SMED analyse toegepast op vervangen tapgat convertor (ArcelorMittal Gent / Staalfabriek)

Transcriptie

1 SMED analyse toegepast op vervangen tapgat convertor (ArcelorMittal Gent / Staalfabriek) Leander Verhofstadt Promotoren: prof. dr. ir. Hendrik Van Landeghem, dhr. Stefan Beeckmans Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in het industrieel beheer Vakgroep Technische Bedrijfsvoering Voorzitter: prof. dr. El-Houssaine Aghezzaf Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar

2

3 SMED analyse toegepast op vervangen tapgat convertor (ArcelorMittal Gent / Staalfabriek) Leander Verhofstadt Promotoren: prof. dr. ir. Hendrik Van Landeghem, dhr. Stefan Beeckmans Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in het industrieel beheer Vakgroep Technische Bedrijfsvoering Voorzitter: prof. dr. El-Houssaine Aghezzaf Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar

4 Voorwoord De opleiding Master in het industrieel beheer werd mij aangeboden door mijn werkgever, ArcelorMittal Gent. Op 30 september 2011 startte deze opleiding met een residentieel seminarie in Blankenberge. Dit was de ideale manier om kennis te maken met de medestudenten en met de bredere aspecten van het ingenieursberoep. Sinds die dag is er op persoonlijk vlak veel veranderd: ik ben de trotse vader geworden van een fantastische dochter, Janne. Ik wil van de gelegenheid gebruik maken om mijn vrouw, Daphne Deckers, te bedanken voor haar onvoorwaardelijke steun! Ondertussen zijn we bijna 2 jaar verder en loopt de opleiding op haar einde. In eerste instantie hebben bepaalde vakken mij kennis bijgebracht die direct toepasbaar is ik denk hierbij vooral aan Operationeel Onderzoek en Industriële statistiek. Daarnaast waren er enkele vakken die hebben bijgedragen tot een bredere achtergrond voornamelijk Investeringsanalyse en Orsiam en waar ik anders niet mee in contact gekomen zou zijn. Ten slotte zijn er nog de cursussen Operations Management en Materiaalbeheer & productieplanning die niet direct aansluiten bij mijn huidige job, maar die wel toepasbaar zijn in de industriële omgeving waarin ik werk. Om mij hierin verder te bekwamen, heb ik gekozen voor een masterproef die zich verdiept in de organisatie van productieactiviteiten. Bijzondere dank gaat uit naar mijn collega s Stefan Beeckmans, Jan Van den Steen en Andy Van Elslander, die met hun kritische vragen en constructieve hulp hebben bijgedragen tot deze masterproef. Ook mijn ouders wil ik bedanken omdat ze de tekst grondig hebben nagelezen. Leander Verhofstadt 31 mei 2013 De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef. The author gives permission to make this master dissertation available for consultation and to copy parts of this master dissertation for personal use. In the case of any other use, the limitations of the copyright have to be respected, in particular with regard to the obligation to state expressly the source when quoting results from this master dissertation. ii

5 Overzicht SMED analyse toegepast op vervangen tapgat convertor (ArcelorMittal Gent / Staalfabriek) Leander Verhofstadt Promotoren: prof. dr. ir. Hendrik Van Landeghem, dhr. Stefan Beeckmans Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in het industrieel beheer Vakgroep Technische Bedrijfsvoering Voorzitter: prof. dr. El-Houssaine Aghezzaf Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar Trefwoorden: SMED, staalfabriek, convertor, tapgat iii

6 Extended abstract SMED is a technique to reduce changeover time in a production process. It was introduced by Shigeo Shingo as part of the Toyota Production System. The first main step of SMED is to distinguish between online activities (which require a shut down) and offline activities (which can be executed during production). To assure the offline activities are done during preparation, a checklist is very useful. The second main step of SMED is to convert online activities into offline activities. This can be achieved by standardisation of the functions of an installation, for example the die height by the use of shims. The third main step of SMED is to streamline the (online and offline) activities. An example is the use of functional clamps instead of bolts. A basic rule is to set parameters (which can be described) and to eliminate adjustments (which require the skill of an experienced operator). In this master thesis, SMED is applied to the exchange of the taping hole of the BOF. The BOF is a vessel to convert pig iron into steel, the so called LD process. As the BOF is bottleneck of the steel shop, the tapping hole exchange (THE) has a big impact on the productivity. To be able to study the evolution, it is necessary to have a reliable measurement of the THE duration. Therefore a program was developed to determine the THE duration based on the PLC loggings. With this automatic registration, the initial THE duration was calculated as 52.2 minutes, instead of the 40.4 minutes which was assumed in the past based on the registration by the operators. To distinguish between online and offline activities, a THE was recorded. This allowed to make a list of all activities. To assure offline activities are done during preparation, a checklist was made to check the condition of all equipment and to check the availability of all materials used. An important step to convert online activities into offline activities, is to place the tapset with the drilling machine. This is possible by swerving the drill away and putting the tapset in place. The reliability of the equipment was increased to streamline online and offline activities. Tests were done with enhanced blades for the drilling machine. The floor was levelled to eliminate problems with the positioning of the drilling machine. Thinking of the poka-yoke principle (fool proof / mistake proof), the electrical plugs of the different concrete machines were changed to an identical type. Furthermore a dedicated socket was foreseen, to avoid the propeller to rotate in the wrong direction. As a result of the SMED analysis, the average THE duration was reduced by 7 minutes, leading to a recurrent cost reduction of /year. A new iteration of the SMED analysis could lead to a further reduction. Based on the automatic capitation of the THE duration, a daily report is generated for the production managers. Furthermore a long term evolution is visualised by a monthly report of the duration. Both reports allow detecting degeneration of the results. iv

7 Inhoudsopgave Inhoud Voorwoord... ii Overzicht... iii Extended abstract... iv Inhoudsopgave... v Gebruikte afkortingen... vii Definities... vii Lijst figuren... viii 1. Inleiding ArcelorMittal Gent Staalfabriek Convertorproces verloop van een lading Vervangen tapgat Waarde tijdsverlies bij tapgatwissel Keuze convertor Éénconvertorwerking Tweeconvertorwerking De convertor als bottleneck Keuze tapgatwissel Ideale duur voor tapgatwissel Beschrijving tapgatwissel Nulmeting Automatische registratie van de duur Principe Macroscopische analyse Microscopische analyse Literatuurstudie SMED Shigeo Shingo A revolution in manufacturing: the SMED system Ontstaan van SMED Basisstappen van SMED Onderliggende principes van SMED Poka-yoke Bottleneck Vergelijking met ArcelorMittal Fos-sur-Mer Vergelijking met Tata IJmuiden Opsplitsen interne en externe activiteiten Inleiding Registreren interne en externe activiteiten Borgen van externe activiteiten via checklist Converteren intern naar extern Laitier ruimen met drummer Plaatsen tapgatset Stroomlijnen van de activiteiten Tapgatboormachine Boorkop (66 storingen) v

8 Rijbeweging (29 storingen) Verlichting (9 storingen) Hydrauliek en servosturing (8 storingen) Perslucht (8 storingen) Draaikoppeling (4 storingen) Guniteermachine Persluchtaansluiting guniteermachine Elektrische aansluiting guniteermachine Resultaten Inkorten duur tapgatwissel Ploeg C Rapporten Acties na vervangen tapgat Checklist voor vervangen tapgat Uitbreiding op SMED analyse Onderzoek ploegafhankelijkheid Tapgatset Preventief vervangen tapgat Conclusie Bijlagen Bijlage: Programma s voor automatisch bepalen duur tapgatwissel Tijd_berekenen_fase.m functie_pieken_wegfilteren.m Bijlage: Tapgatboormachine Bijlage: Acties na vervangen tapgat Bijlage: Checklist voor vervangen tapgat vi

9 Gebruikte afkortingen Afkorting Omschrijving AMG ArcelorMittal Gent BIR Bedrijfskundig Ingenieur BOF Basic Oxygen Furnace (Engelse benaming voor convertor) CV Convertor HMI Human-Machine Interface IAM Industriële Automatisatie en Modellen (afdeling binnen AMG) IED Inside Exchange of Die LD Linz-Donawitz (Proces waarbij vloeibaar ruwijzer wordt omgezet tot vloeibaar staal) OED Outside Exchange of Die PDC Proces-Data-acquisitie Centrum (PLC logging systeem ontwikkeld door AMG) PLC Programmable Logic Controller PRC Procescomputer SMED Single-Minute Exchange of Die STL Staalfabriek (afdeling binnen AMG) YTD Year-to-date (alle gegevens van het lopende jaar sinds 1 januari) Definities Begrip Omschrijving Aanbering Staalresten die achterblijven door het stollen van staal (ongewenst) Bek Opening bovenaan de convertor Borgen Vastleggen, zowel letterlijk (borgen van een beweging) als figuurlijk (borgen van een werkwijze) Campagne Duur dat de vuurvaste wand van de convertor meegaat (ongeveer 3000 ladingen) Convertor Kuip waarin vloeibaar ruwijzer wordt omgezet tot vloeibaar staal Drummer Stootbaar die opgehoffen wordt met hefvork om Laitier weg te duwen Guniteren Opspuiten van de convertor met beton dat bestand is tegen vloeibaar staal Intercampagne Periode tussen 2 campagnes (voor het hermetselen van de vuurvaste wand van de convertor) Laitier Verpulverd hoogovenslak dat gebruikt wordt om de convertordeuren af te dichten Lading Hoeveelheid staal die per keer in de convertor behandeld wordt Slak Onzuiverheden (vast/vloeibaar) die bovenop het staal drijven Tapgat Gat in convertorwand waardoor vloeibaar staal wordt afgegoten Thermiek Thermische beveiliging, vaak gebruikt bij motoren, om overbelasting te voorkomen Wieger Soort bulldozer waarmee aanbering kan weggeschraapt worden vii

