Tidsstudie av salvcykeln Per Gustafsson PRAKTIKARBETE Sommaren 2004 Handledare: Tommy Forsgren, Produktionschef
Sammanfattning Följande rapport beskrivs salvcykeln och dess tidsåtgång vid produktionen av Varvsbergstunneln i centrala Örnsköldsvik samt undersöks vilka störningar som påverkar de enskilda aktiviteterna som ingår i denna cykel. Drivningen sker delvis under tätbebyggt område och restriktioner med avseende på markvibrationer måste beaktas. Tunneln är ca 2 km med en räddningstunnel som löper parallellt 1 km. Under mätperioden har drivning skett på 4 fronter. Tidmätning har dock endast gjorts på huvudtunnelns 2 fronter för att erhålla så korrekta tider som möjligt. Tiderna som återfinns i rapporten avser den tid det tar från etablering till avetablering. Förstärkning ingår ej i salvcykeln då denna görs nattetid då ingen drivning får ske. Under perioden datainsamling skett har konstaterats att de störningar som skapar de största tidsförlusterna beror på bristande underhåll av maskiner. Vid utförande av vissa aktiviteter för lite resurser samt väntetider då de olika aktiviteterna ska avlösa varandra. 2
Innehållsförteckning Inledning 4 1 Allmänt 5 2 Planering och aktivitetsväxling 6 3 Tidsanalys av salvcykeln 7 3.1 Verkliga salvcykeltider 7 3.1.1 Salvlängd 6 meter 8 3.1.2 Salvlängd 3 meter 9 4 Aktivitetsbeskrivning 10 4.1 Borrning 10 4.2 Laddning 11 4.3 Sprängning 12 4.4 Ventilering 13 4.5 Utlastning och spolning av salva 14 4.6 Skrotning 16 4.7 Rensning 16 5 Diskussion 17 Bilaga 1 : Krävda resurser för en salvcykel 18 3
Inledning Som praktikant hos Skanska i Örnsköldsvik under sommaren 2004 har jag fått i uppdrag att ta utreda hur långa salvcykeltiderna är vid produktionen av Varvsbergstunneln. Efter samråd med de två projektingenjörerna på kontoret bestämdes att tidmätning skulle ske på två av de fyra arbetsfronterna i berget. Det som var av intresse var i första hand att ta reda på hur länge varje aktivitet i cykeln tog och vilka störningar som påverkade dessa. För att förstå hur allting fungerar följde jag under de första veckorna med yrkesarbetarna i tunneln. Parallellt med detta gjordes tidmätningar och informationsinsamling om problem som uppstår under salvcykeln. Under praktikperioden har jag fått arbeta mycket självständigt vilket passar mig bra. För den kunskap som jag erhållit under denna tid vill jag tacka följande på projektet. Tommy Forsgren, Produktionschef Lars Wilson, Projektingenjör Niclas Lindkvist, Projektingenjör Pierre Ståhl, Kvalitetsingenjör Allan Svensson, Mätchef Per Åhlund, Mättekniker Jonas Sandbom, Mättekniker Börje Urhammar, Arbetsledare Sten Rådström, Borrare Anders Liljeblad, Borrare Jan Thysk, Laddare Jan Andersson, Laddare Conny Sved, Förstärkare Mikael Woxblom, Förstärkare Peter Antonsen, Reparatör Peter Wilander, Arbetsledare Rolf Strand, Borrare Bill Karlsson, Borrare Algot Israelsson, Laddare Ludvig Wassdahl, Laddare Heimo Jantunen, Förstärkare Gustav Östman, Förstärkare Bo Rönnbäck, Reparatör Bengt Lindros, Bultborrare Allan Einarsson, Förstärkare John-Erik Arvidsson, Förstärkare Mikael Hellsten, Laddare Samt alla Maskinförare hos Västernorrlands Transport & Gräv 4
