM ohjelmiston kehitys erityisesti erikoissahatavaran ja

komponenttituotteiden valmistuksen ja lajittelun simuloimiseksi•CompSIM uusi simulointiohjelmisto komponenttituotteiden

valmistamiseksi sahatavarasta•AccumSIM tuotekertymän simulointiohjelma lajitellun tukin ja

lajittelemattoman tukin sahauksesta saatavien tuotemäärienanalysointiin

•FlowSIM Sahatavaran tuotantolinjojen materiaalivirtojenvisuaalinen simulointimalli tuotannon pullonkaulojen jakoneiden kapasitettien määrittelyyn

•VisuLOG ohjelmisto tukin, asetteen ja sahauksessa saataviensahatavaroiden graafiseen esittämiseen



Mallien lähtöarvotiedostotPuuraakaainetiedostot, jotka on tuotettu SisuPUU:ssa

•Hakkuukoneen mittaamia runkotiedostoja•Hakkuukoneen ohjausmatriiseja ja runkotiedostoja vastaavat

tiedostot hakattujen tukkien ominaisuuksista•50 000 tukin mittaustiedot yhdeltä sahalta•1 000 tukin yksityiskohtaiset 3D mittaustiedot•yksityiskohtaiset röntgenmittaustiedot, jotka mitattiin 15 asteen

välein lenkojen virtuaalitukkien generoimiseksi•300 sahatavarakappaleen, jotka edustivat kuutta eri

dimensio/laatu kombinaatiota, mittaukset virtuaalisaheidenkonstruoimiseksi

Sahatavaratuotteiden määrittely ja hinnoitteluTuotantoprosessien parametriarvojen määrittely



Tukkien mittaus

•Tukin geometrian tarkka mittaaminen•Tukin sisäisten vikojen oksien mittaus•Röntgenmittauksessa tarvittavien mittaussuuntien lukumäärä•Algoritmit oksien tunnistamiseksi•Tukin mittauksessa tapahtuvien virheiden vaikutusten analysointi



Tukkien lajitteluTukkien lajittelun tarve ja vaikutuksetTukkien lajittelun filosofiat

•latvaläpimittaan ja pituuteen perustuva lajittelu• kartiokkuus ja lenkouskorjattu lajittelu

•laatulajittelu• tuotepohjainen lajittelu• asetepohjainen lajittelu• poimintalajittelu täysin vapaa ryhmittely• yhdistelmälajittelu

Tukkiluokkien lukumäärän optimointi•bulkkiluokat; täsmäluokat; value added tuotteiden tukkiluokat

Tukkiluokkien rajojen optimointi•mittausvirheiden vaikutukset•tukkien siirto luokasta toiseen

Tukkiluokkien lukumäärän vaikutus samanaikaiseen tuotekertymään



Sahausprosessi

Sahausmenetelmien vertailu•Nelisahauksella saatava arvosaanto•Läpisahauksella saatava arvosaanto•Profilointisahauksella saatava arvosaanto•Komponenttisahauksella saatava arvosaanto

Sahauksen asetevalinta•symmetriset asetteet•epäsymmetriset asetteet•erikoisasetteet•tukkien ja asetteiden yhteensopivuus



Sahausprosessi

Sahalinjan ominaisuuksien vaikutus arvosaantoon•Mittatarkkuus•Sahausrako•Saannon riippuvuus siitä kuinka etäältä tukin latvasta

pelkkahakkuri alkaa hakettaa

Sahauksen asetevalinta•symmetriset asetteet•epäsymmetriset asetteet•erikoisasetteet•tukkien ja asetteiden yhteensopivuus•samasta tukista sahattujen sydäntavarakappaleiden laatu



Tukin pyörityksen ja pelkan suuntauksen optimointi

Tukin pyöritys•Tukin muotoon, erityisesti lenkouteen, perustuva pyöritys•Arvosaantoon perustuva tukin pyörityksen optimointi, jossa

otetaan huomioon sekä tukin geometria että sisäinenoksikkuus

•Tukin pyöritysvirheen taloudellinen merkitys nelisahauksessaja läpisahauksessa

•Tukin pyörityksen optimoinnin arvosaannon lisäyspotentiaali

Pelkan sahauksen optimointi•pelkan sahauksen asetevalinta•pelkan latvan ja tyven suuntaus•optimaalinen pelkan ohjaus jakosahakoneeseen



Sahatavaran ja komponenttien särmäys ja katkonta

Särmäyksessä sahataan vain yksi kappale•saheen optimaalisen leveyden määrittäminen•saheen latvan ja tyven suuntaus

Särmäyksessä sahataan useita kappaleita•saheen optimaalisten leveyksien määrittäminen•saheen latvan ja tyven suuntaus

Saheiden katkonta•saheen optimaalisen pituuden määrittäminen•saheen optimaalisten komponenttipituuksien määrittäminen



Komponenttien ja erikoissahatavaran valmistus

Komponentti on ominaisuuksiltaan tarkasti määritelty erikoissahatavaratuote, joka tuottaa merkittävää lisäarvoa asiakkaalle jaloppukäyttäjälle

Arvosaantolaskelmat•Komponenttien valmistus sahatavarasta•Komponenttien valmistus tukeista•Komponenttien valmistus rungoista•Sahausasetteet•Särmäyksen optimointi ja sahaavien terien lukumäärä•Tuotekoon ja sahausraon vaikutukset tilavuussaantoon



Sahatavaran ja komponenttien kuivaus

•Tulevaisuuden kuivausmenetelmät•Nopea kuivaus•Kuivausvirheiden välttäminen



Informaatiojärjestelmät

Sahan informaatiovirrat•Olemassa olevan informaation kerääminen, taltiointi, hallinta,

prosessointi ja tehokas käyttö•Uuden tiedon generointi datasta ja sen tehokas käyttö•Kappaleiden merkintään perustuva ohjaus

•Merkintämenetelmät ja teknologiat, RFID•Merkintään perustuvat ohjausjärjestelmät•Merkinnän hyväksikäyttökonseptit•Merkinnästä saatava hyöty•Merkintäkokeet teollisuudessa

•Globaalit informaatiojärjestelmät



Muita tutkimuskohteita

•Energian kulutus sahatavaran ja komponenttienvalmistuksessa

•Bioenergia osana sahan liiketoimintaa



Konsepteja valmistusjärjestelmiksi

•Komponenttien valmistuskonsepteja•Standardituotekonsepteja•Valmistuskonsepteja, joilla voidaan samanaikaisesti tuottaa

komponentteja ja bulkkisahatavaraa•Sahauskonsepti, jonka pääasiakas on liimapuutehdas

Stora Enso PowerPoint Template - VTT.fi · PDF fileLähtökohtana€projektissa:...

Documents

Transcript of Stora Enso PowerPoint Template - VTT.fi · PDF fileLähtökohtana€projektissa:...