MUISTIO Prognos-hankkeen työkokous 14.11.2003 Aino Helle 27.11.2003 1 (5) Teollisuuden käynnissäpidon prognostiikka - Prognos Työkokous 14.11.2003 Rautaruukki Raahen tehdas, keskuskorjaamon neuvotteluhuone 1. Osallistujat: Pertti Leinonen, Rautaruukki Markus Jauhola, Rautaruukki Ismo Virtanen, Safematic Juha Miettinen, Tampereen teknillinen yliopisto Tero Setälä, Tampereen teknillinen yliopisto Kari Aura, Acutest Pasi Sahlman, Acutest Risto Mäkeläinen, Pyhäsalmi Mine Oy Matti Pulkkinen, Pyhäsalmi Mine Oy Jari Karppinen, VTT Elektroniikka Jarmo Keski-Säntti, VTT Elektroniikka Ovaska?, Oulun yliopisto Markku Nuojua, Rautaruukki Mika Kivistö, Oulun yliopisto Sulo Lahdelma, Oulun yliopisto Susanna Kunttu, VTT Tuotteet ja tuotanto Seppo Tolonen, Pyhäsalmi Mine Oy Kari Ojala, Rautaruukki Mikko Hiirsalmi, VTT Tietotekniikka Jari Halme, VTT Tuotteet ja tuotanto Aino Helle, VTT Tuotteet ja tuotanto Avaus ja RR:n esittely Pertti Leinonen toivotti läsnäolijat tervetulleiksi Rautaruukille Raaheen ja esitti lyhyesti päivän ohjelman. Työkokouksen päätarkoituksena oli käydä läpi RR:n ja PMO:n caset, sopia vastuutahot ja miten edetään. Esittäytymiskierroksen jälkeen Markus Jauhola esitteli Rautaruukin toimintaa ennen varsinaisten casekohteiden käsittelyä. Hankekokonaisuus Aino Helle esitteli projektin taustan ja tavoitteet sekä hankkeen rakenteen hanketyypin, rahoituksen ja tutkimuksen osalta (liite 1, prognos_20031114.pdf). Tuotantokatkoksien aiheuttamat taloudelliset menetykset ovat suuria, koneet, tuotantolinjat ja tietojärjestelmät yhä monimutkaisempia ja vaatimukset kustannusten, ympäristöriskien ja turvallisuuden hallintaan kasvavat mistä johtuen käyttövarmuuteen panostaminen on entistä tärkeämpää. Tällä hetkellä käyttövarmuuteen liittyvää teknologia-ohjelmaa ei ole kuitenkaan käynnissä. TEKES pyrkii aktivoimaan tutkimusta tietyillä strategisesti tärkeiksi katsomillaan painoalueilla, jotka jäävät käynnissä olevien teknologiaohjelmien ulkopuolelle, ja Prognostiikkahanke osuu tällaiselle painoalueelle. TEKES teki myönteisen rahoituspäätöksen ensimmäisen projektivuoden (1.10.2003-30.9.2004) osalle 2.10.2003. Hanke on TEKES-rahoitteinen tutkimustahojen ryhmähankkeena toteutettava tavoitetutkimushanke, jossa muina rahoittajina ovat hankkeeseen osallistuvat yritykset ja VTT. TEKESin rahoitusosuus koko hankkeesta on 59% eli 446 490 ÿ/vuosi (80% yliopistojen kustannuksista ja 50% VTT:n kustannuksista). TEKESin myöntämä rahoitusosuus VTT:n kustannuksista on pienempi kuin haettu (50% vs 60%), mistä johtuen tarvittava Q:\KÄYTTÖVARMUUS JA RISKIENHALLINTA\AHE\WWW\SISÄINEN\KOKOUKSET\TYÖKOKOUS_RR_14.11.2003\PROGNOS_TYÖKOKOUSMUISTIO_20031114.RTF 15.3.2004
2(5) muu rahoitusosuus (yritykset/vtt) on alkuperäistä rahoitussuunnitelmaa n. 50 000 euroa suurempi, ja näin ollen hankkeeseen on tarvetta saada mukaan lisää yrityksiä. Rahoitus ja hankemuoto herättivät runsasta keskustelua. TEKESin rahoitusmuodot ovat pääsääntöisesti joko tutkimuslaitoksille tai yrityksille suunnattuja ja hankemuoto riippuu ensisijaisesti rahoituksen luonteesta: Tutkimuslaitosten hankkeissa (tavoitetutkimushankkeet) pääosa rahoituksesta on julkista (TEKES-osuus > 50%, myös VTT:n oma rahoitus katsotaan julkiseksi rahoitukseksi) ja myös projektien tulokset ovat pääosin julkisia, koska tavoitteena on laaja-alaisesti kotimaisen teollisuuden kilpailukyvyn edistäminen (johtoryhmä voi myös tarvittaessa luokitella osan tuloksista salassapidettäviksi). Yritykset