1 Allmänt Skanska Sverige AB har i uppdrag av Botniabanan AB fått att producera Varvsbergstunnel i centrala Örnsköldsvik. Entreprenaden är en generalentreprenad. Järnvägstunneln (också kallad huvudtunnel) har en längd av 2065 meter med en räddningstunneln som löper 1000 meter parallellt med denna. Arbetet sker i delvis under och bredvid tätbebyggt område. Detta medför att hänsyn med avseende på luftstötvågor och vibrationer måste beaktas. Höga uppmätta vibrationer påverkar således indriften negativt eftersom salvlängden då måste minskas. Drivning sker vardagar mellan kl. 07.00 och 22.00 med två-skift. I varje skift har yrkesarbetarna specifika uppgifter. Ett skift består av: 1 st arbetsledare 1 st reparatör 2 st borrare 2 st laddare 2 st skrotare Under dagtid finns även en yrkesarbetare som har hand om allmänna uppgifter på arbetsplatsen. Under natten sker förstärkningsarbetet. Underentreprenör Västernorrlands tranport och gräv VTG sköter utlastningen av berget samt rensning av berg efter skrotning, underhållet av vägar i tunneln och dammbekämpning på arbetsområdet. Drivningen sker vid fyra fronter samtidigt tills det att räddningstunneln är klar. Uppsatt mål för produktionen när denna rapport skrivs är att spränga 3 salvor per dag. Med en salvlängd av 6 meter innebär detta en framdrift av 80 meter i veckan. Man eftersträvar dock att få minst 8 salvor i huvudtunneln per vecka. 5
2 Planering och aktivitetsväxling Planering görs dagligen varje morgon mellan 06.30 och 07.00. Denna innefattar vad som ska hinnas med under dagen. Här kontrolleras så att resurser används på ett bra sätt. Planeringen sker på kontoret och antecknas på en whiteboard i fikarummet så att alla lätt kan se vad som kommer att ske i tunneln. Vid morgonplaneringen är alla tjänstemän på plats närvarande. Efter detta möte informerar arbetsledaren yrkesarbetarna om vad som ska göras under skiftet. Vid skiftbyte sker en avrapportering mellan arbetsledarna. Vid produktionsmöte varje onsdag så ses det över vilka fronter som bör prioriteras. Prioriteringen innebär att den front med högst prioritet ska tilldelas resurser om dessa behövs vid två fronter samtidigt. Under sommaren har det hänt prioriteringsordningen för de två fronterna i räddningstunneln skiftat. Prioriteringen i för huvudtunnelns två fronter har dock varit densamma. Prioritet 1 Front Huvudtunnel Syd Prioritet 2 Front Huvudtunnel Norr Vid växling av de olika aktiviteterna i salvcykeln uppstår ofta tidsförluster. Detta beror i delvis på att när en aktivitet är avslutad så meddelas inte detta direkt till arbetsledaren eller till dem som ska utföra efterföljande aktivitet. Denna växlingstid kan även vara inplanerad beroende på om de resurser som krävs är för tillfället kommer att vara upptagna vid annan front. Tidsförluster uppstår ibland vid raster då transport till och från arbetet i tunneln inte inräknas i rasten av yrkesarbetarna. Vid skiftbyten som i teorin inte ska ta mer än ett par minuter har det förekommit stora tidsförluster då de på föregående skift inte påbörjar aktiviteter som de anser att de inte kommer att hinna avsluta utan lämnar det till efterkommande skift. En bra överblick och en tydlig ledning krävs av arbetsledarna för att arbetet ska fortgå utan onödiga väntetider. 6
3 Tidsanalys av salvcykeln Tidmätning har skett på salvlängder av 6 meter vid huvudtunnels södra front och 3 meter vid huvudtunnels norra front. Anledningen till att 3 meters salvlängd använts norrut beror på att tillåtna vibrationsnivåer överskridits. Huvudtunnelns teoretiska area är ungefär 61 m 2 och antalet hål som borras för varje salva uppgår till 130-145 stycken. Vid huvudtunnel norr har det borrats något mer än i huvudtunnel syd beroende på att drivningen sker under tätbebyggt område. Injekteringsförfarandet har ej studerats då denna inte genomförs mellan varje cykel. Förstärkning ingår ej i tidsanalysen eftersom denna görs nattetid mellan 22.00 och 06.00 då inget annat arbete får utföras. Uppmätta tider kan ha en felmarginal på 5-10 minuter. Alla tider i tabell 1 och i aktivitetsbeskrivningen avser medeltider då tiderna varierar beroende på hur arbetet har utförts och av vem. Störningar som uppstått under