10 Lijst figuren Figuur 1: Inplantingsplan ArcelorMittal Gent... 1 Figuur 2: Productieschema ArcelorMittal Gent... 2 Figuur 3: Hoeken van CV2 en CV3 tijdens tweeconvertorwerking... 3 Figuur 4: Uitgesleten tapgat voor wissel en nieuw tapgat na wissel... 4 Figuur 5: Kost voor stilstand van de convertor... 6 Figuur 6: Meldingensysteem waarin operator tapgatwissel ingeeft... 7 Figuur 7: Histogram van de tapgatwisselduur ingegeven door operator in 2012 (0 = geen ingave)... 8 Figuur 8: Eerste inschatting van winst door tapgatwissel 10 % in te korten... 8 Figuur 9: Eerste inschatting van winst door tapgatleeftijd 10 % te verlengen... 8 Figuur 10: Ideale duur voor tapgatwissel bij tweeconvertorwerking... 9 Figuur 11: Voorbeeld automatisch bepalen tijden Figuur 12: Duur tapgatwissel bepaald met objectieve registratie (1 juli maart 2013) Figuur 13: Significantieanalyse verschil in duur tussen de ploegen (1 juli maart 2013) Figuur 14: Significantieanalyse verschil in duur tussen de convertoren (1 juli maart 2013) Figuur 15: Automatisch bepalen kortste fasen voor tapgatwissels (1 juli december 2012) Figuur 16: Standaardiseren op functie van de matrijzen van een pers [figuur 4-4 p43] Figuur 17: Beperken van de tijd om een moer te bevestigen [figuur 5-4 p58] Figuur 18: Beperken van de tijd om verschillende modellen te positioneren [figuur 5-21 p85] Figuur 19: Checklist die gebruikt wordt bij ArcelorMittal Fos-sur-Mer Figuur 20: Gewenste situatie bij Tata IJmuiden Figuur 21: Evolutie van de duur van de gemiddelde tapgatwissel bij Tata IJmuiden Figuur 22: Lijst van alle activiteiten van een tapgatwissel (14/01/2013) Figuur 23: Checklist voor opvolgen tapgatwissel Figuur 24: Laitier ruimen met drummer Figuur 25: Wegzwenken van boorkop voor plaatsen tapgatset met pendel Figuur 26: Storingen tapgatboormachine 1 januari april Figuur 27: Boorkop bekleed met Castolin Cutter 8888 na 1 (links) en na 2 (rechts) boringen Figuur 28: Mesjes op boorkop vervaardigd uit hardmetaal na 1 (links) en na 2 (rechts) boringen Figuur 29: Why-why analyse voor problemen met de rijbeweging van de tapgatboormachine Figuur 30: Heraanleg vloer tussen convertoren Figuur 31: Interventies depannageploegen ivm draaikoppeling Figuur 32: Aansluitingen voor opspuiten convertor Figuur 33: Bovenaanzicht met tapgatboormachine in garagepositie Figuur 34: Stekker voor elektrische aansluiting guniteermachine Figuur 35: Duur tapgatwissel voor en na invoeren checklist Figuur 36: Evolutie duur tapgatwissel ploeg C (01/07/ /05/2013) Figuur 37: Evolutie duur tapgatwissel ploeg C zonder uitschieter (01/07/ /05/2013) Figuur 38: Inhoud nieuwe dataset met relevante data van het tapgat Figuur 39: Dagrapport voor lijnverantwoordelijke productie Figuur 40: Evolutie duur tapgatwissel YTD - automatische registratie Figuur 41: Evolutie duur tapgatwissel YTD - ingave operator Figuur 42: Leeftijd van het tapgat op het moment van vervangen (1 juli mei 2013) Figuur 43: Voorbeeld van een situatie waarbij een preventieve tapgatwissel interessant is Figuur 44: Zijaanzicht van de tapgatboormachine Figuur 45: Bovenaanzicht van de tapgatboormachine viii

11 1. Inleiding 1.1. ArcelorMittal Gent ArcelorMittal Gent (AMG), ook gekend onder de oude naam Sidmar, maakt deel uit van de wereldwijde groep ArcelorMittal. AMG is een maritiem geïntegreerd staalbedrijf waarvan het productiegamma uitsluitend gericht is op de fabricage van vlakke producten. Figuur 1: Inplantingsplan ArcelorMittal Gent Ik werk voor Industriële Automatisatie en Modellen (IAM), een ondersteunende afdeling binnen AMG die sturing (PLC), visualisatie (HMI) en procescomputer (PRC) implementeert in de productieafdelingen. Ik werk uitsluitend voor de productieafdeling Staalfabriek (STL - 1.2). ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 1 van 52

12 1.2. Staalfabriek De belangrijkste productiestappen van de staalfabriek zijn: In de convertor ( 1.3) wordt vloeibaar ruwijzer uit de hoogovens gemengd met schroot en de onzuiverheden worden geoxideerd door het blazen van zuivere zuurstof via een lans. Hierdoor daalt ook het koolstofgehalte. De output noemt met staal. Daarna wordt het vloeibare staal gelegeerd en gezuiverd in de panmetallurgie en de vacuümontgasser. Ten slotte wordt het vloeibare staal gegoten in plakken (= slabs) in de continu-gieterijen. Figuur 2: Productieschema ArcelorMittal Gent ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 2 van 52

13 1.3. Convertorproces verloop van een lading De staalfabriek van AMG heeft 2 convertoren (CV2 en CV3). Aan de hand van de hoeken (Figuur 3) zijn de verschillende stappen duidelijk zichtbaar. Bij 0 staat de convertor recht. Figuur 3: Hoeken van CV2 en CV3 tijdens tweeconvertorwerking Om de convertor te laden, wordt de convertor op ongeveer -50 gepositioneerd. Op deze manier staat zijn bek naar de loopkranen gericht. Eerst wordt schroot geladen (grofweg 20% van het gewicht), nadien vloeibaar ruwijzer (grofweg 80% van het gewicht). Op dit mengsel van schroot en vloeibaar ruwijzer wordt zuurstof geblazen. Door zuurstof te blazen, oxideert alle koolstof tot CO/CO 2. Dit is een exotherme reactie waardoor het schroot ingesmolten wordt. Vanaf nu spreekt men over staal: staal heeft een lager koolstofgehalte (< 1.9%) dan ruwijzer. Tijdens deze stap worden ook toeslagstoffen toegevoegd (grof legeren) om de gewenste staalnuance te verkrijgen. Alle onzuiverheden oxideren: de gassen worden afgezogen en de vaste deeltjes drijven naar het oppervlak aangezien deze lichter zijn dan staal. Deze toplaag noemt men slak. Het staal wordt afgegoten in een staalpan via een tapgat ( 1.4) in de zijkant van de convertorkuip. Op deze manier wordt een minimale hoeveelheid slak meegegoten. Het slak wordt afgegoten in een slakkenkuip via de bek van de convertor door de convertor helemaal ondersteboven (-180 ) te draaien. Hierdoor is men zeker dat de convertor leeg is voor de volgende lading. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 3 van 52

14 1.4. Vervangen tapgat Zoals beschreven in 1.3, wordt het staal uit de convertor afgegoten via het tapgat. Elke lading erodeert het tapgat een beetje. Daarom moet het tapgat op geregelde tijdstippen gewisseld worden. In Figuur 4 is links een uitgesleten tapgat en rechts een nieuw tapgat te zien. Figuur 4: Uitgesleten tapgat voor wissel en nieuw tapgat na wissel ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 4 van 52

15 2. Waarde tijdsverlies bij tapgatwissel In 2.1 wordt verantwoord waarom ik de convertor gekozen heb als installatie om te verbeteren. In 2.2 wordt verantwoord waarom ik het tapgat als proces gekozen heb om te verbeteren Keuze convertor Éénconvertorwerking De binnenkant van de convertor is bekleed met vuurvaste stenen. Deze slijten af gedurende ongeveer 3000 ladingen, dit noemt men een campagne. Tussen 2 campagnes wordt de vuurvaste bekleding van de convertor hermetst, deze periode noemt men een intercampagne. Een intercampagne duurt ongeveer 14 dagen en gedurende deze periode wordt met 1 convertor gewerkt Tweeconvertorwerking Wanneer beide convertoren in dienst zijn, dan spreekt men over tweeconvertorwerking. Er worden dan uiteraard meer ladingen geproduceerd dan bij éénconvertorwerking. Toch zijn er enkele beperkingen waardoor de output van de staalfabriek bij tweeconvertorwerking niet dubbel zo groot is als bij éénconvertorwerking: Aangezien de schrootkraan en de ruwijzerkraan op hetzelfde spoor rijden voor beide convertoren, is de eerste beperking dat beide convertoren nooit gelijktijdig geladen kunnen worden. De tweede beperking is dat niet gelijktijdig in beide convertoren kan geblazen worden, aangezien de aanvoer van zuurstof beperkt is. Daarom spreekt men bij tweeconvertorwerking van alternerend blazen. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 5 van 52

16 De convertor als bottleneck De hoogovens werken tegen een vaste cadans. Dit betekent dat de aanvoer van vloeibaar ruwijzer nagenoeg constant is. Hierdoor leidt elke stilstand van een convertor onmiddellijk tot ladingsverlies: het vloeibare ruwijzer wordt in een speciale zone uitgekipt zodat het stolt. Dit is het energieverlies. Bovendien kan de staalfabriek dit verlies nooit meer goedmaken. Het vaste (gestolde) ruwijzer wordt immers ingezet in de plaats van schroot, omdat er vloeibaar ruwijzer nodig is om voldoende energie te hebben om te smelten. Dit is het productieverlies. Aangezien de site van AMG vol belast is, mag de convertor dus op elk moment als bottleneck beschouwd worden. Er wordt algemeen aangenomen (gemiddelde over de jaren heen over de verschillende sites) dat het energieverlies en het productieverlies samen 100 /ton bedragen. Op basis van de productiecijfers van 2012 kan hieruit de kost van convertorstilstand berekend worden (Figuur 5). Productiecijfers 2012 Ladingen Ladingsgewicht Dagen Jaarproductie [#/d] [ton/#] [d/j] [ton/j] 1CV werking CV werking Ladingsverlies door stilstand bij 2CV werking Productieverlies door stilstand bij 2CV werking Meerwaarde productie Kost voor stilstand bij 2CV werking Kost voor stilstand bij 2CV werking [#/d] 13 [ton/dag] 3900 [ /ton] 100 [ /dag] [ /min] 271 Ladingsverlies door stilstand bij 1CV werking Productieverlies door stilstand bij 1CV werking Meerwaarde productie Kost voor stilstand bij 1CV werking Kost voor stilstand bij 1CV werking [#/d] 33 [ton/dag] 9900 [ /ton] 100 [ /dag] [ /min] 688 Figuur 5: Kost voor stilstand van de convertor ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 6 van 52

