Smart automation i framtidens trähusfabrik

Lars Eliasson Linnéuniversitet, Växjö Smart automation i framtidens trähusfabrik Avrapportering av förstudie SMART HOUSING SMÅLAND SHS-rapport: 2015-006

Bakgrund Med förstudien var tanken att konkretisera vad som skulle vara möjligt att automatisera vid tillverkning av trähus i fabrik. Visionen är att med en flexibel automation kunna mer eller mindre automatiskt och rationellt producera kundanpassade lösningar. En lösning som för den enskilde huskunden är unik men som sannolikt bygger på ett modultänk. Ett antal av de svenska tillverkarna av småhus uttrycker en vilja ett även medverka i byggnation av flerfamiljshus och det finns ett antal av dessa småhusföretag som också verkar som underleverantörer av insatsmaterial vid byggnation av flerfamiljshus och andra högre/större byggnader i trä. Det är få om ens någon av de svenska trähustillverkarna som har en utvecklad produktionsteknik och i detta avseende ligger man långt efter många av dagens verkstadsindustrier. Trähusföretagen skulle ha nytta av influenser på det produktionstekniska området från övriga delar av tillverkningsindustrin. Det är välkänt att behovet av nya bostäder är stort i Sverige och att nybyggnadstakten inte motsvarar den efterfrågan som finns. Nybyggnadstakten av bostäder har under en lång följd av år inte motsvarat det bedömda behovet i vissa delar av landet medan det i mindre attraktiva regioner inte finns efterfrågan ens till befintliga bostäder. Behovet av att producera bostäder till lägre kostnader lyfts också fram i olika sammanhang. En av de svenska leverantörerna av flexibla automationslösningar, Yaskawa Nordic, uttrycker en stark vilja att ge sig in i segmentet produktion av trähus i fabrik. Man har sedan tidigare lång erfarenhet från automation av träemballageindustri i samarbeten med olika nischade aktörer. I byggsammanhang har man erfarenhet från den högt automatiserade tillverkningen som NCC drev fram till 2007 i Hallstahammar. Denna fabrik var inte avsedd för träbyggeri utan startades för att rationellt producera flerbostadshus i betong med en hög prefabriceringsgrad. Satsningen innebar en investering på över 300 miljoner kr. Tanken var att på fabrik producera 1000 lägenheter per år. Skälet till nedläggningen angavs bland annat vara att det inte gick att göra lönsamt, ett annat skäl var kraven på toleranser som inte var realistiska. Oavsett anledningen till nedläggningsbeslutet borde detta likväl vara rätt väg att nå ett industriellt byggande med lägre kostnader för kunden som följd. Syftet med denna förstudie är belysa och om möjligt konkretisera något eller några av de moment i produktionen i framtidens trähusfabrik där användningen av flexibel automation kommer ge en ökad effektivitet till lägre kostnad samt en totalt sett högre kvalitet. En eventuell konkretisering ska beakta möjligheterna som ett utvecklat modultänk kan erbjuda. Det är därför avgörande att designkompetenser deltar aktivt i arbetet. En ytterligare positiv synergi som kan beaktas är ergonomiaspekter och ev. belastnings skador som kan uppstå med flera av dagens metoder för husbyggnation. Efter denna förstudie är målet att i en fortsättning bygga en fungerande pilotanläggning som visar på ett antal möjligheter att producera kundanpassade bostäder med en automatiserad tillverkning. Arbetet i projektet utgörs av ett antal möten mellan projektdeltagarna samt en workshop som riktar sig till alla med intresse av produktion av trähus i fabrik. SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU

Projektgrupp Projektledare har varit Hans Frost, LTC, Tekniknod Sydost, Torsås och Lars Eliasson Linnéuniversitetet, Växjö. Övriga projektdeltagare Pär Tornemo, Yaskawa Nordic AB, Torsås, Peter Stenfelt, Myresjöhus AB, Myresjö, samt Jimmy Johansson, Linnéuniversitetet. Under projekttiden avslutade Hans Frost sin anställning som koordinator i LTC. Projektmöten 2013-11-28, Plats: Myresjöhus 2014-01-21, Plats: Myresjöhus 2014-05-09, Plats: Myresjöhus Workshop 2014-03-05 Plats: Yaskawa Nordic, Torsås Resultat Möten med företrädare för projektet har genomförts vid tre olika tillfällen och en workshop arrangerades och till vilken ett stort antal trähusföretag bjöds in. Inledning till förstudien gjordes med presentation av projektdeltagarna med tydliggörande av rollfördelning samt de övergripande tankarna med förstudien. Projektmötena genomfördes på Myresjöhus anläggning i Myresjö och workshopen i Yaskawas lokaler i Torsås. Eftersom trähusbranschen har ringa tradition av flexibel automation behövs möten och genomgångar på plats för att belysa olika moment och situationer i fabriksmiljö. Det är viktigt för den generella teknikutvecklingen i branschen att de delar i produktionen och som blir föremål för en flexibel automation även bedöms vara av sådan art att de med stor sannolikhet kommer att lyckas. Det kommer i så fall att skapa ett gott exempel. Övergripande har diskuterats automationsfrågor och tänkbara strategier för förändring av produktionsupplägg med sikte på en flexibel automation. Eftersom det i nuläget är ont om goda exempel med flexibel automation bland trähusföretagen diskuterades även tänkbara möjligheter för extern finansiering av utvecklingskostnader. Detta skulle i så fall bidra till att utvecklingstakten skulle kunna bli något högre. För att belysa och konkretisera delar av det som diskuterades i projektgruppen gjordes rundvandringar i Myresjöhus fabrik där det observerades ett antal olika arbetsstationer och moment och vilka möjligheterna skulle kunna vara med ett införande av flexibel automation. Diskussion kring konsekvensen av automatisering som kortar tiden så mycket att en ev. robot blir sysslolös stora delar av dagen. Viktigt att tänka till och även förbereda för att kunna lägga till nya moment i en station för utfyllnad och utnyttjande av kapacitet. Smarta och flexibla lösningar av största vikt, flyttbara lösningar eller samla moment runt en automatiserad station. Sammanfattningsvis kan sägas att stora delar av diskussionerna gick ut på att tänka utanför boxen och att låta en flexibel automationsutrustning även göra andra och tillkommande moment. Dessutom att vid skapandet av automationslösningar dels välja en väl avgränsad del av produktionen dels välja en del som har stora utsikter att bli lyckad vid genomförandet. Ett lyckat genomförande även av en enkel och avgränsad del i produktionsprocessen skapar det goda exemplet. SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU

SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU Återkommande betonades vikten av att välja områden och moment med stora chanser att lyckas. Förslagsvis lämpliga delar och av Myresjö redan prioriterade ställen i produktionen är: 1. delelementtillverkning i sidostationer till vägglinjerna (fönsterbänkar) 2. tillverkning av takluckor (skiv-material med monterade strö- och takläkt). Mötena i projektet mellan de olika företrädarna har gett en insikt för varandras förutsättningar. Detta är nödvändigt för en ömsesidig respekt och är en god början på ett fruktbart framtida samarbete. Vid det sista mötet med projektgruppen diskuterades bland annat finansieringsmöjligheter inför ett fortsatt arbete i linje med projektet. Vilka finansieringsmöjligheter finns? Trähusföretag eller andra externa finansiärer? Det utvecklingsarbete som kommer krävas för anpassning av automationsutrustningen till tänkta uppgifter vid produktion i fabrik av delar till trähus förutsätter en finansiering. Vem är beredd att ta den helt eller delvis? Kunskap om vilka möjligheter som finns att hitta extern tillkommande finansiering finns bland annat hos företrädarna från akademin som även har erfarenhet av att arbeta med ansökningar om finansiering. Seminarium/workshop Seminariet/workshopen genomfördes den 5 mars med deltagare från ett antal trähusföretag. Program och inbjudan se bilaga 1 samt deltagarförteckning se bilaga 2. Automationsområdet belystes med ett antal exempel från träindustrirelaterade verksamheter. Samarbetsparter till Yaskawa Nordic har under ett antal år jobbat fram automationslösningar för främst emballagetillverkning. Den huvudsakliga aktiviteten utgjordes av en workshop. Workshopen genomfördes under formen av en Open space och för många av deltagarna var detta nytt och gav positiva erfarenheter. Till seminariet hade inbjudan gått ut till samtliga trähustillverkare och ett antal sågverk samt leverantörer av övrigt material och utrustning. Även andra universitet och intressenter var inbjudna. Platserna var begränsade och det 40 tal personer som slutligen kom till seminariet fyllde upp de platser som fanns till förfogande. Bland de anmälda företagen som representerade en stor del av Sveriges hustillverkare kan nämnas: Götenehus AB, Moelven Byggmodul AB, Myresjöhus, S:t Anna Hus i Valdermarsvik AB, AB Vimmerbyhus, Älvsbyhus AB, Älöträ AB, Constructio Huskomponenter AB. Från träindustrin kom representanter från Södra Timber. Utöver dessa även representanter från leverantörer av maskiner, teknisk utrustning samt konsulter inom området. På agendan fanns blandade exempel på Robotlösningar och automation för olika applikationer där även byggande och hantering av trämaterial samt produkter fanns med. Deltagarna fick höra om olika exempel där robotlösningar från Yaskawa Nordic AB hade tagit tillverkningen av lastpallar från manuellt arbetet till helt automatiserat på 3 år. Jan Erik Andersson från SP Trä visade och berättade om olika automatiseringsexempel från Träindustrin. Tekn. Dr Jimmy Johansson berättade om möjligheterna med Linnéuniversitetets Forskarskola ProWood och deras Masterutbildning. Från SPTrä berättade Processledaren för Smart Housing Småland Per Erik Eriksson om vilka möjligheter Smart Housing projektet ger Småland, projektet som finansieras av Vinnova löper under 10 år. Samtliga deltagare var överens om att det finns mycket stor potential för förbättringar och automatisering inom trähustillverkning och träindustrin. En av de stora utmaningarna är den egna personalen som till stora delar endast känner till traditionella metoder och tekniker, vilket innebär bl.a. att utbildningsbehovet måste tillgodoses samtidigt som mer automatiserade lösningar införs. Jämför man den tekniska utvecklingen med fordonsindustrin så anser flera att trähusindustrin befinner sig jämförbart med tekniken som fanns när Volvo 740 introducerades. Efter lunch var det dags för workshop och