ovat mukana hankkeissa rahoittajina (rahoituksella katetaan tutkimuslaitosten kustannuksista se osa, jota julkinen rahoitus ei kata) ja ohjaavat tutkimuksen toteuttamista johtoryhmätyöskentelyn kautta. Yritysten työpanos on projektin käytännön toteuttamisen tukemiseksi ja yritysten oman hyödyn kannalta tärkeää, mutta yritysten kustannuksia ei lasketa projektin kustannuksiin eikä näin ollen myöskään rahoitukseen. Yrityshankkeissa yritysten oma rahoitus kattaa kustannuksista suurimman osan julkisen rahoituksen eli TEKES-tuen kattaessa yleensä n. 30-40 % kustannuksista. Yrityshankkeissa kustannuksiin lasketaan yritysten oma työpanos, materiaalit jne sekä mahdollisesti alihankintana tutkimuslaitoksilta ostettava tutkimus- ja kehitystyö. Yrityshankkeissa tulokset ovat pääosin luonteeltaan salaisia ja mukana olevien yritysten omistuksessa. Tavoitetutkimushankkeissa tehdään yleensä geneerisempää menetelmäkehitystä kun taas yrityshankkeet kohdistuvat suoraan niissä mukana olevien yritysten omaan kehitystyöhön (tuotekehitys, tuotannonkehitys, menetelmien räätälöinti ja käyttööotto omassa liiketoiminnassa tai tuotannossa). Rinnakkain tai peräkkäin kulkevat tavoitetutkimus- ja yrityshankkeet mahdollistavat sen, että tavoitetutkimushankkeessa tehtävän geneerisemmän menetelmäkehityksen tuloksia voidaan kehittää edelleen yrityshankkeessa valmiiksi tuotteiksi tai yrityksen omaan käyttöön soveltuviksi työkaluiksi, ja yrityksellä on yrityshankeosuudessa mahdollisuus myös hakea TEKES-tukea omaa työpanostansa ja kustannuksiansa vastaan. Jotta toteutettava tutkimus kohdistuisi teollisuuden todellisia tarpeita vastaavaksi, tapahtuu tutkimuksen toteutus mukana olevien yritysten strategisten kehitystarpeiden pohjalta valittujen case-tapausten avulla. Caset antavat lähtökohdat ja tavoitteet hankkeessa toteutettavalle tutkimukselle ja tutkimuksen tuloksia voidaan verifioida ja soveltaa casekohteissa. Erilaisissa kohteissa voi olla samantyyppisiä ongelmia ja kehitystarpeita. Kun casien välillä on riittävästi yhtymäkohtia ja synergiaa, voidaan samoja menetelmiä kehittää vastaamaan useamman casen vaatimuksia ja näin saada aikaan riittävän laajoja tehtäväkokonaisuuksia ja välttää tutkimuksen pirstaloituminen lian pieniin osiin. Hankkeen käynnistysvaiheessa Casien täsmentäminen ja tavoitteiden määrittely muodostavat perustan toteutettavien tehtävien ja työnjaon tarkemmalle suunnittelulle. CASE-esittelyt (kalvot liitteenä, prognoscaset_20031114.zip) Yritysten edustajat esittelivät caset ja niiden tavoitteet keskustelun pohjaksi. Casien käsittelyn välillä lounaan yhteydessä tehtiin myös tutustumiskierros valukoneelle. Case RR Panostusnosturi Pertti Leinonen esitteli Rautaruukin panostusnosturicasen. Casessa on tarkoitus käsitellä panostusnosturia kokonaisuudessaan, eikä ainoastaan päänostokoneistoa, jonka osalta neuroverkon hyödyntäminen kunnonvalvonnassa on jo muutaman vuoden ajan ollut kehitystyön alla. Casen tavoitteina on kehittää nosturin toimintatilojen ja kunnon diagnostisoimiseksi ja määrittämiseksi. kokonaisvaltainen menetelmä, joka käsittää mm. on-line käynninvalvontajärjestelmän, langattoman tiedonsiirtojärjestelmän nosturista tehtaan tietoverkkoon. Lopputavoitteena on "työkalu" prognoosin tekemiseksi kunnossapidon ja nosturin toiminnan ohjaukseen. Ajatuksena on käyttää nosturin omaa ohjausjärjestelmää ja yhdistää kehitettävät menetelmät siihen. Kunnonvalvonnan kehittämisessä mukana olevat valvottavat kohteet käsittävät nosturin sähkömoottorit, vaihteet, laakeroinnit, rakenteet ja köydet. Esittelyssä käytiin läpi lyhyesti myös nosturin kunnonvalvonnan nykytilaa ja mitä mittaussuureita ja mistä tällä hetkellä mitataan. Ehdotus työn eri vaiheista sisälsi aluksi tehtävän esiselvityksen