17 2.2. Keuze tapgatwissel Zoals beschreven in 1.4 moet het tapgat op regelmatige tijdstippen vervangen worden. Aangezien een tapgatwissel stilstand veroorzaakt bij de convertor, kunnen veel kosten gespaard worden door het inkorten van de duur van een tapgatwissel. In deze paragraaf wordt een inschatting gemaakt van die potentiële besparing, in 2.4 wordt de tapgatwissel zelf besproken. De operator moet elke tapgatwissel ingeven in het meldingensysteem (Figuur 6). Dit geeft een eerste indicatie over het aantal wissels en de duur ervan (Figuur 7). Figuur 6: Meldingensysteem waarin operator tapgatwissel ingeeft ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 7 van 52

18 Figuur 7: Histogram van de tapgatwisselduur ingegeven door operator in 2012 (0 = geen ingave) Volgens deze ruwe cijfers (Figuur 7) is er 249 keer een tapgat gewisseld met een duur van gemiddeld 40.4 minuten. Hieronder wordt een eerste inschatting gemaakt van de winst die gemaakt wordt door een tapgatwissel 10 % in te korten (Figuur 8) en door de tapgatleeftijd 10 % te verlengen (Figuur 9). Aantal tapgatwissels Gemiddelde leeftijd tapgat Productiecijfers 2012 (duur tapgatwissel 10 % inkorten) [#t/j] 249 [#l/#t] 64 Ladingen Tapgatwissels Inkorten Kost stilstand Winst inkorten [#l/j] [#t/j] [min/#t] [ /min] [ /j] 1CV werking CV werking Figuur 8: Eerste inschatting van winst door tapgatwissel 10 % in te korten Productiecijfers 2012 (leeftijd tapgat 10 % verlengen) Gemiddelde duur vervangen tapgat (ingegeven door operator) Gemiddelde leeftijd tapgat [min/#t] [#l/#t] 70 Leeftijd = 64 Leeftijd = 70 Tijdswinst Kost stilstand Winst inkorten [#t/j] [#t/j] [min/j] [ /min] [ /j] 1CV werking CV werking Figuur 9: Eerste inschatting van winst door tapgatleeftijd 10 % te verlengen Hieruit blijkt dat beide strategieën een vergelijkbare winst opleveren. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 8 van 52

19 2.3. Ideale duur voor tapgatwissel Bij tweeconvertorwerking, mag er niet gelijktijdig geladen worden en niet gelijktijdig geblazen worden (zie 2.1.2). Om tijd de maken voor een tapgatwissel, worden 2 ladingen na elkaar op de andere convertor geproduceerd. De tijd die dan beschikbaar is, bedraagt 35 minuten (Figuur 10). Om deze cadans niet te verstoren, moet de tapgatwissel korter zijn dan 35 minuten. CV2 6 min 17 min 6 min 3 min 6 min 17 min 6 min 3 min 6 min 17 min 6 min 3 min CV3 6 min 3 min 6 min 17 min 6 min 3 min 35 min 6 min Laden schroot en ruwijzer Blazen zuurstof Afgieten staal Afgieten slak Vervangen tapgat Figuur 10: Ideale duur voor tapgatwissel bij tweeconvertorwerking ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 9 van 52

20 2.4. Beschrijving tapgatwissel In de eerste stap van de SMED analyse (zie 4), komen de verschillende stappen meer in detail aan bod. In deze paragraaf worden de belangrijkste stappen overlopen. Het oude tapgat wordt vrijgebrand met zuurstof. Dit zorgt er voor dat er geen staalresten achterblijven, die de boorkop zouden beschadigen. De hefvork neemt een drummer (stootbaar) om de laitier (soort zand) door de deur naar beneden te duwen. De laitier dient als afdichting van de deuren (poorten die zijdelings openschuiven) zodat er tijdens het afgieten geen staal door de deuren komt. Opdat de tapgatboormachine zich zou kunnen klemmen aan de gietplaat, moet de gietplaat vrij van aanbering zijn. Daarom wordt de gietplaat gekuist met een Wieger. De tapgatboormachine wordt voor de convertor geplaatst en vastgeklemd aan de gietplaat. Dan kan het boren starten. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 10 van 52

21 Na het boren van het tapgat wordt het gat uitgeblazen met perslucht om alle restanten van het boren weg te blazen. De hefvork plaatst de nieuwe tapgatset in dit gat. Met de hefvork wordt een kooi geplaatst. Vanuit deze kooi wordt de guniteerplaat op de gietplaat langs de buitenzijde vastgezet. Dit zorgt voor afdichting tijdens het opspuiten. Het tapgat wordt van binnenuit opgespoten. Dit noemt men guniteren. Ten slotte wordt de kooi terug voor de convertor geplaatst om de guniteerplaat te verwijderen. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 11 van 52

22 2.5. Nulmeting Automatische registratie van de duur Principe In 2.2 werd een eerste inschatting gemaakt van de duur van de tapgatwissel op basis van de ingave van de operator in het meldingensysteem. Om de duur objectief te evalueren, is er nood aan een automatische registratie. AMG beschikt over een logging systeem (PDC = Proces-Data-acquisitie Centrum) waarin de belangrijkste PLC signalen over lange tijd worden bijgehouden. In het kader van deze masterproef werd een programma ontwikkeld in MATLAB voor de automatische registratie van de duur van de tapgatwissel. Op basis van de hoek van de convertor (Figuur 11 - rood) en de positie van de deuren (Figuur 11 - groen), kan de duur van de verschillende fasen (Figuur 11 - magenta) bepaald worden (zie programma bijlage 1). Figuur 11: Voorbeeld automatisch bepalen tijden De betekenis van de verschillende fasen is hierbij: a) Start vanaf -170 en convertor positioneren op ongeveer -115 b) Gietplaat kuisen met Wieger c) Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen d) Boren tapgat, plaatsen tapgat, plaatsen guniteerplaat en deuren sluiten e) Convertor positioneren op ongeveer 104 f) Tapgat opspuiten en laten drogen g) Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen h) Guniteerplaat verwijderen en deuren sluiten ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 12 van 52

23 Macroscopische analyse Figuur 12 geeft een samenvatting van de totale duur van de tapgatwissels, bepaald met de automatische (objectieve) registratie. Hieruit blijkt dat de tapgatwissel gemiddeld 52.2 minuten duurt (in vergelijking met de 40.4 minuten die de operatoren zelf ingeven, zie 2.2). Tapgatwissel Totaal Ploeg A Ploeg B Ploeg C Ploeg D 2 ploegen CV2 CV3 Aantal [-] Gemiddelde [min] Spreiding [min] Figuur 12: Duur tapgatwissel bepaald met objectieve registratie (1 juli maart 2013) Een belangrijke vaststelling is dat er een groot verschil is tussen de ploegen, zowel in aantal als in gemiddelde duur. In uitzonderlijke gevallen loopt de tapgatwissel over 2 ploegen (meestal door een grote storing). Met behulp van de t-toets kan aangetoond worden dat ploeg C er significant langer over doet (met een significantie van 5%). p-waarde Ploeg B Ploeg C Ploeg D Ploeg A 19% 0% 45% Ploeg B 2% 19% Ploeg C 0% Figuur 13: Significantieanalyse verschil in duur tussen de ploegen (1 juli maart 2013) Het verschil tussen de convertoren is niet significant (met een significantie van 5%). p-waarde CV3 CV2 24% Figuur 14: Significantieanalyse verschil in duur tussen de convertoren (1 juli maart 2013) Microscopische analyse Met de automatische registratie, wordt niet alleen de totale duur bepaald, maar ook telkens de duur van de verschillende fasen. Voor elke fase is de kortste tijd bepaald (Figuur 15). Hieruit blijkt dat de snelste tapgatwissel (25.2 minuten) maar half zo lang duurt als het gemiddelde (52.6 minuten). Hieruit blijkt ook dat het theoretisch mogelijk is om een tapgat te vervangen op 18.9 minuten, door de kortste tijd van elke fase te combineren. Fase a (Positioneren) Fase b (Wieger) Fase c (Positioneren) Fase d (boren + guniteerplaat) Fase e (Positioneren) Fase f (spuiten) Fase g (Positioneren) Fase h (guniteerplaat) Huidige ondergrens Gemiddelde Figuur 15: Automatisch bepalen kortste fasen voor tapgatwissels (1 juli december 2012) Totaal ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 13 van 52

24 3. Literatuurstudie SMED 3.1. Shigeo Shingo A revolution in manufacturing: the SMED system ISBN Ontstaan van SMED Het begon in 1950 toen Shigeo Shingo een verbeterstudie van een omstelling van een pers ( die ) moest maken voor Toyo Kogyo s Mazda plant in Hiroshima. Toen realiseerde hij zich dat er 2 soorten activiteiten zijn: interne activiteiten (= online = IED) waarbij de installatie gestopt moet zijn en externe activiteiten (= offline = OED) die uitgevoerd kunnen worden terwijl de machine draait. Door bewust dit onderscheid te maken en door te zorgen dat de externe activiteiten worden uitgevoerd op het moment dat de installatie draait, blijkt uit talloze voorbeelden dat hiermee een aanzienlijke tijdsbesparing gerealiseerd kan worden. In 1957, bij een opdracht voor Mitsubishi Hevay Industies in Hiroshima, was het Shigeo Shingo opgevallen dat het markeren van de motorblok op de werkbank een groot deel van de omsteltijd in beslag nam. Daarom werd beslist een tweede werkbank aan te schaffen, waarop de markering kan aangebracht worden terwijl de andere werkbank in de installatie aan het produceren is. Bij de omstelling volstond het dan om de werkbanken te wisselen, wat veel sneller ging dan het aanbrengen van de markeringen. Dit resulteerde in een drastische vermindering van de omsteltijd. Shigeo Shingo beklaagt het zich nu nog altijd dat hij toen het belang van dit concept niet heeft ingezien, namelijk het converteren van interne naar externe activiteiten. Eind de jaren 60 was een delegatie van Toyota op bezoek in een Volkswagenfabriek. Daar hadden ze de gelegenheid om een omstelling van een pers bij te wonen. Dit bleek bij Volkswagen slechts 2u te duren, terwijl een gelijkaardige omstelling bij Toyota 4u duurde. Daarop werd Shigeo Shingo aangesteld om dit te verbeteren, zodat de omstelling nog maar 1u30 duurde. Toen dit resultaat aan Mr Toyoda werd voorgesteld, zei hij dat het resultaat onvoldoende was en dat een omstelling van een 1000-ton pers mogelijk zou moeten zijn in 3 minuten ( single digit ). Pas op dit moment realiseerde Shigeo Shingo zich dat dit enkel haalbaar was door interne activiteiten te converteren naar externe activiteiten. Na 3 maanden was het doel bereikt! De geboorte van SMED, Single- Minute Exchange of Die was een feit Basisstappen van SMED In essentie bestaat SMED uit volgende stappen: 1. Opsplitsen van interne en externe activiteiten. 2. Converteren van interne naar externe activiteiten. 3. Stroomlijnen van de (interne én externe) activiteiten. Dit betekent het vereenvoudigen en dus inkorten van de activiteiten. Stap 2 en 3 kunnen vaak gelijktijdig uitgevoerd worden. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 14 van 52