salvcykeln har noterats och återfinns i aktivitetsbeskrivningen. Tiderna i tabell 1 avser således optimala salvcykler där aktiviteterna växlar på ett smidigt sätt utan väntetider. Sammanställning av cykeltider Aktivitet Salvlängd 6 meter Salvlängd 3 meter Antal yrkesarbetare Borrning 4 h 00 min 3 h 00 min 1 + 1 mättekniker Laddning 2 h 30 min 2 h 00 min 2 Sprängning 0 h 15 min 0 h 15 min 2 Ventilation (30 min) (30 min) - Utlastning 5 h 00 min 3 h 00 min VTG underentreprenör Skrotning 2 h 00 min 1 h 30 min 2 Rensning 0 h 20 min 0 h 20 min VTG underentreprenör Totaltid 14 h 35 min 10 h 35 min (Tabell 1) Salvlängd 6 meter Skrotning 14% Rensning 2% Borrning 27% Ihopskrapning, Spolning & Utlastning 35% Ventilation 3% Laddning 17% Sprängning 2% (Diagram 1) 7
3.1 Verkliga salvcykeltider Nedan har en jämförelse gjorts mellan den optimala salvcykeln och verkliga utfall. De verkliga utfallen har tagits från sprängjournaler där tiden beräknats från en skjutning till nästa. Exempel. 18:2 avser när denna salva sprängdes till dess att salva 18:3 sprängdes. 3.1.1 Salvlängd 6 meter Utifrån diagram 2 och diagram 3 kan utläsas att den optimala salvcykeln i stort överensstämmer med verkligt utfall. Dock finns det salvor som överstiger denna tid ordentligt. Orsaker till detta beror antingen på störningar i produktion t.ex. maskinfel eller inplanerade väntetider orsakat av att resurserna varit i bruk på annan plats. Att cykeltiderna för huvudtunnel syd uppvisar en så pass jämn trend kan förklaras med att denna front har haft prioritet 1 under mätperioden. Salcykeltider salvlängd 6 meter 25,00 Tid i timmar 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 optimal cykel 18:2 18:3 19:1 22:3 23:1 23:2 24:1 24:2 24:3 25:1 (Diagram 2) Avvikelse från optimal cykeltid optima l cykel 18:2 18:3 19:1 22:3 23:1 Avvikelse 0% 30% 11% 9% 7% 13% 15% 21% 3% -3% 63% (Diagram 3) 23:2 24:1 24:2 24:3 25:1 8
3.1.2 Salvlängd 3 meter Till skillnad från huvudtunnel syds 6 meters salvor kan man för huvudtunnel norr i diagram 4 och diagram 5 inte se samma jämna trend för cykeltiderna. Detta beror troligtvis på att aktiviteterna tagit längre tid på grund av dåliga bergförhållanden. Huvudtunnel norr har även haft lägre prioritering än huvudtunnel syd vilket betyder att resurser inte alltid funnits tillgängliga när de har behövts. Salvcykeltider Salvlängd 3 meter 30,00 25,00 Tid i timmar 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 optimal cykel 17:1 17:2 17:3 17:6 17:7 18:3 18:5 18:6 19:1 19:2 (Diagram 4) Avvikelse från optimal cykeltid optima l cykel 17:1 17:2 17:3 17:6 17:7 Avvikelse 0% 34% 21% -13% 68% 43% 148% 36% 48% 73% 46% (Diagram 5) 18:3 18:5 18:6 19:1 19:2 9
4 Aktivitetsbeskrivning För alla ingående aktiviteter i salvcykeln beskrivs tidsåtgång, dess generella utförande och uppkomna störningar som inträffat under mätperioden. Efter beskrivning av störningarna för varje aktivitet följer en kort diskussion om vilka åtgärder som kan hjälpa till att motverka tidsförlusterna. De resurser som används vid utförandet redovisas i bilaga 1. 4.1 Borrning Tidsåtgång: 4 h 00 min, salvlängd 6 m. 3 h 00 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid från etablering till avetablering inklusive inmätning. Vid 3 meters borrdjup blir det svårt för borraren att hinna med och manövrera alla tre bommar eftersom hålen då kan borras på ungefär 1 minut/st. Detta medför att en bom kommer att borra märkbart färre hål än de två andra. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Borraggregatet körs fram och ställs upp vid tunnelgaveln. Denna mäts sedan in av en mättekniker som efter inmätning överför erhållna data till riggen. Borraren börjar efter detta att borra. Brott på hydraulslangar och elkablar. Det händer ibland att gaveln inte är tillräckligt skrotad när borrning ska påbörjas. Detta medför att borraren får skrota klart gaveln från korgen på aggregatet. När aggregatet är framme vid gavel så har inte mättekniker blivit informerad om detta. Det förekommer även många mindre fel som alla inte kan räknas upp men som tillsammans utgör en betydande del av de totala störningarna. Största delen av driftavbrotten beror på undermåligt underhåll av borraggregaten. Därför bör underhåll av dessa planeras och ske nattetid eller på helger för att undvika avbrott i produktionen. 10
4.2 Laddning Tidsåtgång: 2 h 30 min, salvlängd 6 m. 2 h 00 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid från etablering till avetablering. Tiden visar sig variera mycket lite beroende på vilken salvlängd som laddas. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Förberedelser för laddningen sker i regel innan borrningen är klar. Då borraren är färdig flyttar han aggregatet så att laddtrucken kan köra fram till gaveln. Laddningen påbörjas med att tändare och primers sätts ut. Efter tändarsättningen så pumpas bulkemulsionen in i hålen med hjälp av laddslangar. Laddtrucken har två separata linjer som gör det möjligt för laddarna att samtidigt pumpa emulsion. Borrkax i vissa borrhål måste rensas bort. Framgrävning av sulhål med hjälp av fyllhammare. All materiel som krävs för laddningen har ej medförts. Det förekommer även att eltillförseln inte fungerar vilket beroende på vem som laddar medför tidsförluster. Laddtrucken går nämligen även att operera genom dieseldrift. Ej ordinarie laddare medför stora tidsförluster då dessa inte har samma inarbetade rutin som en ordinarie. Inga direkta åtgärder behövs för laddningen då denna fungerar mycket tillfredsställande. 11
4.3 Sprängning Tidsåtgång: 15 min, salvlängd 6 m. 15 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid från det att sprängning kan ske till dess att sprängning sker. Oavsett salvlängd eller antal hål är denna tid i stort densamma. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Innan laddarna skjuter av salvan kontrolleras att alla som är nere i tunneln blir informerade om att sprängning kommer att ske inom kort. Detta sker med hjälp av radiokommunikation samt genom att en av laddarna kör och informerar personal som finns vid de andra fronterna. En av laddarna slår av ventilationen och väntar tills det att duken hänger ordentligt. När det är klart så sker sprängningen med hjälp av tändapparat. Direkt efter skjutning slås ventilationen åter igång. Väntan på aktiviteter som är på väg att avslutas. Batterier i tändapparaten är ej laddade. Brott på skjuttråd. Utarbeta rutiner för laddning av tändapparater. Underhåll av skjuttråd med jämna intervall. 12
4.4 Ventilering Tidsåtgång: Antagande 30 min Antagandet grundas på upphandlingsprotokollet för utlastningen. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Efter sprängning ska spränggaserna ventileras ut ur tunneln. Visuellt kontrolleras när den största mängden gas kommit upp ur tunneln. Den så kallade gasproppen. Hål i ventilationsduken gör att läckningen ökar. Dessa hål uppkommer genom att fordon eller arbetskorgar river hål eller genom kast vid sprängning. Ventilationsduken kan även helt lossna vid sprängning om den inte får tömmas helt. En nedriven ventilationsduk ger långa stopp och andra fordon kan vanligtvis ej etablera sig vid gavel under denna tid. Om inte ventilationen är framdragen tillräckligt nära gaveln så kommer utvädringstiden att öka. Kondensvatten kan även samlas i ventilationstuberna. Detta medför en risk då tuberna kan rasa ner. Skapa en underhållsplan för ventilationssystemet. Det kan vara svårt att reparera hål i ventilationsduken under dagtid eftersom man då kan blockera arbetsvägar i tunneln. Detta gäller speciellt transporttunneln som är den enda vägen ner i berget. Det är dock hål i ventilationsduken i transporttunneln som ger den största läckningen och borde därför prioriteras. Eventuellt bör reparationer och kontroll av denna planeras in nattetid. Även förlängning och utbyte av trasiga ventlationstuber skulle kunna planeras in denna tid. 13
