Energifrågans betydelse för produktionsplanering på SSAB

Transkript

1 Energifrågans betydelse för produktionsplanering på SSAB Martin Waldemarsson Doktorand, Produktionsekonomi Linköpings Universitet Linköping Tomas Hirsch Chef för strategisk energiförsörjning SSAB EMEA AB Borlänge och Finspång 2007 M. Rudberg TNK038

2 Agenda Bakgrund, teori, kort intro om SSAB Studerat system och frågeställningar Förutsättningar Diskussion kring resultat och slutsatser

3 Teoretisk bakgrund Energieffektiviteten av en försörjningskedja påverkas i hög grad av produktionsplaneringen men också av hur produktionsstrategin ser ut och hur schemaläggningen sköts (Kalenoja et al., 2011). Produktionsplanering, styrning och schemaläggning måste också utvecklas i syfte att minska onödigt spill och förluster i processindustrin (French and LaForge, 2006). Klimatmål och stigande energipriser ökar också vikten av energi och resurseffektivitet inom stålindustrin (Johansson and Söderström, 2011).

4 SSABs vision Tillsammans med våra kunder kommer vi att gå längre än någon annan för att förverkliga det fulla värdet av lättare, starkare och mer hållbara produkter av stål

5 Globalt ledarskap inom höghållfasta stål Fem större produktionsorter och säljkontor i cirka 50 länder

6 Energianvändning SSAB Borlänge 2013 Elkraft 440 GWh Olja/LNG 500 GWh Restenergi 168 GWh Total användning GWh Kostnad 700 MKr Gasol 573 GWh

7 Energianvändning (GWh) i våra processer Övrigt Media Elektricitet 440 LPG 573 Oil Varmvalsning Betning Kallvalsning Glödgning Beläggning Målning Klippning Ånga Matarvatten Friblåsning 26 Övrigt Fjärr värme Ångpanna Fastighet och process Borlänge Energi

8 Agenda Bakgrund, teori, kort intro om SSAB Studerat system och frågeställningar Förutsättningar Diskussion kring resultat och slutsatser

9 Energianvändning (GWh) i våra processer Övrigt Media Elektricitet 440 LPG 573 Oil Varmvalsning Betning Kallvalsning Glödgning Beläggning Målning Klippning Ånga Matarvatten Friblåsning 26 Övrigt Fjärr värme Ångpanna Fastighet och process Borlänge Energi

10 Slab inventory (20-30 ton each) Coilbox Coiling Heating in Ovens Roughing Hot rolling Cooling LPG Oil Electricity Oven 1 Oven 2 Roughing and hot rolling mill Coiling

11 Frågeställningar Hur bör ugnarna planeras och köras för att minimera energikostnaderna? Hur kan olika strategier för ugnsstyrning utformas, där hänsyn tas till marknadsförutsättningar? Vilka marknadsförutsättningar avseende energipriser och efterfrågan på stål triggar olika planeringsstrategier?

12 Agenda Bakgrund, teori, kort intro om SSAB Studerat system och frågeställningar Förutsättningar Diskussion kring resultat och slutsatser

13 Förutsättningar Vardera ugn kan täcka omkring 60 av kapaciteten i efterföljande varmvalsverk. Om båda ugnarna behövs körs de idag parallellt med lika stor volym var. Valsningen kräver sekvensberoende planering där valsning sker från bredare till smalare. Ämneslagrets storlek innan ugnarna (beroende av leveranser från Luleå och Oxelösund) avgör möjligheten till hur stora batcher/sekvenser som kan köras.

14 18 Use of LPG (kwh/ton) Steel flow Oven 1 (ton) Use of electricity (kwh/ton) Steel flow (ton) LPG Oil Electricity Use of electricity Hot Rolling (kwh/ton) Steel flow Hot Rolling (ton) Oven 1 Roughing and hot rolling mill Coiling Use of oil Oven 2 (kwh/ton) Steel flow Oven 2 (ton) Use of electricity Oven 2 (kwh/ton) Oven Steel flow Oven 2 (ton) Energieffektiviteten är beroende av produktionsvolymen (historik: 2013) (fiktiva skalor)

15 Agenda Bakgrund, teori, kort intro om SSAB Studerat system och frågeställningar Förutsättningar Diskussion kring resultat och slutsatser