25 Onderliggende principes van SMED Om de basisstappen van SMED goed te kunnen uitvoeren is het belangrijk te observeren van op de werkvloer (gemba). Vaak is het ook nodig de stappen verschillende keren te itereren. Een checklist is een handig hulpmiddel om zeker te zijn dat alle externe activiteiten gebeuren wanneer de installatie in dienst is. Hierbij dient extra aandacht besteed te worden aan het transport. Om het tijdsverlies te vermijden bij het zoeken van het gepaste materiaal (moeren, bouten, schroevendraaier, ) is het nuttig om te standaardiseren. Een eerste manier is standaardiseren op vorm waarbij alle onderdelen dezelfde afmetingen krijgen. Dit heeft echter tot gevolg dat alle onderdelen gestandaardiseerd moeten worden op maat van het grootste onderdeel, waardoor dit leidt tot zwaar overgedimensioneerde machines. Een betere manier is om te standaardiseren op functie (Figuur 16): alleen de onderdelen die van belang zijn bij de omstelling, worden gestandaardiseerd. Dit leidt slechts tot een beperkte meerkost. Pers met matrijzen van verschillende grootte Om de matrijzen van verschillende grootte in te bouwen in een pers, zijn er 3 mogelijkheden: 1. Hoogte van de pers aanpassen. Dit is de traditionele manier die leidt tot grote omsteltijden. 2. Elke matrijs even groot maken (standaardiseren op vorm). Dit leidt tot te grote en dus te dure matrijzen. 3. Standaardiseren op functie door gebruik te maken van vulplaten (Figuur 16). Figuur 16: Standaardiseren op functie van de matrijzen van een pers [figuur 4-4 p43] Verder wordt in het boek veel aandacht besteed aan het stroomlijnen van bevestigingen. Hoewel dit minder van toepassing is in deze masterproef, is het interessant om één voorbeeld te geven om de achterliggende gedachte te schetsen. Het basisidee is dat bij het vastdraaien van een moer enkel de laatste draai zorgt voor bevestiging en bij het losmaken van een moer enkel de eerste draai zorgt voor ontkoppeling. Alle andere bewegingen zijn verspilling omdat de moer te lang is. Een mogelijk oplossing is weergegeven in Figuur 17. Hierbij worden de draad van de moer en de bout gedeeltelijk verwijderd, zodat de bout en de moer in elkaar schuiven. De bevestiging wordt gerealiseerd door de bout of moer over 60 te draaien. Indien dit nodig is voor de toepassing, kunnen dikkere moeren gebruikt worden om voldoende wrijving te bekomen. Figuur 17: Beperken van de tijd om een moer te bevestigen [figuur 5-4 p58] ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 15 van 52

26 Ook om te positioneren bestaan er verschillende technieken. Wanneer er bijvoorbeeld 4 verschillende types wasmachines in een gerobotiseerde post geassembleerd moeten worden, dan kunnen deze nauwkeurig gepositioneerd worden door in elke hoek een stopper te voorzien die automatisch wisselt afhankelijk van het type wasmachine (Figuur 18). Figuur 18: Beperken van de tijd om verschillende modellen te positioneren [figuur 5-21 p85] De techniek in dit laatste voorbeeld, kan veralgemeend worden in 2 basisregels: 1. Doe instellingen, geen aanpassingen. 2. Wijzig enkel de functie, niet de mechanismen Poka-yoke [bron: Ook Poka-yoke is een principe dat door Shigeo Shingo werd geïntroduceerd in de industrie. Hierbij wordt iets zodanig ontworpen dat het niet mogelijk is om het op een foute manier te gebruiken. Een gekend voorbeeld is de SIM kaart: door de afgeschuinde hoek in kaart en houder kan de SIM kaart slechts op 1 manier geplaatst worden. Poka-yoke wordt vaak vertaald als fool-proof, maar betekent letterlijk mistake-proof. Shingeo Shingo benadrukt dat alle mensen fouten kunnen maken en dat daarom dit principe moet toegepast worden, niet omwille van een gebrek aan kennis of ervaring van de operatoren Bottleneck De bottleneck van een fabriek is die installatie die omwille van zijn gelimiteerde capaciteit de output van de fabriek beperkt. Voor een goed begrip van de bottleneck en het belang voor een productieafdeling, verwijs ik graag naar het boek Eliyahu Goldratt - The Goal (ISBN: ) ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 16 van 52

27 3.4. Vergelijking met ArcelorMittal Fos-sur-Mer In de ArcelorMittal site van Fos-sur-Mer in Frankrijk, is nog geen SMED analyse uitgevoerd, maar wordt wel al gewerkt met een checklist (Figuur 19). Figuur 19: Checklist die gebruikt wordt bij ArcelorMittal Fos-sur-Mer ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 17 van 52

28 3.5. Vergelijking met Tata IJmuiden Bij Tata IJmuiden werd SMED reeds toegepast. Hierbij lag de nadruk vooral op het opsplitsen van interne en externe activiteiten (Figuur 20). Figuur 20: Gewenste situatie bij Tata IJmuiden Figuur 21 geeft de tijdswinst ten gevolge van dit verbeterplan weer. Figuur 21: Evolutie van de duur van de gemiddelde tapgatwissel bij Tata IJmuiden ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 18 van 52

29 4. Opsplitsen interne en externe activiteiten 4.1. Inleiding In werden de basisstappen van een SMED analyse besproken. Deze methode wordt nu toegepast op de tapgatwissel: 1. Opsplitsen van interne en externe activiteiten Converteren van interne naar externe activiteiten Stroomlijnen van de activiteiten Registreren interne en externe activiteiten Om de SMED analyse te starten is het belangrijk om de werken te observeren. Hiervoor werd de tapgatwissel gefilmd. Bij elke activiteit hoort een machine en een start- en stoptijdstip. Het resultaat van deze tijdsregistratie is terug te vinden in Figuur 22. De tapgatwissel duurt in totaal 2762 seconden (46 minuten). De 54 interne activiteiten duren samen 2266 seconden. De 28 externe activiteiten duren samen 496 seconden. Merk op dat bij sommige activiteiten een duur van 0 seconden staat. Dit zijn externe activiteiten die nu reeds gebeuren zonder stilstand te veroorzaken. De grootste verliesposten bij de externe activiteiten zijn 28 (Tapgatboormachine positioneren voor convertor kant afgietzijde), 43 (Hefvork 1 positioneren voor convertor kant afgietzijde) en 47 (Hefvork 2 positioneren kooi voor convertor kant afgietzijde). Het probleem is dat die grote machines (tapgatboormachine en beide hefvorken) moeten manoeuvreren op een beperkte oppervlakte en een beperkte tijd. Hoewel dit theoretisch externe activiteiten zijn (geen stilstand van convertor nodig) is het onmogelijk om bijvoorbeeld de hefvork te positioneren op het moment dat de tapgatboormachine daar nog staat. De oplossing hiervoor is om het boren van het tapgat, het uitblazen van het tapgat en het plaatsen van de tapgatset allemaal met de tapgatboormachine te doen. Hierdoor worden activiteiten 35 tot 45 allemaal onderdeel van de tapgatboormachine. Hoe dit praktisch in zijn werk gaat, wordt verder besproken in 5.2. Los van voorgaande bespreking, zijn er veel problemen met het positioneren van de tapgatboormachine (activiteit 28). Daarom is het belangrijk om de tapgatboormachine op voorhand te testen (dit wordt opgenomen in de checklist 4.3). Bovendien zijn ook de problemen met de rijbeweging aangepakt ( 6.1.2). Een andere vaststelling is dat het wegduwen van de laitier met de drummer (activiteiten 13 tot 23) in andere ploegen wel als een externe activiteit beschouwd wordt, namelijk tijdens het kuisen met de Wieger. Dit wordt verder besproken in ( 5.1). ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 19 van 52

