Optimisation of Steel Plate Manufacturing: A Simulation-Based Approach to Enhancing Furnace Operations and Plate Sorting Efficiency
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
As manufacturing technology evolves and competition for customers between companies increases, the importance of producing high-quality products efficiently while minimising waste also increases. To achieve this, current production processes need a deeper investigation into how the efficiency can be improved. This project investigates the implementation of a more efficient sorting technique to enhance both space utilisation inside the furnace and the overall utilisation of the furnace. This is accomplished through a discrete event simulation (DES) of the tempering process at SSAB. The software used for this DES was MATLAB Simulink, chosen for its extensive block library and ability to simulate complex processes. Data previously collected from SSAB's own database were used as inputs for the model. Several visits to the tempering production site were conducted to learn and understand the process, identify the different steps needed for simulation, and observe the limitations to be included in the model. The simulation model was then used to simulate five different test scenarios to evaluate the most efficient sorting parameters: no sorting, the current situation, temperature, thickness, and length. The results from simulating these five scenarios indicated that temperature and length are the best sorting parameters, with an insignificant difference in produced plates between the two. Based on the insights gained from these simulations, three concepts were developed. The first concept uses the current available space with a new sorting method based on temperature and length. The second concept employs the same sorting method but with newly created space to sort on achieved by removing old inventories. The third concept involves adding two furnaces and is divided into two sub-concepts: one applied to the current situation and the other to the first concept, thus testing the new furnaces in both the existing space and the newly sorting method. The research identified that sorting by length and temperature significantly enhances production rates and furnace utilisation compared to the current method. Parameter studies revealed that temperature criteria are the most limiting factor in creating optimal plate combinations. Recommendations include optimising selection and sorting criteria and improve the developed model to better represent real-world operations.
Abstract [sv]
När tillverkningstekniken utvecklas och konkurrensen om kunder mellan företag ökar, då ökar också vikten av att producera högkvalitativa produkter effektivt, samtidigt som avfallet minimeras. För att uppnå detta behöver nuvarande produktionsprocesser en djupare undersökning av hur effektiviteten kan förbättras. Detta projekt undersöker implementeringen av en mer effektiv sorteringsteknik för att förbättra både utrymmesutnyttjandet inuti ugnen och det totala ugnsutnyttjandet. Detta uppnås genom en diskret händelsessimulering (DES) av härdningsprocessen vid SSAB Programvaran som användes för denna diskreta händelsesimulering var MATLAB Simulink, som valdes för sitt omfattande biblioteksblock och förmåga att simulera komplexa processer. Data som tidigare samlats in från SSAB egen databas användes som indata för modellen. Flera besök på härdningsproduktionsanläggningen genomfördes för att lära och förstå processen, identifiera de olika stegen som behövs för simuleringen och observera de begränsningar som ska inkluderas i modellen. Simuleringsmodellen användes sedan för att simulera fem olika testscenarier för att utvärdera de mest effektiva sorteringsparametrarna: ingen sortering, den nuvarande situationen, temperatur, tjocklek och längd. Resultaten från simuleringen av dessa fem scenarier indikerade att temperatur och längd är de bästa sorteringsparametrarna, med en obetydlig skillnad i producerade plåtar mellan de två. Baserat på insikterna från dessa simuleringar utvecklades tre koncept. Det första konceptet använder det nuvarande tillgängliga utrymmet med en ny sorteringsmetod baserad på temperatur och längd. Det andra konceptet använder samma sorteringsmetod men med nyinrättat utrymme för sortering genom att ta bort gamla lager. Det tredje konceptet innebär att två ugnar läggs till och är indelat i två underkoncept: ett tillämpat på den nuvarande situationen och det andra på det första konceptet, vilket därmed testar de nya ugnarna både i det befintliga utrymmet och den nya sorteringsmetoden. Resultaten visade att det första och andra konceptet har ungefär samma produktionshastighet. Därför kan slutsatsen dras att skapandet av mer sorteringsutrymme inte påverkar produktionshastigheten men ökar ugnsutnyttjandet. Koncept tre har den högsta produktionshastigheten och skulle skapa mer värde. Dock, för att implementera detta koncept, behöver två nya ugnar byggas och de gamla ugnarna måste demonteras. Implementeringen av detta koncept skulle kräva omfattande investeringar och tid.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 41
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:393
Keywords [en]
Discrete Event Simulation (DES), Sorting Optimisation, Steel Plates, Production Flow, MATLAB Simulink
Keywords [sv]
Diskret händelsessimulering (DES), sorteringsoptimering, stålplåtar, sorteringsmetoder, MATLAB Simulink
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354699OAI: oai:DiVA.org:kth-354699DiVA, id: diva2:1904781
External cooperation
SSAB
Subject / course
Production Engineering
Educational program
Master of Science - Production Engineering and Management
Presentation
2024-08-07, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-10-102024-10-102024-10-10Bibliographically approved