4.5 Spolning, ihopskrapning av salva och utlastning Tidsåtgång: 5 h 00 min, salvlängd 6 m. 3 h 00 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid från då första maskinen går in i tunneln tills det att sista maskinen lämnar tunneln. För alla tider är eventuella störningar under aktiviteten Noterbart är att garanterade medelkapaciteter på 100 vfm 3 /h i huvudtunneln inte inträffat någon gång under mätperioden. Dessa medelkapaciteter innefattar även spolning före utlastning och rensning efter utlastning. Utlastningen bör ta: 4 timmar och 17 min för en 6 meters salva 2 timmar och 8 min för en 3 meters salva Beräknat på arean av 61 m 2 och en överbergsprocent på 17 %. Utförande: Störningar: Utlastningen sker av Underentreprenören Västernorrlands transport & gräv (VTG). Utlastningen sker endast vid en front i taget. Om utlastning av två salvor samtidigt är aktuellt måste detta vara känt av VTG en dag i förväg. Utlastningen börjar med att hjullastare och vattenbil åker ner i tunneln då sikten är tillräcklig god och skrapar ihop salvan samt spolar den. De anropar sedan trailerförare när det är klart för lastning. Det finns inte några lastfickor i huvudtunnlarna så att trailerföraren kan vända utan han måste backa ända till gaveln. Se figur 1 för principskiss över utlastningen. Mottagning av cement i transporttunneln. Krävd rensning vid annan front gör att hjullastaren inte varit tillgänglig och semitrailerförare tar då ibland rast som orsakar ytterligare förseningar. Poliskontroller. Sten fastnar mellan däcken på semitrailers samt punktering. För få Semitrailers. Denna störning är högfrekvent. Det har även förekommit att hjullastaren havererar vilket medför totalstopp för utlastningen. Andra arbetsfordon blockerar transportväg. 14
Åtgärdsförslag: Vilka åtgärder som bör tas för att utlastningen ska ske på ett bättre och snabbare sätt bör diskuteras i samråd med VTG. Protokoll på hur garanterade medelkapaciteter uppfylls bör föras vid eventuell konflikt med VTG. Huvudtunnel Hinder Löst berg Räddningstunnel Cementficka Transporttunnel (Figur 1) 15
4.6 Skrotning Tidsåtgång: 2 h 00 min, salvlängd 6 m. 1 h 30 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid från etablering till avetablering. Skrotningstiden är beroende av hur mycket berg som kan skrotas, salvlängden och vem som utför arbetet. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Skrotningen påbörjas då utlastningen är klar och med etablering av skrotbocken vid gaveln. Skrotningen sker för hand med skrotspett och är fysiskt krävande för yrkesarbetarna. Avbrott som görs under skrotningen då sprängning ska ske. Detta avbrott är mycket kort. Det har även förekommit att maskinen ej har varit tankad när den ska förflyttas. Vid enstaka tillfällen har inte strömtillförseln fungerat. Den enda åtgärd som är nödvändig för skrotningen är att kontrollera att maskinerna är påfyllda med bränsle. 4.7 Rensning Tidsåtgång: 20 min, salvlängd 6 m. 20 min, salvlängd 3 m. Uppmätt tid avser från påbörjad till avslutad rensning. Utförande: Störningar: Åtgärdsförslag: Rensning sker av Underentreprenören Västernorrlands transport & gräv (VTG). När skrotningen är klar så meddelas VTG. De frågar då när detta ska göras och utför det då. Tiden från avslutad skrotning till det att gaveln rensats klart kan ibland vara betydande om utlastning samtidigt sker vid annan gavel. VTG bör arbeta på ett sådant sätt att utlastning inte ska behöva avbrytas då rensning ska ske. 16