30 Nr Machine Activiteit Uitvoerder Start Stop Duur [s] Intern [#] Extern [#] Intern [s] Extern [s] 1 T&M kar Instellen inbeslagname Ploegbaas 11:52:26 11:52:26 0 X Convertor Positioneren naar 24 1ste CV man 11:52:26 11:53:12 46 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 11:53:12 11:53:17 5 X Uitbranden tapgat 11:53:17 11:54:36 79 X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 11:54:36 11:54:41 5 X Convertor Positioneren naar ste CV man 11:54: 41 11:56:05 84 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 11:56:05 11:56:09 4 X Wieger Afbakenen zone met blauwe lampen Kraandrijver 11:56:09 11:56:09 0 X Wieger Positioneren voor convertor kant laadzijde Kraandrijver 11:56:09 11:56:09 0 X Wieger Kuisen gietplaat Kraandrijver 11:56:09 11:57:31 82 X Wieger Positioneren naar garagepositie Kraandrijver 11:57:31 11:57:31 0 X Wieger Wegnemen blauwe lampen Kraandrijver 11:57:31 11:57:31 0 X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 11:57:31 11:57:49 18 X Convertor Positioneren naar 0 1ste CV man 11:57:49 11:58:13 24 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 11:58:13 11:58:17 4 X Deuren Openen Ploegbaas 11:58:17 11:58:46 29 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 11:58:46 11:58:48 2 X Hefvork 1 Opnemen drummer 2de CV man 11:58:48 11:58:48 0 X Hefvork 1 Positioneren voor convertor kant afgietzijde 2de CV man 11:58:48 11:58:48 0 X Hefvork 1 Vrijmaken zone voor convertor kant afgietzijde 2de CV man 11:58:48 11:59:54 66 X Hefvork 1 Wegzetten drummer 2de CV man 11:59:54 11:59:54 0 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 11:59:54 11:59:58 4 X Deuren Sluiten Ploegbaas 11:59:58 12:00:24 26 X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:00:24 12:00:30 6 X Convertor Positioneren naar 24 1ste CV man 12:00:30 12:00:51 21 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:00:51 12:01:12 21 X Deuren Openen Ploegbaas 12:01:12 12:01:45 33 X Tapgatboormachine Positioneren voor convertor kant afgietzijde 1ste CV man 12:01:45 12:05: X Tapgatboormachine Klemmen aan convertor 1ste CV man 12:05:15 12:05:42 27 X Deuren Sluiten tot tegen tapgatboormachine Ploegbaas 12:05:42 12:06:18 36 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:06:18 12:06:22 4 X Tapgatboormachine Boren tapgat 1ste CV man 12:06:22 12:11: X Tapgatboormachine Loskoppelen van convertor 1ste CV man 12:11:02 12:11:31 29 X Tapgatboormachine Positioneren naar garagepositie 1ste CV man 12:11:31 12:11:31 0 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:11:31 12:11:39 8 X Deuren 15 cm openen Ploegbaas 12:11:39 12:11:51 12 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:11:51 12:11:56 5 X Uitblazen tapgat met perslucht 12:11:56 12:12:24 28 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:12:24 12:12:30 6 X Deuren Openen Ploegbaas 12:12:30 12:12:42 12 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:12:42 12:12:46 4 X Hefvork 1 Opnemen tapgatset 2de CV man 12:12:46 12:12:46 0 X Hefvork 1 Positioneren voor convertor kant afgietzijde 2de CV man 12:12:46 12:15: X Hefvork 1 Plaatsen tapgatset 2de CV man 12:15:03 12:17: X Hefvork 1 Wegzetten van houder voor tapgatset 2de CV man 12:17:11 12:17:11 0 X Hefvork 2 Opnemen kooi 1ste CV man 12:17:11 12:17:11 0 X Hefvork 2 Positioneren kooi voor convertor kant afgietzijde 1ste CV man 12:17:11 12:17:36 25 X Hefvork 2 Positioneren kooi tegen convertor kant afgietzijde 1ste CV man 12:17:36 12:18:04 28 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:18:04 12:18:10 6 X Deuren Openen en sluiten tot tegen kooi Ploegbaas 12:18:10 12:18:22 12 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:18:22 12:18:26 4 X Plaatsen guniteerplaat 12:18:26 12:19:04 38 X Hefvork 2 Positioneren kooi naar wachtpositie 1ste CV man 12:19:04 12:19:04 0 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:19:04 12:19:08 4 X Deuren Sluiten Ploegbaas 12:19:08 12:20:14 66 X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:20:14 12:20:32 18 X Convertor Positioneren naar 104 1ste CV man 12:20: 32 12:21:19 47 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:21:19 12:21:32 13 X Guniteerbuis Plaatsen voor convertor kant afgietzijde 1ste en 2de CV man 12:21:32 12:21:32 0 X Guniteerbuis Aansluiten water en darm guniteermachine 1ste en 2de CV man 12:21:32 12:21:32 0 X Deuren 15 cm openen Ploegbaas 12:21:32 12:21:54 22 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:21:54 12:21:59 5 X Guniteerbuis Opspuiten zone rond tapgat 1ste en 2de CV man 12:21:59 12:28: X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:28:46 12:28:46 0 X Deuren Sluiten Ploegbaas 12:28:46 12:28:46 0 X Guniteerbuis Wegzetten 1ste en 2de CV man 12:28:46 12:28:46 0 X Drogen spuitmassa 12:28:46 12:35: X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:35:52 12:35:56 4 X Convertor Positioneren naar 24 1ste CV man 12:35:56 12:36:15 19 X Convertor Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:36:15 12:36:32 17 X Deuren Openen Ploegbaas 12:36:32 12:36:32 0 X Hefvork 2 Positioneren kooi voor convertor kant afgietzijde 1ste CV man 12:36:32 12:36:32 0 X Hefvork 2 Positioneren kooi tegen convertor kant afgietzijde 1ste CV man 12:36:32 12:36:40 8 X Deuren Sluiten tot tegen kooi Ploegbaas 12:36:40 12:36:50 10 X Deuren Instellen inbeslagname Ploegbaas 12:36:50 12:36:54 4 X Wegnemen guniteerplaat 12:36:54 12:37:19 25 X Hefvork 2 Positioneren kooi naar garagepositie 1ste CV man 12:37:19 12:37:19 0 X Deuren Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:37:19 12:37:22 3 X Deuren Sluiten Ploegbaas 12:37:22 12:37:59 37 X Convertor Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:37:59 12:38:05 6 X Convertor Positioneren voor laden schroot 1ste CV man 12:38:05 12:38:28 23 X T&M kar Opheffen inbeslagname Ploegbaas 12:38:28 12:38:28 0 X Figuur 22: Lijst van alle activiteiten van een tapgatwissel (14/01/2013) ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 20 van 52

31 4.3. Borgen van externe activiteiten via checklist Het belangrijkste is dat alle machines in orde zijn en klaar staan voor aanvang van de tapgatwissel. Daarom bestaat het eerste deel van de checklist uit de voorbereidingen. Ik heb bewust gekozen om deze lijst tot de essentie te beperken: het moet op 1 bladzijde passen en duidelijk leesbaar zijn, anders is de kans groot dat de operatoren de motivatie verliezen om het elke keer in te vullen. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 21 van 52

32 Tijdens de tapgatwissel moeten de tijdstippen van de verschillende stappen genoteerd worden, samen met de oorzaak van de vertraging (indien van toepassing). Na de tapgatwissel moet de operator het resultaat evalueren. Ook hier is de lijst beperkt tot 1 bladzijde. Figuur 23: Checklist voor opvolgen tapgatwissel ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 22 van 52

33 5. Converteren intern naar extern 5.1. Laitier ruimen met drummer Tijdens het blaasproces ( 1.3) spat er soms staal op de lans en in de schouw. Na afkoelen kan deze aanbering op een willekeurig moment loskomen (men spreekt over lansenbeer en schouwbeer). Als de convertor recht staat, dan valt deze aanbering in de convertor en is er geen gevaar. Als de convertor schuin staat (bijvoorbeeld voor het kuisen van het tapgat met de Wieger), dan bestaat het risico dat een vallende beer door de deuren op de vloer geprojecteerd wordt. In sommige ploegen beschouwt men dit als een onaanvaardbaar risico en zal men daarom enkel laitier ruimen met de convertor recht (waardoor dit een interne activiteit is). In andere ploegen is men van mening dat de hefvork voldoende bescherming biedt en zal men daarom laitier ruimen terwijl de Wieger het tapgat aan het kuisen is (waardoor het een externe activiteit is). Het is duidelijk dat het risico ofwel aanvaardbaar is, ofwel onaanvaardbaar. Dit kan niet afhankelijk zijn van de ploeg. Dit punt is doorgegeven, maar hier is nog geen uitspraak over. Figuur 24: Laitier ruimen met drummer ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 23 van 52

34 5.2. Plaatsen laatsen tapgatset Er gaat veel tijd verloren bij het positioneren van de verschillende machines (zie 4.2). Daarom zou het veel interessanter zijn indien het boren van het tapgat, het uitblazen van het tapgat en het plaatsen laatsen van de tapgatset met dezelfde machine kon gebeuren. De tapgatboormachine is er op voorzien dat de boorkop kan wegzwenken (Figuur 25) waarbij de pendel met de tapgatset voor het geboorde gat geplaatst wordt. In deze pendel zit een buisje om het tapgat met perslucht uit te blazen. Figuur 25: Wegzwenken van boorkop voor plaatsen tapgatset met pendel Door de jaren heen is de tapgatset steeds zwaarder geworden (onder andere door een dikkere bekleding van de convertor). Onder dit gewicht boog de pendel door, waardoor de tapgatset niet mooi gecentreerd reerd voor het geboorde gat kwam. Hierdoor was deze methode in onbruik geraakt en werd het tapgat met een hefvork geplaatst (zie ook 2.4). ). Enerzijds gaat dit gepaard gepa met veel tijdverlies omdat er extra manipulaties met een hefvork zijn. Anderzijds is het eindresultaat sterk afhankelijk van de vaardigheid van de operator om de tapgatset onder de juiste hoek in het gat te duwen. Door de mechaniek van de pendel te verzwaren, verzwaren, staat de tapgatset terug onder de juiste hoek. Hierdoor kan deze methode terug in dienst genomen worden. Uit de testen is gebleken dat de pendel wel nog problemen geeft indien het tapgat conisch geboord is door slijtage van de mesjes. Het succes van an de pendel is dus gekoppeld aan de verbetering van de boorkop ( 6.1.1). ( ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 24 van 52

35 6. Stroomlijnen van de activiteiten Een tapgatwissel is een herstelling en in die zin niet te vergelijken met klassieke omstelling waarbij bepaalde onderdelen anders ingesteld moeten worden tussen 2 productreeksen. Bovendien zijn de gebruikte machines onderhevig aan tal van storingen (zie bijvoorbeeld Figuur 26). Daarom is het stroomlijnen van de activiteiten in dit stadium eerder op te vatten als het verbeteren van de betrouwbaarheid van de gebruikte machines Tapgatboormachine Uit de meldingen van de operatoren (Figuur 6) en uit de checklist ( 4.3) kwam naar voor dat de tapgatboormachine (zie bijlage 2 voor de technische tekeningen) een belangrijke bron van vertraging is. Daarom werd een gedetailleerde analyse gemaakt van de oorzaak van deze vertraging op basis van de rapporten van de depannageploegen over een periode van 28 maanden (Figuur 26) Boorkop Rijbeweging Verlichting Hydrauliek en servosturing Perslucht Draaikoppeling Peerbediening 29 Kabeltrommel en voedingskabel Vetsmering Wateraansluiting Voithkoppeling Vergrendeltap Figuur 26: Storingen tapgatboormachine 1 januari april 2013 In tot worden de belangrijkste storingen onder de loep genomen. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 25 van 52

36 Boorkop (66 storingen) De buitenkant van de mesjes van de boorkop slijten vaak af - bijvoorbeeld door staalresten - waardoor het gat conisch geboord wordt. Dit is niet de bedoeling en heeft tot gevolg dat de tapgatset niet past: men moet dan extra hard duwen om de tapgatset er toch in te krijgen, met als risico dat de tapgatset beschadigd raakt. Om de duurzaamheid van de boorkop te vergroten, zijn enkele testen uitgevoerd. Bij een eerste test worden de mesjes op de boorkop bekleed met een composiet dat wolframcarbide bevat (Castolin Cutter 8888). Door deze behandeling wordt het oppervlak veel ruwer (dit kan geen kwaad) en is er minder slijtage (Figuur 27). Figuur 27: Boorkop bekleed met Castolin Cutter 8888 na 1 (links) en na 2 (rechts) boringen Bij een tweede test worden de mesjes op de boorkop vervaardigd uit hardmetaal (widia). Na een eerste boring is er slechts 1 inkeping, maar na de tweede boring zijn de mesjes op verschillende plaatsen beschadigd (Figuur 28). Figuur 28: Mesjes op boorkop vervaardigd uit hardmetaal na 1 (links) en na 2 (rechts) boringen De testen met de boorkop bekleed met Castolin Cutter 8888 (Figuur 27) gaven het beste resultaat. Daarom zal in de toekomst met deze mesjes gewerkt worden (de bestelling is lopende). ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 26 van 52