3(5) olemassaolevista järjestelmistä ja niiden hyödyntämismahdollisuuksista ja kartoituksen lisäkunnonvalvontatarpeista, ja nämä muodostaisivat pohjan tehtävälle kehitystyölle. Case RR Jatkuvavalukone Markku Nuojua esitteli Rautaruukin jatkuvavalukonecasen käyden ensin läpi metallurgian trendejä, asiakkailta tulevia vaatimuksia, ja metallurgian kehitystarpeita, joiden lähtökohtana ovat asiakkaiden tarpeen mukaiset tuotteet. Lisäksi käsiteltiin lyhyesti prosessimittausten hyödyntämistä valuprosessin ohjauksessa ja erilaisia tuotteisiin liittyviä mittaustarpeita, sekä teräksen valmistukseen liittyvät tietojärjestelmät. Mittausten ja säätöjen käytettävyyden seuranta valvonnassa on vielä vähäistä ja kunnonvalvontamittaukset ovat edelleen erillisenä alueena. Projektissa kohteena on jatkuvavalukone 6, jossa on n. 3-4 vuotta sitten uusittu vesi-ilma-jäähdytetty rullasto-osa. Kyseessä on sisäistä valssausta tekevä valukone (soft rolling), jossa jokainen rulla on hydraulisesti ohjattavissa. Valukone on yksi terässulaton kalleimpia kohteita. Tällä hetkellä käytössä on 5 jatkuvavalukonetta. Terästä tulee 3 konvertterilta 40 minuutin sykleissä. Konekohtaisesti käyttöaste on ollut niinkin alhainen kuin 40% mutta tällöin se on johtunut siitä ettei terästä ole tullut. Kolmella valukoneella ajettaessa käyttöastevaatimus on 78%. Isot päistä laakeroidut rullat ovat muuttuneet pieniksi välistä laakeroiduiksi rulliksi ja samalla rullien lukumäärä on nelinkertaistunut. Valukonetta ajetaan usein aivan laakereiden kantokyvyn äärirajoilla ja esimerkiksi valun pysäytyksen seurauksena valunauha jää paikalleen ja aiheuttaa kuormitushuippuja. Laakereiden valvontaa varten joka toiseen rullasegmenttiin on asennettu akustisen emission mittaus (AE). Yhdellä AE-anturilla valvotaan 28 laakeria (1 rullapaketti). Mittauksia on tehty n. 2 vuoden ajan ja Acutestin Pasi Sahlman on tehnyt niistä analyyseja. Keskustelussa tuli esiin ajatus tutkia myös voitelun säädön ja lisäyksen vaikutusta tilanteissa, joissa esim AE-mittaus indikoi häiriöitä. Eri laakereiden voiteluohjaus erikseen voisi olla mahdollista. Keskilaakerit ovat alttiina suurimmille rasituksille. Tavoitteena casessa on kehittää rullien vierintälaakerien ja voitelujärjestelmän hallintajärjestelmä, jonka avulla kyetään ennustamaan laakerien elinikää. Laakereiden tavallisimmat vauriot ovat sisäkehän false brinelling ja voiteluaineen pettäminen. Yhdenkin rullan pysähtyminen segmentissä voi aiheuttaa koko valukoneen pysäytyksen. Vikaantumisen seurannan ja ennakoinnin lisäksi tavoitteena on myös laaduntuottokyvyn (valunauhan säröily) seuranta ja valunauhan "nykimisilmiön" alkutilanteen syiden tunnistus ja korjaustoimenpiteiden analysointi. Tarkoituksena on tarkastella valukonetta myös kokonaisuutena järjestelmänäkökulmasta ja pystyä hyödyntämään tuloksia tuotannon ja kunnossapidon ohjaukseen. Case PMO Lastauskone Seppo Tolonen kertoi aluksi lyhyesti Pyhäsalmen kaivoksesta (Pyhäsalmi Mine Oy, PMO. Kaivoksen historia alkaa vuodesta 1958, jolloin malmi löydettiin. Tuotanto alkoi vuonna 1962 ja vuodesta 2002 alkaen kaivos on ollut kanadalaisen Inmet Mining Corporation-yhtiön omistuksessa. Yhtiön muut kaivokset sijaitsevat