Production planning methods in paper and steel

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena on ollut tutkia, kuinka paperiteollisuuden tuotannon suunnittelun eroavat ja yhtenevät terästeollisuuden tuotannon suunnittelun kanssa. Tavoitteena on ollut tutustua tuotannon suunnitteluun ja sen ongelmiin ensin yleisellä tasolla, minkä jälkeen on keskitytty kuvaamaan tarkemmin tarkastelussa olevien teollisuudenalojen erityispiirteitä. Lopuksi on tehty prosessien vertailuja ja johtopäätöksiä niistä löydetyistä yhtäläisyyksistä.

Työssä on kuvattu sekä paperin että teräksen tuotantoprosessit ja materiaalivirrat. Karkealla tasolla tarkasteltuna prosessit ovat hyvinkin samantyyliset, koska kummassakin prosessissa juoksevassa muodossa olevista raaka-aineista valmistetaan ensin isompi yksikkö, joka paloitellaan pienemmiksi palasiksi asiakkaiden tilausten mukaan. Syvemmät prosessien tarkastelut tuovat kuitenkin esiin niiden ainutlaatuiset erityispiirteet, jotka vaikeuttavat tuotannon suunnittelua ja yhtäläisyyksien löytämistä.

Eräs työn alkuperäisistä tavoitteista oli tehdä abstraktiot molemmista prosesseista, minkä avulla niiden samankaltaisuudet tulisivat parhaiten esille. Työn edistyessä kävi kuitenkin ilmi, että syvempien abstraktioiden tekeminen ei ollut järkevää ja parempiin tuloksiin päästäisiin vertailemalla prosesseja rinnakkain ilman harhaanjohtavia yleistyksiä.

Paperikone on hyvin merkittävässä roolissa koko tuotannon ajoituksen ja suunnittelun kannalta. Paperiteollisuudessa suurin hävikki aiheutuu yleensä lajinvaihdoista ja trimmihukasta. Lajinvaihdoista aiheutuvan hukan minimoimiseksi eri paperilaatujen tuotanto-ohjelma suunnitellaan sykliseksi, jolloin paperin ominaisuudet muuttuvat vain vähän kerrallaan ja lajinvaihtohukka on pieni. Toinen tärkeä suunnittelun kohde on siis trimmitys. Sen tarkoituksena on suunnitella emorullan leikkauskohdat siten, että pystytään hyödyntämään käytettävissä oleva rullaleveys ja -pituus mahdollisimman tarkasti huomioiden samalla asiakkaiden vaatimukset.

Terästeollisuudesta ei ole löydettävissä paperiteollisuutta vastaavaa syklisyyttä. Siellä tärkein suunnittelukohde on sulaton ajoitus ja käytössä olevan konvertterikoon mahdollisimman tarkka hyödyntäminen. Paperiteollisuudesta tuttua lajinvaihto-ongelmaa ei itse teräksen teossa ole. Sen sijaan muut tuotannon yksikköprosessit vaativat tarkkaa suunnittelua juuri lajinvaihtojen osalta. Tuotteiden erilaiset paksuudet, leveydet ja lämpötilat ovat ongelmana terästuotannon jatkuvatoimisissa linjoissa, sillä peräkkäisten tuotteiden ominaisuudet eivät saisi poiketa toisistaan liian paljon. Koska teräksestä tehdään paperin tapaan määrämittaisia levyjä ja nauhoja, paperiteollisuuden kaltaiset trimmitys- ja leikkuuongelmat tulevat esille sielläkin. Teräksen teossa leikkuuongelma ei kuitenkaan ole yhtä merkittävä kuin paperin teossa, sillä lopputuotteiden mitat voidaan huomioida jo aihiokokoa suunniteltaessa.

Paperiteollisuuden tuotannon suunnittelu on paljon pidemmälle vietyä ja kokonaisvaltaisempaa kuin terästeollisuudessa. Tähän vaikuttaa prosessien erilainen luonne ja paperin lyhyempi valmistusaika. Teräksen teossa on myös paljon enemmän erillisiä tuotantovaiheita kuin paperin valmistuksessa.