37 Rijbeweging (29 storingen) Om de tapgatboormachine te verplaatsen van de garagepositie naar de convertor, is een elektrische aandrijving voorzien. Door de jaren heen is de tapgatboormachine steeds zwaarder geworden. Bovendien zijn er veel putten in de vloer. Om de problemen met de rijbeweging van de tapgatboormachine op te lossen, werd een Why-why analyse opgesteld (Figuur 29). Figuur 29: Why-why analyse voor problemen met de rijbeweging van de tapgatboormachine De motor van 3 kw is vervangen door een motor van 4 kw. Bovendien is de thermiek (thermische beveiliging) vervangen door een type dat minder gevoelig is voor de startstroom van de motor. Tijdens een stilstand van CV2 werd de volledige vloer tussen de convertoren heraangelegd (Figuur 30). Figuur 30: Heraanleg vloer tussen convertoren ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 27 van 52

38 Verlichting (9 storingen) De problemen met de verlichting leiden niet tot vertraging bij het vervangen van het tapgat, maar wel tot oproepen van de depannageploegen. In de fiche van het preventief onderhoud (werkorder voor onderhoudsploegen dat automatisch gegenereerd wordt eenmaal per jaar) is de verlichting van de tapgatboormachine vanaf nu opgenomen Hydrauliek en servosturing (8 storingen) Onderzoek heeft uitgewezen dat het hydraulisch circuit in orde is. De problemen wordt steeds veroorzaakt de hydraulische pomp. Verder onderzoek is lopende om de achterliggende oorzaak te bepalen. De meest waarschijnlijke mogelijkheden zijn: De pomp is te licht De thermiek is te licht De overdrukbeveiliging werkt niet, waardoor de pomp een te grote weerstand ondervindt Perslucht (8 storingen) Deze storingen zijn voornamelijk te wijten aan lekken in de flexibels. Vanaf nu worden alle flexibels preventief vervangen (frequentie afhankelijk van flexibel) Draaikoppeling (4 storingen) Het probleem met de draaikoppeling dateert van maart 2011 (Figuur 31). Sindsdien zijn er geen problemen meer geweest met de draaikoppeling. Tijdstip Omschrijving Categorie 10/03/ :03 Tapgatbopormachine, waterlek aan draaikoppeling opboorstang. verder na te zien door dagploeg Draaikoppeling 10/03/ :19 Tapgatboormachine: draaikoppeling van waterwas losgedraaid terug gemonteerd OK Draaikoppeling 23/03/ :59 Draaikoppeling uit as van konvertorboormachine gekomen. Terug ingedraaid maar zit Draaikoppeling veel te los. Was al eens doorgegeven aan dagploeg, gelieve nog eens te melden. 23/03/ :49 Tapgatboormachine vervangen van draaikoppeling Draaikoppeling Figuur 31: Interventies depannageploegen ivm draaikoppeling ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 28 van 52

39 6.2. Guniteermachine De zone rond het tapgat wordt opgespoten (zie 2.4). Hiervoor wordt een lans in de convertor gebracht. Op deze lans is een aansluiting voor spuitmassa (soort beton) en een aansluiting voor water voorzien. De spuitmassa wordt gemengd in de guniteermachine (vergelijkbaar met een betonmolen) en het transport van de spuitmassa van de guniteermachine naar de lans gebeurt met perslucht. Elektriciteit Guniteer machine Perslucht Water Figuur 32: Aansluitingen voor opspuiten convertor Persluchtaansluiting guniteermachine In de checklist ( 4.3) wordt expliciet gevraagd om de guniteermachine op voorhand te testen. Hierop kwam de reactie dat dit enkel mogelijk was voor CV2. Om de guniteermachine te testen moet er namelijk een flexibel gelegd worden tussen de persluchtaansluiting en de guniteermachine. Bij CV3 kan dit pas op het laatste moment gebeuren omdat de tapgatboormachine moet passeren. Om dit op te lossen, is er een extra aansluiting geplaatst. CV3 Nieuwe aansluiting Guniteer machine Tapgatboor machine CV2 Guniteer machine Persluchtaansluiting Persluchtaansluiting Figuur 33: Bovenaanzicht met tapgatboormachine in garagepositie ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 29 van 52

40 Elektrische aansluiting guniteermachine De guniteermachine zorgt voor het mengen van de spuitmassa. Door de stand van de schoepen is de draairichting belangrijk. Aangezien de schoepen aangedreven worden door een driefasige motor, is de draairichting van de motor/schoepen afhankelijk van de elektrische aansluiting. In totaal zijn er 4 guniteermachines (waarvan er 2 gebruikt worden, 2 zijn reserve) die op verschillende stopcontacten aangesloten kunnen worden (zowel aan CV2 als CV3 zijn er meerdere stopcontacten beschikbaar). Om met deze fasewisseling om te gaan werd de stekker (in het verleden) uitgerust met een mogelijkheid om 2 fasen te wisselen (Figuur 34). Er zijn echter weinig operatoren die hiervan op de hoogte zijn, waardoor de depannageploegen vaak opgeroepen worden voor het wisselen van fasen in de elektrische kast. Bovendien hebben de verschillende machines verschillende stekkers (soms vierpolig, soms vijfpolig), waardoor de verwarring compleet was. Daarom werd beslist om alle guninteermachines uit te rusten met een identieke stekker (vierpolig, zonder omschakelmogelijkheid). Bij CV2 en CV3 wordt telkens 1 stopcontact gemarkeerd als zijnde geschikt om de guniteermachine aan te sluiten. Dit garandeert dat er geen fasewisselingen meer nodig zijn. Figuur 34: Stekker voor elektrische aansluiting guniteermachine ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 30 van 52

41 7. Resultaten 7.1. Inkorten duur tapgatwissel Op 4 maart 2013 werd een checklist ingevoerd om de interne en externe activiteiten op te splitsen. In ploeg A werden sindsdien testen gedaan om de tapgatset te plaatsen met de pendel ipv met de hefvork en dit gaf problemen indien het tapgat conisch geboord was (zie 5.2), waardoor de tapgatset alsnog met de hefvork geplaatst moest worden. Hierdoor heeft de tapgatwissel een aantal keer veel langer geduurd, waardoor ploeg A niet opgenomen is in Figuur 35. Voor invoeren checklist (01/01/ /03/2013) Tapgatwissel Totaal Ploeg B Ploeg C Ploeg D Aantal [-] Gemiddelde [min] Spreiding [min] Na invoeren checklist (04/03/ /05/2013) Tapgatwissel Totaal Ploeg B Ploeg C Ploeg D Aantal [-] Gemiddelde [min] Spreiding [min] Significantieanalyse p-waarde Totaal Ploeg B Ploeg C Ploeg D Voor/na 1% 38% 0% 7% Figuur 35: Duur tapgatwissel voor en na invoeren checklist Uit deze cijfers blijkt dat de duur gemiddeld 7 minuten ingekort is en dat dit een significante verbetering is. Bovendien is ook de spreiding verminderd. Aangezien ploeg B en ploeg D slechts een beperkt aantal tapgatwissels gedaan hebben, is de verbetering in deze ploegen niet significant. Daarom worden enkel de gegevens van ploeg C in detail bestudeerd ( 7.2). ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 31 van 52

42 7.2. Ploeg C Figuur 36 geeft de evolutie van de duur van de tapgatwissel in ploeg C. Hierin is te zien dat er 1 uitschieter is Ploeg C Duur tapgaatwissel [min] Duur Gemiddelde Ladingsnummer Figuur 36: Evolutie duur tapgatwissel ploeg C (01/07/ /05/2013) Figuur 37 geeft dezelfde evolutie, zonder de uitschieter. Ook na het weglaten van deze uitschieter, is er een significante verbetering Ploeg C Duur tapgaatwissel [min] Duur Gemiddelde Ladingsnummer Figuur 37: Evolutie duur tapgatwissel ploeg C zonder uitschieter (01/07/ /05/2013) ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 32 van 52

