Evaluation and concept development for end-of-line automation for untrimmed nickel cathodes
Abstract
Denne bacheloroppgaven går ut på å evaluere de kravene som inngår i å implementere et automatisk pakkesystem for utrimmede nikkel katoder. Oppgaven kommer fra at Nikkelverk har ønske å automatisere det nåværende systemet de har for å pakke slike katoder. Pakkingen skjer spredt på to forskjellige stasjoner og er utført manuelt av operatørene, katodene er fraktet mellom stasjonene ved hjelp av to gaffeltrucker. Dette systemet utsetter operatørene for unødvendig belastning fra det manuelle arbeidet. I tillegg er det økt fare for at de blir utsatt for skade, noe selskapet vil unngå.
For å gi svar på problemstillingen ble de følgende resultat målene skapt: analysere det nåværende systemet, utvikle konsepter som passer det tilgjengelige arealet og som reduserer trafikk og belastning på operatørene, og evaluer hva automatisering vill bety for selskapet.
For å analysere det nåværende systemet ble det lokalet besøkt og produksjonen observert. Under observasjonen ble prosesstidene hos de ulike stasjonene målt sammen med tiden katodene er under transport. Ytterligere observasjoner ble utført av ansatte hos bedriften som ble videre brukt i rapporten. Målingene ble brukt videre for å danne en FlexSim simulering. Fra denne simuleringen ble produktiviteten av systemet målt sammen med aktiviteten av transportørene.
For å utvikle konsepter ble det tilgjengelige arealet undersøkt. Det ble fort klart at trafikk gjennom denne arealet ikke bare stammer fra pakkingen, men også transport fra andre steder i anlegget. Lignende systemer for pakking ble undersøkt, dette førte til utviklingen av tre konsepter som tar i bruk robot arm for å føre katodene videre i produksjonen. Konseptene skiller seg fra hverandre i måten de fjerner stengene som katodene er hengt opp etter. Likt med det nåværende systemet ble også konseptene analysert ved bruk av FlexSim. Prosesstidene her ble estimert på bakgrunn av observasjoner gjort av lignende systemer.
Simuleringene viste tydelig at det nåværende systemet er bedre når det gjelder produktivitet per time, men er begrenset av stor variasjon som følge av manuelt arbeid og transportørene opplever mye ventetid siden prosessene hos stasjonene ikke er raske nok å håndtere katodene. Konseptene derimot er noe dårligere når det gjelder produktivitet, men produksjonen opplever ikke variasjon i prosesstid og krever færre operatører til stede. Dette gjør det mulig å opprette flere skift for å ta igjen tapt produksjon. I tillegg er de tryggere siden operatørene ikke direkte håndterer katodene og det er mindre trafikk i området.
Evalueringsmatrisen viste klart at de utviklede konseptene var bedre i de fleste tilfeller. De krevde mindre manuelt arbeid, bedre økonomisk over lengre tid, opplevde mindre nedetid, skapte mindre trafikk, og er mer sikre enn det nåværende systemet. Derimot var de verre når det gjelder prosesstid, og de var likegyldige med det nåværende når det gjelder fleksibilitet. The purpose of this bachelor thesis is to evaluate the requirements involved in implementing anautomatic packaging system for untrimmed nickel cathodes. The thesis comes from Nikkelverk’sdesire to automate the current system they have for packing such cathodes. The packing is spreadover two different stations and is done manually by the operators, the cathodes are transportedbetween the stations using two forklifts. This system exposes the operators to unnecessary strainfrom the manual labour. In addition, there is an increased risk of accidents, which the companywants to avoid.To answer the problem, the following performance objectives were created: analyse the currentsystem, develop concepts that fit the available space and reduce traffic and strain on operators,and evaluate what automation would mean for the company.The current system was analysed by a site visit. During the observation, the process times at thedifferent stations were measured along with the time the cathodes are in transit. Furtherobservations were carried out by the company’s employees and used in the report. Themeasurements were further used to create a FlexSim simulation. From this simulation, theproductivity of the system was measured together with the activity of the conveyors.To develop concepts, the available space was investigated. It quickly became clear that trafficthrough this area is not only from packing, but also transport from elsewhere in the facility.Similar systems for packing were investigated, leading to the development of three concepts thatutilise a robotic arm to move the cathode into production. The concepts differ from each other inthe way they remove the bars by which the cathodes are suspended. The proposed concepts werealso analysed by using FlexSim. The process times here were estimated on the basis of observationsmade of similar systems.The simulations clearly showed that the current system is better in terms of productivity per hour,but is limited by high variability due to manual labour and carriers experience a lot of waitingtime as the processes at the stations are not fast enough to handle the cathodes. The concepts,on the other hand, are slightly worse in terms of productivity, but production does not experiencevariability in process time and requires fewer operators present. This makes it possible to createmore shifts to make up for lost production. In addition, they are safer since operators do notdirectly handle the cathodes and there is less traffic in the area.The evaluation matrix clearly showed that the developed concepts were better in most cases. Theyrequired less manual labour, were more economical over a longer period of time, experienced lessdowntime, created less traffic, and are more secure than the current system. In contrast, they wereworse in terms of process time, and they were indifferent to the current one in terms of flexibility.