Kanadassa, Turkissa ja Papua-Uudessa-Guineassa. Liikkuvan kaluston kehitysprojekti on PMOssa ollut käynnissä 1999 alkaen. Pääkomponenttien käyttötunnit on arvioitu ja kustannustehokkuutta seurataan. Koneille on olemassa historiatiedot (mitä korjauksia tehty, käyttötunnit, toimenpiteet). Tieto on sanallisessa muodossa koneen käyttööotosta lähtien. Casekohteena olevissa LHD-koneissa käyttötieto saadaan CAN-väylän kautta. Osakomponentteihin jako on tehty ja historiatiedon pohjalta on tehty ennusteet käyttötunneista. Toteutumia ja vikaantumisia seurataan. Paloturvallisuus on yksi tärkeä aspekti esim. vuonna 1999 viidellä koneella oli alkava palo. Kunnossapitotoimien järkeistämisen kautta (mm. ennakoiva kupi, huolto-ohjeet, palkkarakenne) alkavat palot on saatu alas ja vuonna 2001 niitä ei esiintynyt lainkaan. Etäkäytöllä olevat koneet hakevat kuorman tuotantokohteesta, kuljettavat ja purkavat sen. Manuaalisessa kontrollissa on vain kauhan käyttö. Koneiden käytettävyys on lähellä 90% mutta käyttöaste on selvästi alhaisempi. Dumppereilla käyttöaste on saatu nostettua lähes käytettävyyden tasolle viimeisten vuosien aikana mutta lastauskoneilla käytettävyyden ja käyttöasteen välilä on vielä huomattava ero. Kustannukset (euro/tn) ovat uudella kalustolla n. puolet siitä mitä vanhalla. Tietoja on kerätty konekohtaisesti ja esim. korjauksia ja huoltoja seurataan kirjaamalla mm. ylös onko huoltotoimenpiteet tehty suunnitellusti, etuajassa tai suunniteltua myöhemmin. Tavoitteena casessa on menetelmä lastauskoneiden
4(5) vikaantumistapahtumien ennustamiseen luotettavien prognoosien aikaansaamiseksi kunnossapitojärjestelmän käyttöön. Case PMO Päätuuletusilmapuhallin PMOn toisen casen kohteena on kaivoksen päätuuletusilmapuhallin. Puhallin tuo kaivokseen raitisilmaa, joka lämmitetään 21-25 asteeseen lämmöntalteenottojärjestelmää hyväksi käyttäen (polttoaineen säästö). Koko kaivoksen raitisilma kulkee puhaltimen kautta ja kaivoksen riskikartoituksen mukaan puhallin on yksi kriittisimmistä kohteista. Tällä malmiesiintymällä kaivoksen viimeinen toimintavuosi on 2016. Kaivoksessa toimii 2 keskeytyvää vuoroa. Iltavuoron jälkeen suoritetaan ammunta, jolloin kaivos voidaan tuulettaa yöllä. Ennen aamuvuoroa savusukeltajat tarkastavat kaivoksen. Huoltoasema on edelleen samassa tuuletusjärjestelmässä kaivoksen kanssa, mutta mahdollisuus sen eristämiseen on myös olemassa. Jos puhallin rikkoutuu, koko kaivoksen toiminta keskeytyy kunnes tuuletus saadaan toimimaan. Tällä hetkellä puhaltimen valvontaan käytössä olevilla menetelmillä saadaan värähtelyn rms-arvot, tehon otot sekä trendikäyrät tuuletuksen ilmanvirtauksesta ja lämpötiloista. Kehitystyötä valvonnan ja diagnostiikan suhteen on tehty mm. Nero neurolaskentaohjelman kanssa (Nero Client ja Nero Server). Kunnossapidossa on käytössä KATTIkunnossapitojärjestelmä. Casen tavoitteena on kehittää menetelmiä vikaantumisten ja häiriöiden ennakointiin ja pääkomponenttien korjausajankohtien ja eliniän ennustamiseen. Eri lähteistä saatava tieto pitää pystyää kokoamaan yhteen, ja mahdollisesti myös uusia mittauksia ja mittalaitteita voidaan ottaa käyttöön (esim AE). Kaikki tiedot on tarkoitus pystyä kokoamaan yhteen järjestelmään analysoitavaksi ja tulokset viedä kunnossapitojärjestelmään. Tarkoituksena ei ole kokonaan uusien menetelmien kehittäminen vaan olemassa olevia menetelmiä soveltaen ja niihin perustuen rakentaa työkaluja diagnostiikkaa ja prognostiikkaa varten. Vastuutahot