43 7.3. Rapporten Één van de realisaties van deze masterproef, is de automatische (objectieve) registratie van de tapgatduur. Hiermee is een dataset samengesteld van alle relevante data in verband met het tapgat (Figuur 38). Dit laat toe om een opvolging op lange termijn te doen. Deze dataset zal dagelijks aangevuld worden. Nr Name Format Unit Description 1 nummer Numeric - Nummer 2 lading Numeric - Ladingsnummer 3 lading_operator Numeric - Ladingsnummer 4 maand Numeric - Door grote spreiding is het handig om de gegevens te groeperen per maand (Op basis van tijdstip 1, bijvoorbeeld ) 5 leeftijd Numeric - Tapgat leeftijd op het moment van tapgatwissel 6 cv Numeric - Converter nummer 7 ic Numeric - Intercampagne bezig op de andere convertor (0=nee, 1= ja) 8 uitbraak Numeric - Tapgat uitgebroken samen met vuurvast owv start intercampagne (0=nee, 1= ja) (indien ja => geen echte tapgatwissel => alle volgende velden leeg) 9 duur Numeric min Duur vervangen tapgat bepaald uit PDC (tussen tijdstip 1 en tijdstip 9) 10 duur_operator Numeric min Duur vervangen tapgat bepaald uit PDC (ingegeven in meldingensysteem) 11 ploeg_begin String - Ploeg bij het begin van de tapgatwissel (tijdstip 1) 12 ploeg_einde String - Ploeg bij het begin van de tapgatwissel (tijdstip 9) 13 tijdstip_1 Date - Tijdstip 1: Einde voorgaande lading (-170 ) 14 tijdstip_2 Date - Tijdstip 2: Start kuisen gietplaat met Wieger 15 tijdstip_3 Date - Tijdstip 3: Einde kuisen gietplaat met Wieger 16 tijdstip_4 Date - Tijdstip 4: Start boren tapgat, plaatsen tapgat en plaatsen guniteerplaat 17 tijdstip_5 Date - Tijdstip 5: Einde boren tapgat, plaatsen tapgat en plaatsen guniteerplaat 18 tijdstip_6 Date - Tijdstip 6: Start tapgat opspuiten en laten drogen 19 tijdstip_7 Date - Tijdstip 7: Einde tapgat opspuiten en laten drogen 20 tijdstip_8 Date - Tijdstip 8: Start verwijderen guniteerplaat 21 tijdstip_9 Date - Tijdstip 9: Einde verwijderen guniteerplaat 22 duur_fase_a Numeric sec Fase a: Convertor positioneren op ongeveer -115 (tussen tijdstip 1 en 2) 23 duur_fase_b Numeric sec Fase b: Gietplaat kuisen met Wieger (tussen tijdstip 2 en 3) 24 duur_fase_c Numeric sec Fase c: Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen (tussen tijdstip 3 en 4) 25 duur_fase_d Numeric sec Fase d: Boren tapgat, plaatsen tapgat, plaatsen guniteerplaat en deuren sluiten (tussen tijdstip 4 en 5) 26 duur_fase_e Numeric sec Fase e: Convertor positioneren op ongeveer 104 (tussen tijdstip 5 en 6) 27 duur_fase_f Numeric sec Fase f: Tapgat opspuiten en laten drogen (tussen tijdstip 6 en 7) 28 duur_fase_g Numeric sec Fase g: Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen (tussen tijdstip 7 en 8) 29 duur_fase_h Numeric sec Fase h: Guniteerplaat verwijderen en deuren sluiten (tussen tijdstip 8 en 9) Figuur 38: Inhoud nieuwe dataset met relevante data van het tapgat De productieverantwoordelijk krijgt dagelijks een aantal rapporten. Hier zal ook een overzicht bij komen van de eventuele tapgatwissels van de voorgaande dag (Figuur 39) Datum Tijd Lading CV Leeftijd tapgat CV Duur tapgatwissel Ploeg tijdstip_1 lading leeftijd cv duur ploeg_begin Figuur 39: Dagrapport voor lijnverantwoordelijke productie ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 33 van 52

44 Op intranet komt ook een grafiek met de duur van de tapgatwissel op maandbasis (Figuur 40). Merk op dat hier slechts een beperkte verbetering is door de slechte resultaten van ploeg A ten gevolge van de testen met de pendel Evolutie duur tapgatwissel YTD - automatische registratie [min] Figuur 40: Evolutie duur tapgatwissel YTD - automatische registratie Figuur 41 geeft de evolutie van de duur ingegeven door de operator. Opvallend is dat zowel de evolutie als de duur sterk afwijkt van de werkelijkheid. De vroegere rapportering was dus niet betrouwbaar Evolutie duur tapgatwissel YTD - ingave operator [min] Figuur 41: Evolutie duur tapgatwissel YTD - ingave operator ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 34 van 52

45 7.4. Acties na vervangen tapgat Alle ploegen hebben de instructie gekregen om onmiddellijk na de tapgatwissel al het materiaal klaar te leggen voor de volgende tapgatwissel en alle bewegingen van de tapgatboormachine te testen. Op deze manier kan de tapgatwissel op elk moment gestart worden. Vroeger ging er vaak tijd verloren indien een tapgat vroegtijdig vervangen moest worden. Het werkvoorschrift is toegevoegd als bijlage Checklist voor vervangen tapgat Op het moment dat een tapgatwissel wordt ingepland, moet een checklist doorlopen worden om te controleren of alles nog beschikbaar is (de hefvork wordt bijvoorbeeld ook voor andere werken gebruikt) en of de voorbereiding ( 7.4) correct is uitgevoerd. Deze checklist vervangt de checklist die werd ingevoerd bij stap 1 van de SMED analyse ( 4.3) en is toegevoegd als bijlage 4. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 35 van 52

46 8. Uitbreiding op SMED analyse Normaal dient een SMED analyse om de omsteltijd te reduceren met als doel meer omstellingen te kunnen doen. Dit leidt op zijn beurt tot kleinere voorraden en/of meer variatie in het productgamma. De tapgatwissel is echter niet gelinkt aan een omstelling (tussen productreeksen). De SMED analyse werd hierop toegepast omdat de stilstand die ermee gepaard gaat geld kost. De studie van de tapgatwissel mag zich dus niet beperken tot het inkorten van de tapgatwissel, maar moet ook trachten om het aantal tapgatwissels te beperken Onderzoek ploegafhankelijkheid In Figuur 12 kwam reeds naar voor dat er een groot verschil is in aantal tapgatwissels, afhankelijk van de ploeg. Het is dus interessant om verder uit te zoeken hoe objectief de beoordeling is om een tapgat te vervangen. Indien de ploegen verschillend zouden beoordelen, dan verwachten we een verschillende leeftijd van het tapgat op het moment dat de tapgatwissel uitgevoerd wordt. Er blijkt geen verschil in leeftijd/beoordeling te zijn tussen de verschillende ploegen (Figuur 42). Totaal Ploeg A Ploeg B Ploeg C Ploeg D 2 ploegen CV2 CV3 Aantal [-] Gemiddelde [#l] Spreiding [#l] Figuur 42: Leeftijd van het tapgat op het moment van vervangen (1 juli mei 2013) De enige reden dat ploeg C meer tapgatwissels gedaan heeft, is dat de tapgatleeftijd (70 ladingen = iets minder dan 3 dagen) er voor zorgt dat dit toevallig de ploegkalender volgt: een ploeg heeft eerst de namiddag, dan de voormiddag en dan de nacht Tapgatset Een tapgatset bestaat uit een aantal rollen die aan elkaar gegoten zijn. De voornaamste redenen om een tapgat te vervangen zijn: 1. De buitenste rol brokkelt af 2. De binnenste rol brokkelt af 3. Het tapgat is zodanig uitgesleten dat het staal er te snel uit stroomt Er zijn testen gedaan met monolithische tapgaten, waarbij het tapgat uit 1 blok bestaat. Uit de eerste testen blijkt dat er hierbij veel minder slijtage aan de binnenkant is. Het is echter nog te vroeg om hieruit conclusies te trekken. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 36 van 52

47 8.3. Preventief vervangen tapgat Op dit moment wordt het tapgat enkel vervangen wanneer het versleten is. Van zodra de operator meldt dat het tapgat bijna versleten is, kijkt de planningsman wat het beste moment is om de tapgatwissel uit te voeren. Het zou echter veel interessanter zijn om gebruik te maken van geplande stilstanden (of stilstanden die veroorzaakt worden door storingen op andere installaties). Dit wordt aangetoond met een voorbeeld (Figuur 43). Parameters Gemiddelde leeftijd tapgat [#l] 69.5 Gemiddelde duur tapgatwissel [min] 44.6 Kost voor stilstand [ /min] 271 Kost stilstand tapgatwissel [ ] Kost materiaal tapgatwissel [ ] 2300 Totale kost tapgatwissel [ ] Geplande stilstand Actuele leeftijd tapgat [#l] 52 Geplande stilstand [min] 30 Is het interessant om het tapgat preventief te vervangen? Extra stilstand door tapgat te vervangen [min] 14.6 Kost van extra stilstand door tapgat te vervangen [ ] 3957 Kost van extra materiaal door tapgat te vervangen [ ] 579 Opbrengst doordat volgende tapgatwissel achteruit schuift [ ] 9043 Winst / verlies indien tapgat preventief vervangen wordt bij geplande stilstand [ ] 4507 Figuur 43: Voorbeeld van een situatie waarbij een preventieve tapgatwissel interessant is Op basis van de duur van een geplande stilstand en de tapgatleeftijd op dat moment, kan berekend worden of het interessant is om het tapgat preventief te vervangen. Hierbij wordt in rekening gebracht dat de geplande stilstand langer kan duren. De kost van het materiaal wordt lineair afgeschreven over de levensduur. De opbrengst wordt gerealiseerd doordat de volgende tapgatwissel achteruit schuift. Deze opbrengst staat in verhouding tot het aantal ladingen dat de volgende tapgatwissel achteruit schuift. Deze berekening wordt momenteel geïmplementeerd op de procescomputer. De bedoeling is dat de operator een melding krijgt indien een geplande stilstand interessant is voor een preventieve tapgatwissel. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 37 van 52

48 9. Conclusie Een tapgatwissel zorgt voor stilstand van de convertor. Aangezien de convertor bottleneck is, heeft de duur van de tapgatwissel een grote impact op de productiviteit van de staalfabriek. Om de duur van de tapgatwissel te kunnen opvolgen, is er nood aan een objectief meetsysteem om deze duur te bepalen. Daarom werd een programma ontwikkeld om de duur automatisch te bepalen op basis van logging uit de PLC. Om de duur van de tapgatwissel te verkorten, werd gekozen voor een systematische, gestructureerde aanpak via een SMED analyse. In een eerste stap werden de interne en externe activiteiten opgesplitst. De bedoeling van deze stap is om alle activiteiten die niet rechtstreeks op de convertor gebeuren, te doen op een moment dat de convertor in productie is. Om dit te borgen werd een checklist opgesteld om te controleren dat alle machines in goede staat zijn en dat alle benodigde materiaal beschikbaar is voor aanvang van de stilstand. De tweede en derde stap van de SMED analyse hebben tot doel om de duur van de interne activiteiten te verminderen, hetzij door de activiteit in te korten, hetzij door de activiteit om te zetten naar een externe activiteit. Binnen deze masterproef werden deze stappen quasi uitsluitend gewijd aan het verhogen van de betrouwbaarheid van de verschillende machines. Na het toepassen van de SMED analyse is de duur van een tapgatwissel gemiddeld met 7 minuten ingekort (van 51.6 minuten naar 44.6 minuten). Dit betekent een jaarlijkse besparing van Een SMED analyse vereist vaak meerdere iteraties. Binnen deze masterproef werd slechts één iteratie doorlopen. Het is duidelijk dat er nog verbeterpotentieel is, bijvoorbeeld door het bestuderen van de taakverdeling tijdens de tapgatwissel. De weg van de continue verbetering is ingeslagen. ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 38 van 52

