Fastlandsindustriens muligheter i Norge etter år 2014

Transkript

1 1 Fastlandsindustriens muligheter i Norge etter år 2014 Professor Terje K. Lien Norske Felleskjøps seminar, Oslo, 10.april 2014

2 2 Har fastlandsindustrien framtidsmuligheter i Norge? Vi kjenner alle utfordringen: Norge er et høykostland på de aller fleste områdene: Gjennomsnitts industriarbeiderlønn ligger 60-70% over gjennomsnittet for tilsvarende arbeidskraft i Europa. Lønnskostnadene i store industriland i Asia er enda lavere. Relativt kostbar infrastruktur og offentlig sektor Lang vei til de fleste markedene

3 3 Men der finnes også fortrinn for industrien i Norge En høy teknologisk kompetanse i mange bedrifter Store oljeinntekter har gitt Staten muligheter til å utvikle offentlige tjenester av høy kvalitet, noe som også gagner industrien En organisering av arbeidslivet som er lite byråkratisk, en flat struktur med høy grad av delegering av ansvar til den enkelte arbeidstaker i industrien. Dette gir lave administrative kostnader. (Den nordiske modellen)

4 4 Og det går bra for norsk industri

5 5 Når det går bra skyldes det ikke minst utnyttelse av teknologiske fremskritt På området sponskjærende metallbearbeiding har det de siste 40 årene skjedd en utvikling som har bragt en mange tusen år gammel metode til stadig nye høyder Automatisering av maskiner og arbeidsprosesser har gitt oss industriroboter og helt nye måter å løse produksjonsoppgaven på En fundamentalt helt ny produksjonsmetode har oppstått i løpet av de siste tretti år

6 6 Effektivitetsutviklingen Boring for mer enn 2000 år siden Det kunne ta mer enn en dag å lage ett hull

7 7 Effektivitetsutviklingen Bore et hull: 2000 år siden: 1 dag I dag: 10 mm hull gjennom en 10 mm stålplate 0,12 sekund Hastighetsøkning i løpet av 2000 år: til

8 8 Faktorene bak hastighetsøkningen Verktøymaterialene: Fra sand, til stål, hardmetall, keramikk og diamant Maskinspindlene: Turtall fra 60 til o/min Effekt fra 300 W til over W Matingshastighetene: Fra 1 mm/time til 1m/sek

9 9 Tapstidene får relativt stor betydning Når skjærehastigheten øker går tiden for sponskjæring ned. Derved betyr de ikke-skjærende deler av operasjonene relativt mer. Dette omfatter: Ilgang for posisjonering for neste kutt Verktøyvekseltid Arbeidsstykkebytting Omstilling Alle disse ikke-produktive elementene er nødvendige deler av produksjonsprosessene, men de må minimaliseres. Analyser av moderne sponskjærende operasjoner viser at det slike tapstider kan utgjøre mer enn 50% av operasjonstidene. Reduksjon av tapstider utgjør derfor et betydelig forbedringspotensial.

10 10 Gevinstmuligheten med nye maskiner: Kilde: CIRP

11 11 Automatiseringens nødvendighet Moderne verktøy beveger seg mm i løpet av en operatørs reaksjonstid ved høyeste oppmerksomhet. Automatisering er derfor nødvendig for å kunne utnytte utviklingen i bearbeidingshastighet Produktivitetsvekst for sponskjærende bearbeiding: Faktor 10 i bearbeidingshastighet i løpet av de siste 30 årene. Moderne CNC maskiner gjør det mulig å utnytte denne veksten Flermaskinbetjening: 1 operatør kan betjene 2 eller flere maskiner. Produktiviteten for 1 operatør er derfor minst 20 ganger høyere enn for 30 år siden ved sponskjærende bearbeiding. Derfor kan høykostland konkurrere med lavkostland som benytter gammel teknologi

12 12 Industrirobotens inntog Engelberger og DeVols Unimate: 1959 Trallfas første lakkeringsrobot: 1969 NTNF finansiert prosjekt «Analyse Automatisert handtering» Gjennomført av meg sammen med Karl Madsen ved SINTEF Verkstedteknisk Laboratorium. Formålet var å kartlegge muligheten for anvendelse av industriroboter i norsk industri.