5 Diskussion Efter analys av salvcykeln kan vid en fortsatt utredning följande diskuteras. En förbättrad kommunikation skulle underlätta för arbetsledaren att styra yrkesarbetarna på ett bättre sätt. Istället för att rapportera till arbetsledaren när arbetet är slutfört bör ett anrop via radio eller personligen göras till denna då aktiviteten är på väg att avslutas ungefär 15 minuter i förväg så att de som ska ta över kan göra nödvändiga förberedelser samt avsluta pågående arbete. Detta bör inte enbart gälla Skanskas personal utan även de underentreprenörer som finns på arbetsplatsen. För att ytterligare öka arbetsledaren översikt och underlätta den fortlöpande planeringen så bör även anrop göras då aktiviteter påbörjas. Det kan konstateras att den mest tidskrävande aktiviteten och den som enskilt skapar de största tidsförlusterna i salvcykeln är utlastning och spolning av salvan. Denna aktivitet utförs av underentreprenör VTG som har garanterat vissa medelkapaciteter. Dessa har ej uppnåtts någon gång under mätperioden. För att kunna kontrollera hur lång tid utlastningen tar i fortsättningen och om garanterade kapaciteter upprätthålls är det extra viktigt med kommunikationen mellan VTG och arbetsledaren som nämnts ovan. Vid överblick av tabell 1 kan ses att det fås 4 stycken aktivitetsväxlingar mellan Skanska och underentreprenören VTG. Vid aktivitetsväxlingarna uppstår ofta tidsförluster och det skulle kanske vara klokt att i framtiden se över om man eventuellt även ska lägga ut skrotningen på den underentreprenör som handhar utlastning och rensning. På så sätt minskas antalet aktivitetsväxlingar till endast 2 stycken. Alternativt så läggs endast utlastning på underentreprenad och rensningen sköts själv. En upprättad plan finns för underhåll och inspektion av maskiner men denna följs inte korrekt på grund av att maskinerna behövs för att hålla igång produktionen. Det är speciellt underhållet på borraggregaten som är viktigt då borrningen är den näst efter utlastningen mest tidskrävande aktiviteten i salvcykeln. Ett planerat underhåll av dessa skulle kunna införas på helger i den fortsatta produktionen. Detta är extra viktigt eftersom man efter det att räddningstunneln gjorts färdig kommer att lämna ifrån sig ett av borraggregaten till ett annat av Skanskas projekt. Tidigare nämnt i kapitel 1 är att målet för produktionen mäts i antal salvor per dag. Detta kan vara missvisande då det egentligen borde vara antalet slutförda salvcykler som räknas. Antagligen skulle det vara svårt att mäta dessa då vissa salvcykler från en föregående vecka avslutas veckan därpå. Däremot bör detta noteras eftersom det vissa dagar avslutas salvcykler där salvan sköts föregående dag och antalet salvor på grund av detta understiger det uppsatta målet. 17
Bilaga 1 : Krävda resurser för en salvcykel Borrning 1 yrkesarbetare + 1 mättekniker Atlas Copco Rocket boomer 353 ES Borrkronor 48 mm samt grovkronor 102 och 127 mm (4 & 5 ) Laddning Sprängning Ventilation Utlastning Skrotning Rensning 2 yrkesarbetare Dyno Nobel Titan SSE truck Typ I Sprängmedel: Titan 7000, Dynamex, Nobel prime Tändsystem: Nonel LP 2 yrkesarbetare Tändapparat CB 20 VA eller CI 160 VA GIA ventilationssystem Underentreprenör VTG, CAT 988 och brandbil för spolning av salva samt ett antal semitrailers. 2 yrkesarbetare Skrotbock och skrotspett Underentreprenör VTG, Volvo L120 eller Volvo L90 18