16 Beräkningar och Resultat Use of LPG (kwh/ton) Steel flow Oven 1 (ton) Use of electricity (kwh/ton) Steel flow (ton) LPG Oil Electricity Use of electricity Hot Rolling (kwh/ton) Steel flow Hot Rolling (ton) Use of oil Oven 2 (kwh/ton) Steel flow Oven 2 (ton) Use of electricity Oven 2 (kwh/ton) Oven 1 Oven Steel flow Oven 2 (ton) Roughing and hot rolling mill Energieffektiviteten är beroende av produktionsvolymen (historik: 2013) (fiktiva skalor) Total kostnad för energi kan nu beräknas och jämföras mellan olika scenarier. Coiling

17 Beräkningar och Resultat 27 olika scenarier där produktionsvolymen samt priset på olja och gasol varieras. High Oljepris Mid High Low Low Mid High Mid Low Gasolpris Produktionsvolym

18 Beräkningar och Resultat Total Energy Cost (MSEK) Mid prod vol and Mid LPG price 95% 85% 75% 65% 6 55% Utilization Oven 1 Oil price change 1 1 Potentiell besparing Om ugnarna kan köras med olika beläggning.

19 Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% High prod vol and High LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% Mid prod vol and High LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% 95% 85% 75% 65% 6 55% Low prod vol and High LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven High prod vol and Mid LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Total Energy Cost (MSEK) Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% Mid prod vol and Mid LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% 95% 85% 75% 65% 6 55% Low prod vol and Mid LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven High prod vol and Low LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Total Energy Cost (MSEK) Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% Mid prod vol and Low LPG price Oil price change 1 1 Utilization Oven 1 Low prod vol and Low LPG price Oil price change 1 1 Total Energy Cost (MSEK) 95% 85% 75% 65% 6 55% Utilization Oven 1

20 Managerial implications Production Volume High (H) Mid (M) oil Price Low (L) High Oven 2 Mid Low LPG Price High Mid Low H Oven 1 H Oven 1 M Oven 2 M Oven 1 L Oven 2 L Oven 2 H Oven 1 H Oven 1 M Oven 1 M Oven 1 Oven 1 L Oven 2 L Oven 2 H Oven 1 M Oven 1 Oven 1 Oven 1 L Oven 2 Tabellen säger vilken ugn som bör ta sig an merparten av produktionen vid olika scenarier.

21 Exempel på alternativ styrning Idag (lika fördelning) Alternativ fördelning? Oven 1 Oven Oven Oven Kapacitetsutnyttjande (y) mot produktionsdag (x) för respektive ugn

22 Generella slutsatser Nuvarande parallella användande av ugnarna skulle kunna övergå till ett mera kostnadsbaserat sätt att allokera produktionsvolymen till respektive ugn. Begränsad överblick om framtida efterfrågan i kombination med långa ställtider (7 25% av den operativa planeringshorisonten) gör det svårt att avgöra när en ugn ska övergå i stand by, eller off. Bättre kommunikation mellan avdelningarna inom den egna organisationen skulle kunna tydliggöra när det finns utrymme att planera för stand by eller rent av stänga av någon ugn.

23 Övriga kommentarer Processindustrier trivs ofta bäst vid produktion mot lager men dagens affärsklimat kräver ofta mera produktion mot order, vilket SSAB statuerar exempel för. Att producera större volymer (av vissa vanligt förekommenade order) mot lager skulle kunna ge ökad flexibilitet i ugnsstyrningen. Ökad vertikal integration med kund eller ökad insyn om framtida efterfrågan på annat sätt skulle möjliggöra bättre beslutsunderlag för när en ugn bör stängas av eller gå på tomgång.

24 Energifrågans betydelse för produktionsplanering på SSAB Martin Waldemarsson Doktorand, Produktionsekonomi Linköpings Universitet Linköping Tomas Hirsch Chef för strategisk energiförsörjning SSAB EMEA AB Borlänge och Finspång 2007 M. Rudberg TNK038

25 References French, M.L., LaForge, R.L., Closed loop supply chains in process industries: An empirical study of producer re use issues. Journal of Operations Management, 24, Johansson, M.T., Söderström, M., Options for the Swedish steel industry Energy efficiency measures and fuel conversion. Energy, 36, Kalenoja, H., Kallionpaa, E., Rantala, J., Indicators of energy efficiency of supply chains. International Journal of Logistics Research and Applications, 14(2),