49 Bijlagen 1. Bijlage: Programma s voor automatisch bepalen duur tapgatwissel 1.1. Tijd_berekenen_fase.m % Normale sequentie: % a) Start vanaf -170 en convertor positioneren op ongeveer -115 % b) Gietplaat kuisen met Wieger % c) Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen % d) Boren tapgat, plaatsen tapgat, plaatsen guniteerplaat en deuren sluiten % e) Convertor positioneren op ongeveer 104 % f) Tapgat opspuiten en laten drogen % g) Convertor positioneren op ongeveer 26 en deuren openen % h) Guniteerplaat verwijderen en deuren sluiten % % % % Afbakenen zones % % a b c d e f g h % % % Tijdstip vervangen tapgat ophalen uit meldingensysteem [num,txt,raw] = xlsread('meldingenrapport.xlsx'); rij = size(raw, 1) - 3; % Index matrices initialiseren T = zeros(rij, 4); I1 = zeros(rij, 1); I2 = zeros(rij, 1); I3 = zeros(rij, 1); I4 = zeros(rij, 1); I5 = zeros(rij, 1); I6 = zeros(rij, 1); I7 = zeros(rij, 1); I8 = zeros(rij, 1); I9 = zeros(rij, 1); % Voor elk tijdstip van Meldingen STL de overeenkomstige PDC data ophalen for r = 1:rij % Definitie van de tijdstippen if isnan(raw{r+1,11}) PDC.begin = datenum(raw{r+1,1},'yyyy-mm-dd HH:MM') ; else PDC.begin = datenum(raw{r+1,11},'dd/mm/yyyy HH:MM:SS') - 10/24/60; end if isnan(raw{r+1,12}) PDC.einde = datenum(raw{r+1,2},'yyyy-mm-dd HH:MM') ; else PDC.einde = datenum(raw{r+1,12},'dd/mm/yyyy HH:MM:SS') + 20/24/60; end T(r, 1) = str2num(raw{r+1,3}); T(r, 2) = str2num(raw{r+1,4}); T(r, 3) = PDC.begin; dit tijdstip) % Ladingsnummer % Verloren tijd ingegeven door operator % Referentietijdstip (I1... zijn uitgedrukt in seconden tov % Controle op dubbel ladingsnummer if (r >= 2) if ( T(r, 1) == T(r-1, 1) ) disp(['opgelet: Ladingsnummer komt dubbel voor bij rij ' num2str(r+1)]); end end % Definitie van de variabelen if (~isempty(strfind(raw{r+1, 5}, 'CV2'))) bron = {'PDC-STL-CV_LK\Convertor 2\Hoek CV2 uit metingen met FRABA encoders';... 'PDC-STL-CV_LK\Hydrauliek Doghouse\Deuren CV2\CV2 positie deur kant KANAAL'}; ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 39 van 52

50 T(r, 4) = 2; % Nummer convertor elseif (~isempty(strfind(raw{r+1, 5}, 'CV3'))) bron = {'PDC-STL-CV_LK\Convertor 3\Hoek CV3 uit metingen met FRABA encoders';... 'PDC-STL-CV_LK\Hydrauliek Doghouse\Deuren CV3\Positie deur kant KANAAL (Profibus- Temposonic)'}; T(r, 4) = 3; % Nummer convertor else disp(['opgelet: ongeldig CV-nummer rij ' num2str(r+1)]); T(r, 4) = 0; % Nummer convertor end naam = {'CV_Hoek';... 'CV_Deur'}; % Ophalen van data uit PDC data = pdcread(bron, PDC.begin, PDC.einde, '', naam, 1); n = length(data.cv_hoek); % Convertor op ongeveer 26 en deuren open (Tijdens fase d en h staat data.cv_open op 1, in alle andere gevallen op 0) data.cv_open = 100 * ( (data.cv_hoek > 23) & (data.cv_hoek < 32) & (data.cv_deur > 10) ); data.cv_open = functie_pieken_wegfilteren(data.cv_open, 50, 4, r); I4(r) = find(data.cv_open, 1, 'first'); % Allereerste keer dat de deuren opengaan bij 26 I9(r) = find(data.cv_open, 1, 'last'); % Allerlaatste keer dat de deuren dichtgaan bij 26 % Convertor op ongeveer -120 (Tijdens fase b staat data.cv_wieg op 1, in alle andere gevallen op 0) zoekvenster = min(1500, I4(r)-1); data.cv_bezig = [false(i4(r)-zoekvenster, 1); true(i9(r)-i4(r)+zoekvenster, 1); false(n-i9(r), 1)]; data.cv_wieg = 100 * ( (data.cv_hoek > -130) & (data.cv_hoek < -100) & data.cv_bezig ); data.cv_wieg = functie_pieken_wegfilteren(data.cv_wieg, 30, 2, r); punt_2 = find(data.cv_wieg, 1, 'first'); if ( isempty(punt_2) ) I2(r) = I4(r); voor als ze niet kuisen (zeer kort = enkel inspectie) elseif (punt_2 > I4(r)) I2(r) = I4(r); op voorhand al eens open doen else I2(r) = punt_2; end punt_3 = find(data.cv_wieg, 1, 'last'); if ( isempty(punt_3) ) I3(r) = I4(r); voor als ze niet kuisen (zeer kort = enkel inspectie) elseif (punt_3 > I4(r)) I3(r) = I4(r); op voorhand al eens open doen else I3(r) = punt_3; end % Start kuisen gietplaat % Veiligheid inbouwen % Wanneer ze de deuren % Einde kuisen gietplaat % Veiligheid inbouwen % Wanneer ze de deuren % Bepalen van moment van opspuiten zoekvenster = 1; data.cv_bezig = [false(i4(r)-zoekvenster, 1); true(i9(r)-i4(r)+zoekvenster, 1); false(n-i9(r), 1)]; data.cv_spuit = 100 * ( (data.cv_hoek > 100) & data.cv_bezig ); data.cv_spuit = functie_pieken_wegfilteren(data.cv_spuit, 300, 2, r); I6(r) = find(data.cv_spuit, 1, 'first'); I7(r) = find(data.cv_spuit, 1, 'last'); % Start opspuiten % Einde opspuiten % Resterende punten bepalen punt_1 = find((data.cv_hoek(1:i2(r)) < -170), 1, 'last'); if ( isempty(punt_1) ) % Einde slakgieten I1(r) = I2(r); % Veiligheid inbouwen voor als ze eerst kuisen en dan kippen naar -170 elseif ( (I2(r) - punt_1) > 1000 ) I1(r) = I2(r); % Veiligheid inbouwen voor als ze eerst kuisen en dan kippen naar -170 else ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 40 van 52

51 I1(r) = punt_1; end I5(r) = find(data.cv_open(1:i6(r)), 1, 'last'); boren tapgat = sluiten deuren voor opspuiten I8(r) = (I7(r)-1) + find(data.cv_open(i7(r):n), 1, 'first'); opspuiten % Sluiten deuren na % Deuren open na % Grafieken weergeven if instelling_figuren b = 1; %b = max([i1(r)-450; 1]); e = n; %e = min([i9(r)+550; n]); %e = min([i9(r)+550; b+2498; n]); figure(r); hold on; plot(data.cv_hoek(b:e), 'r'); plot(data.cv_deur(b:e), 'g'); %plot(data.cv_wieg(b:e), 'b'); %plot(data.cv_open(b:e), 'c'); %plot(data.cv_spuit(b:e), 'y'); plot([i1(r)-b+1 I1(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i2(r)-b+1 I2(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i3(r)-b+1 I3(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i4(r)-b+1 I4(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i5(r)-b+1 I5(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i6(r)-b+1 I6(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i7(r)-b+1 I7(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i8(r)-b+1 I8(r)-b+1], [ ], 'm'); plot([i9(r)-b+1 I9(r)-b+1], [ ], 'm'); legend('hoek CV [ ]', 'Positie deur [%]', 'Overgang fase'); title(['automatische grafiek uit melding ' num2str(r+1) ' (op x-as tijd in seconden tov arbitrair gekozen nulpunt)']); end end % Waarschuwing weergeven indien er iets mis gegaan is if (I1(r) > I2(r)) disp(['opgelet: I1 > I2 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I2(r) > I3(r)) disp(['opgelet: I2 > I3 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I3(r) > I4(r)) disp(['opgelet: I3 > I4 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I4(r) >= I5(r)) disp(['opgelet: I4 >= I5 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I5(r) >= I6(r)) disp(['opgelet: I5 >= I6 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I6(r) >= I7(r)) disp(['opgelet: I6 >= I7 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I7(r) >= I8(r)) disp(['opgelet: I7 >= I8 bij rij ' num2str(r+1)]); end if (I8(r) >= I9(r)) disp(['opgelet: I8 >= I9 bij rij ' num2str(r+1)]); end ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 41 van 52

52 1.2. functie_pieken_wegfilteren.m function [A] = functie_pieken_wegfilteren(a, d, c, r) % Doel: Wanneer het signaal A slechts 2 toestanden heeft (=0 en?0), dan % zal deze functie korte pieken (?0) op A wegfilteren. % A = signaal dat we wensen te filteren % d = minimale duur van een piek (?0), anders wordt hij weggefilterd % c = controle op minimum aantal wisselingen van toestand na filteren % r = nummer van iteratiestap voor visualisatie bij fout % Indices waarbij A wijzigt van toestand (index = laatste punt voor wijziging) n = length(a); W = find(a(2:n) - A(1:n-1)); % Controle of A steeds begint en eindigt met 0 (op deze manier is er steeds een even aantal wijzigingen) if ( (A(1) == 0) && (A(n) == 0) ) for j = 1:(length(W)/2) % Begin en einde van toestand?0 i1 = W(2*j-1); i2 = W(2*j); % Piek wegfilteren indien te kort duurt if (i2 - i1 < d) A = A.* [true(i1, 1); false(i2-i1, 1); true(n-i2, 1)]; end end else disp(['opgelet: Probleem 1 met wegfilteren piek bij rij ' num2str(r+1)]); end % Indices waarbij A wijzigt van toestand (index = laatste punt voor wijziging) W = find(a(2:n) - A(1:n-1)); % Controle op minimum aantal wisselingen van toestand na filteren if ( length(w) < c ) disp(['opgelet: Probleem 2 met wegfilteren piek bij rij ' num2str(r+1)]); end ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 42 van 52

53 2. Bijlage: Tapgatboormachine Figuur 44: Zijaanzicht van de tapgatboormachine Figuur 45: Bovenaanzicht van de tapgatboormachine ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 43 van 52

54 3. Bijlage: Acties na vervangen tapgat ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 44 van 52

55 ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 45 van 52

56 ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 46 van 52

57 ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 47 van 52

58 ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 48 van 52

59 ArcelorMittal Gent Leander Verhofstadt Blz 49 van 52