med ledning av Lars Hornborg genomfördes en s.k. Open Space. Sju olika ämnen diskuterades och belystes i lika många olika grupper. Ämnena var följande: Framtida krav på virkesegenskaper Flexibel produktion med automation Automatisk spikning & spikförsörjning Pay-off tid/volymer med robot Programmering vid små volymer/hög variantflora/ingen repetition Nya maskinlösningar med robotteknik Fönstermontage (delelement) Vad, Varför, Potential och Nästa steg inom alla de 7 ämnena presenterades sedan för samtliga deltagare. Den skriftliga redovisningen från workshopen kommer att skickas till alla deltagare. Dokumentation från workshopen bilaga 3. Förstudien visar på några av de utmaningar för en utveckling av produktionsprocessen som finns och exempel på utmaning är avsaknad av erfarenhet från både trähus- och automationsbransch. För att komma vidare krävs utvecklingsinsatser som i sin tur kräver finansiering. För flertalet av företagen i trähusbranschen är det inte möjligt att på egen hand bedriva denna utveckling eftersom företagen är förhållandevis små och att man lever i ett sammanhang som är start präglat av konjunktursvängningar som i vissa lägen dramatiskt påverkar möjligheterna till långsiktighet. Fortsättning Förstudien har inneburit att några av trähusföretagen som vill utveckla produktionsprocessen ytterligare har markerat och visat sitt intresse för området. Arbetet har fortsatt med informella diskussioner mellan LTC/Lnu och Yaskawa samt ett antal intresserade från både akademi och automationsföretag. Diskussioner kring samarbeten inom ett call i Horizon 2020, samarbeten där förutom Lnu även SP-Trä är inblandade. Forskare på Lnu har kontakter med intresserade forskare i Tyskland och inledande samtal har genomförts. Inom samma område som förstudien har ett utvecklingsarbete gjorts på Högskolan Väst, Trollhättan. Ansvarig är prof Gunnar Bolmsjö som Lnu/LTC har ett samarbete med sedan tidigare. I Trollhättan är även ett av trähusföretagen engagerat i arbetet och man har byggt en demonstrationsanläggning med 2 robotar för montering och sammansätning av en gavelspets och utvecklingsarbete pågår med att låta automation och operatör jobba tillsammans samtidigt. Träregion Småland Inom ramen för Träregion Småland har ett initiativ tagits till en gemensam forskarskola (ProWOOD) mellan Linnéuniversitetet i Växjö och Tekniska Högskolan i Jönköping. Bland annat genom ProWOOD får arbetet med SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU

denna förstudie en fortsättning vilket innebär att kontakter och nätverk som etablerats och utökats genom arbetet med förstudien kommer att vara en viktig del. Yaskawa Nordic ansvarar för en av doktoranderna i ProWOOD, Steffen Landscheidt. Steffen har uppgiften att jobba med automation i träindustri samtidigt som företaget uttrycker att man har för avsikt att satsa på att även kunna leverera automationslösningar för trähusbranschen. Steffen har kommit in i den pågående forskarskolan helt nyligen och inriktning på hans arbete kommer att vara automationslösningar för träindustri med huvudsakligt fokus på trähusproduktion i fabrik. BWG Homes/Myresjöhus har åtagit sig ansvaret för en av doktoranderna i ProWOOD, Djordje Popovic. Djordje arbetar med produktionsteknikutveckling och kommer att specifikt jobba med framtagande av automationslösningar för delmoment i produktionen. Fokus för Steffen och Djordje och övriga i ProWOOD är nu närmast precisering och framtagande av en research proposal. Tack vare det nätverk som tidigare etablerats under namnet Framtidens trähusfabrik har ett antal av företagen i branschen uttryckt önskemål om att få ta del av de erfarenheter som görs genom forskarskolan ProWOOD. För trähusföretagens del kommer arbetet att vara till stor nytta i strävandet efter att få bygga framtidens trygga och ekonomiskt effektiva boenden. Bilagor 1. Inbjudan Workshop 5 mars 2014 2. Deltagarförteckning workshop 3. Dokumentation Open Space. SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU

Innovationsmiljön drivs och finansieras av SMART HOUSING SMÅLAND PG VEJDES VÄG 15, 351 96 VÄXJÖ TEL 010-516 50 00 E-MAIL INFO@SMARTHOUSING.NU SMARTHOUSING.NU

Produktion i framtidens trähusfabrik Välkommen till seminarium/workshop med fokus på produktionsprocessen i framtidens trähusfabrik 5 mars 2014 Program 10.30 Välkommen och samling med fika Yaskawa Nordic ger ett antal exempel på lösningar för trärelaterade produktionsprocesser med demonstrationer av utrustningar 12.00 Lunch 13.00 Automationsexempel från träindustrin, Jan Erik Andersson, SP Trä 13.20 Forskarskola ProWood och masterutbildning Teknik Ekonomi Design, Jimmy Johansson, Linnéuniversitetet Utveckla din expertkompetens Lars Eliasson, Linnéuniversitetet 13.40 From manual work to robot automation in 3 years Paul Davidson (pres på engelska) 14.00 Smart Housing bra för Småland. Per Erik Eriksson, SP Trä, processledare 14.15 Workshop tema Vad går att automatisera med flexibel automation i trähusfabriken Lars Hornborg, Linnéuniversitetet 15.00 Fika 16.30 Fortsättning workshop, summering och avslut Plats: Yaskawa Nordic AB Adress: Verkstadsgatan 2, Torsås (se nästa sida för vägbeskrivning och karta) Välkomna önskar: Lars Eliasson, projektledare 070 6741156, Hans Frost, projektledare 070 3891718 Detta seminarium riktar sig till tillverkare av trähus och andra med intressen av trähusproduktion i fabrik. Syftet med seminariet är att fånga upp vad branschen själv egentligen har för avsikt när det gäller att utveckla produktionsprocessen i fabrik. Vilka moment i tillverkningen är önskvärda att utveckla produktionstekniskt och hur kan detta genomföras på ekonomiskt försvarbart sätt. Seminariet ingår som en del i förstudien Smart automation i framtidens trähusfabrik med finansiering från Smart Housing Småland.

Produktion i framtidens trähusfabrik Seminarium/workshop med fokus på produktionsprocessen i framtidens trähusfabrik 5 mars 2014 Person Stefan Gustafsson Roger Bendz Torgny Svensson nn Nicklas Svensson Mårten Hugosson Mats Svensson Tony Johansson Kjell Haglund Fredrik Karlsson Jimmy Johansson Lars Hornborg Tobias Schauerte Thomas Thörnqvist Hans Frost Lars Eliasson Christer Sjögren Lars Hartman Anders Carlsson Jonas Mörberg Peter Stenfelt Hans Östberg Paul Johansson Hans Erlandsson Jonas Rubin Per-Inge Johansson Thomas Johnsson Benny Svensson Fredrik Gustavsson mm Tuulikki Åkesson Stefan Gustafsson Rune Wigblad Pär Tornemo Fredrik Ljung Thomas Marke Simon Wiklund Peter Anemyr Martin Johansson Företag AB Vimmerbyhus Cad-Q Constructio Huskomponenter AB Constructio Huskomponenter AB Götenehus AB Högskolan i Dalarna ITW Construction Products AB ITW Construction Products AB ITW Construction Products AB IUC i Kalmar AB Linnéuniversitetet Linnéuniversitetet Linnéuniverstietet Linnéuniverstietet Linnéuniverstietet/LTC Linnéuniverstietet/LTC Moelven ByggModul AB Moelven ByggModul AB Moelven ByggModul AB Moelven ByggModul AB Myresjöhus Myresjöhus S:t Anna Hus i Valdemarsvik AB Skogsbränsle Småland AB Svensk Husproduktion/LB-Hus Svensk Husproduktion/LB-Hus Svensk Husproduktion/LB-Hus Södra Timber, Torsås Södra Timber, Torsås Södra Timber, Torsås Torsås Företagscentrum Vimmerbyhus AB Wigblad Konsult Yaskawa Nordic AB Yaskawa Nordic AB Älvsbyhus AB Älvsbyhus AB Älöträ AB Älöträ AB