Kullekin caselle nimettiin vastuullinen tutkimustaho: Rautaruukin panostusnosturi: Tampereen Teknillinen yliopisto, yhteyshenkilö Juha Miettinen Rautaruukin valukone: VTT Tuotteet ja tuotanto, yhteyshenkilöt Susanna Kunttu ja Aino Helle Pyhäsalmen kaivoksen tuuletusilmapuhallin: Tampereen Teknillinen yliopisto, yhteyshenkilö Juha Miettinen Pyhäsalmen kaivoksen lastauskone: VTT Elektroniikka, yhteyshenkilö Jarmo Keski-Säntti. Jatkotoimenpiteet Projektisuunnitelman täsmentäminen sellaiseksi, että se voidaan hyväksyä hankkeen ensimmäisessä johtoryhmässä, edellyttää casekuvausten täydentämistä. Projektisuunnitelmassa casekuvausten ei tarvitse olla kovin yksityiskohtaisia, mutta tavoitteet, sisältö ja vastuulliset sekä muut osallistuvat tahot tulee ilmetä suunnitelmasta. Casekuvausten täydentämisestä projektisuunnitelmaa varten vastaa kunkin casen vastuullinen tutkimustaho ja täsmennetyt suunnitelmat toimitetaan Aino Helteelle hyvissä ajoin ennen johtoryhmän kokousta. Nyt käsitellyissä caseissa ja niiden kehitystarpeissa ja tavoitteissa on paljon yhtäläisyyksiä ja synergiaa, ja niihin liittyvän tutkimuksen toteuttamisessa tarvitaan eri tutkimustahojen osaamisia ja niiden yhdistämistä. Vaikka kullekin caselle nimettiin yksi vastuullinen tutkimustaho, todettiin, että kuhunkin caseen liittyvän tutkimuksen toteuttamiseen osallistuu useampia tahoja. Vastuulliset tahot vastaavat casen tutkimustyön käytännön toteuttamisen suunnittelusta ja koordinoinnista projektin aikana. Caseihin liittyvän tutkimustyön suunnittelua, ohjaamista ja seuraamista varten caseista tarvitaan yleisen kuvauksen lisäksi yksityiskohtaisemmat työsuunnitelmat. Jotta tutkimus voidaan toteuttaa riittävän laajuisten osakokonaisuuksien kautta ilman pirstaloitumista pieniin case-kohtaisiin osiin, on alkuvaiheessa tärkeää selvittää kunkin casekohteen nykytilanne ja tunnistaa niiden synergiset tarpeet. Työsuunnitelmien laatimisessa lähtökohtana on siis aluksi tehtävä kartoitus ja tavoitteiden määrittely. Sen jälkeen tutkimustahot voivat yhteistyössä määritellä tarkemmin tutkimukselliset kokonaisuudet,
5(5) joita eri tutkimustahot caseihin liittyen toteuttavat ja kunkin casen tarkempi työsuunnitelma voidaan täsmentää sen mukaisesti. Vastuutahot laativatt työsuunnitelmat yhteistyössä caseihin osallistuvien tahojen kanssa ja työsuunnitelmat ja niihin mahdollisesti tehtävät muutokset hyväksytään johtoryhmän kokouksissa. Projektin johtoryhmän ensimmäinen kokous pidetään 18.12.2003 Espoossa VTT:llä. TEKESin rahoitusehtojen mukaisesti johtoryhmän ensimmäisessä kokouksessa vahvistetaan projektisuunnitelma, kustannusarvio ja sitova rahoitussuunnitelma, ja ne toimitetaan TEKESiin 5.1.2004 mennessä. Lisäksi kokouksessa vahvistetaan esitys johtoryhmästä. Johtoryhmässä on edustettuna hankkeessa mukana olevat yritykset, tutkimustahot ja TEKES, ja kukin taho nimeää itse oman edustajansa. Yritysten rahoitussitoumuksena toimii TEKESin ryhmähankkeelta vaatima yhteistyösopimus (ensimmäinen luonnos toimitettu kaikille sähköpostitse ja kommentteja pyydetty marraskuun aikana), jonka allekirjoittavat kaikki hankkeeseen osallistuvat tutkimus- ja yritysosapuolet. Hankkeen rahoituksen varmistaminen edellyttää että hankkeeseen saadaan mukaan vielä muutama uusi yritys. Koska hankkeen kustannusten ja rahoituksen tulee vastata toisiaan, jolloin mahdollinen rahoitusvaje vaikuttaa hankkeen toteuttamislaajuuteen. JAKELU: Osallistujat ja caseihin liittyvien tahojen muut edustajat.