"Vad går att automatisera med flexibel automation i trähusfabriken?" Att göra Open Space: Produktion i framtidens trähusfabrik 2014-03-10 - Rev. 7 Flera saker har belysts Ingen somnade :) Jobba vidare med dessa frågor Ta vara på resultatet Summering, nästa steg Uppföljare i slutet april/början maj 2014-03-05 Open Space LTC husfabrikanter.mmap - 2014-03-10 - Lars Hornborg lars@hornborg.se 070-5857046 Skype: hornborg 14:30-15:15 Inledning, presentation, agendasättning, prioritering 15:15-15:55 Idéutveckling 15:55-16:00 Gruppledarna summerar i gruppen Agenda 16:00-16:05 Återsamling 16:05-16:20 Redovisningar 16:20-16:30 Summering, nästa steg Syfte Hjälpas åt att tänka nytt Syfte och mål Mål Ett antal konkreta idéer och förslag Lita på processen De som är här är de rätta personerna Det som händer är det enda som kunde hända Det börjar när det börjar 4 principer, 1 lag När det slutar är det slut Lagen Rubrik Tillbaka kl 16! Dokumentation Varför Sammankallare Vad Potential Nästa steg

Fönstermontage (delelement) Nicklas Svensson, Hans Ö, Paul Vem Effektivisering Kvalitet Arbetsmiljö Kapacitet Vad Varför J Förpackningsordning av fönster från leverantörer Blandade storleklar Se över försörjning av ingående material Fönster är inte bara fönster Potential Problem som behöver lösas Nästa steg Nya maskinlösningar med robotteknik Kjell Haglund Vem Robotteknik = flexibla lösningar? Samarbete med manuellt arbete Materialhantering (av, på, spikning, skruvning m m) Vad G Ökade krav på flexibilitet Bygga in kunnande i tekniken Varför Potential Nästa steg Programmering vid små volymer/ hög variantflora/ingen repetition Lars Hartman, Fredrik, Simon W Vem Standardisera produkten en nödvändighet Olika sorters styrning CAD/CAM-system med beräkningsautomatik Vad Ergonomi Bättre kvalitet Varför E Effektiviserig, högre lönsamhet Bättre geometri Bättre säkerhet Potential Bättre resultat Standardisera Identifiera områden för automation Nästa steg 2014-03-05 Vad går att automatisera med flexibel automation i trähusfabriken.mmap - 2014-03-10 - Mindjet Vad går att automatisera med flexibel automation i trähusfabriken? 2014-03-10 - Rev. 4 A B C D Ställa krav på virkesegenskaper Vem Lars Eliasson, Hans Erlandsson, Oskar Ragneby, Hans Andersson, Paul, Jimmy Johansson Leverantörens ansvar Vad När virket kommer till fabriken ska det redan vara avsynat Bygg upp kompetensresursen! Viktigt att vårda virkets värde Varför Potential Tala om för leverantören Nästa steg Fokusera kring arbete på att ställa rätt krav på virket Flexibel produktion Vem Mats S Producera olika typer av väggelement i samma produktionslinje Modulariseringstänk Vad Viktigt med standardisering av delkomponenter Problem: driftsäkerhet Varför Kräver automatisering för att hålla priserna nere Potential Nästa steg Automatisk spikning samt spikförsörjning Vem Anders Thörnkvist, Johan, Fredrik, Hans F Viss automatisering redan idag Möjligt att byta till robotteknik? Vad Hur påverkar detta takttider? Hur koppla in nya styrsystem i befintlig miljö? Varför Minska stopptid, spikslut m m Billigare med lösspik? Potential Verktyg, robotisering, spikframmatning Nästa steg Fortsätta diskussion med leverantörer Payofftid? Volymer? Vem Torgny Svensson Hem och räkna! Vad Vi sitter själva på kalkylen Handlar inte bara om roboten utan även andra faktorer Robot på nätterna, människor på dagen? Ekonomiska fördelar Varför Ergonomi Förslitningsskador Potential Nästa steg Planera för detta i företagsledningarna