13 13 En rekke prosjekter fulgte «Integrert tilvirkning», Celleprosjektet ved Verkstedteknisk laboratorium som ble verdenskjent. «Automatisk montasje av varmeovn», Automatisert fleksibel montasjelinje for varmeovner ved Nobøs fabrikk på Stjørdal. Den første av sitt slag i verden, var i bruk i 27 år! «RAMIGO», Utvikling av automatisk celle for sliping av turbinblad til jetmotorer ved Kongsberg Våpenfabrikk. Finansiert av USAs forsvarsdepartement. «PW4000 produksjonsopplegg», Forstudie av prinsipiell løsning for produksjon av jetmotor «exhaust case» ved Kongsberg Våpenfabrikk.. IFaCOM, EU-prosjekt for utvikling av metoder som minimaliserer feilproduksjon for avanserte produkter som verktøymaskiner og jetmotorer.

14 14 Industrirobotenes fremvekst De første robotene ble brukt industrielt på tallet Årlig vekst i antall over 10% i flere årtier Dagens befolkning av roboter på verdensbasis: >

15 15 Industrirobotenes konkurransekraft Statistiske data 1984 Pris for en industrirobot i forhold til årslønnskostnad for norske industriarbeidere, utvikling fra 1976 til i dag 1984-kurven ekstrapolert, og skjæringspunktet i 2011 stemmer

16 16 Mulighetene ved robotisert montasje, et produkt med 8 komponenter montert i en celle Relative assembly cost per unit 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Robotized and manual assembly C.S Draper Lab results, Manual assembly 3 year payback 5 year payback Yearly production volume

17 17 Effective cycle time 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 Small batch assembly, flexible robotic versus fixed automation Robotic assembly: Cycle time 4 s, changeover time 8 min Fixed system assembly: Cycle time 2 s, changeover time 120 min Robotic assembly, flexible feeders Standard fixed assembly systems 5,00 0, Batch size Å finne denne løsningen er vår utfordring i dag

18 18 Nye bearbeidingsprosesser siden 1960 Vannstråleskjæring Kald prosess, langsom men kan bearbeide umulige materialer som for eksempel glass Laserskjæring Meget effektiv skjæremetode for metaller og ikke metalliske materialer Ultralydavirkning, en slags «skraping» ved meget høy frekvens Egnet for bearbeiding av meget harde materialer Gnistbearbeiding, bearbeiding med millioner av mikroskopiske gnister Egnet for vanskelige former og ekstremt harde metaller Elektrokjemisk bearbeiding, fjerning av materialer ved elektrolyse Egent for vanskelige former og ekstremt harde metaller Additiv produksjon, også kalt «3-D printing», datamaskinstyrt sammensmelting av små materialpartikler til hele komponenter. Bygger alle former av produkter med nær nettoform ut fra DAK modellering og basismaterialer i plast eller metallpulver

19 19 Additive prosesser kommer Lagvis bygging av produkter til netto form. Plastprodukter herdes selektivt ved hjelp av laserbelysning. Brukes til prototypbygging og småserieproduksjon. Er en etablert teknikk i industrien Metaller brukes for bygging fra pulverform eller trådform. Nær netto fasong oppnås. Egenskapene nærmer seg det som nås med tradisjonell fremstilling. Presise dimensjoner er ennå ikke oppnåelig. Gir mulighet for å kombinere ulike legeringer for å gi spesielle produktegenskaper. Additiv bygging av metallkomponenter er den første fundamentalt nye metoden for fremstilling av produkter i jern og stål på 3200 år!

20 20 Additive prosesser Lasersmelting Additiv prosess like god som smiing av emne Kilde: CIRP

21 21 Additive plastprosesser Høreapparat Gir perfekt individuell tilpassing av øreplugg Kilde: CIRP

22 22 Et nytt industriparadigme (1) Utviklingen av CNC styrte maskiner og industriroboter og ukonvensjonelle prosesser har ført til et tydelig paradigmeskifte i industrien Før ca 1970: Industriarbeideren er en operativ aktør i de industrielle operasjoner Etter ca 2000: De konkurransedyktige industriprosesser helautomatiseres. Industriarbeideren er overvåker og omstiller og utfører vedlikeholdsarbeid.

23 23 Før 1970 Fra Fords samlebånd i Dearborn, USA

24 24 Etter 2000 Fra Fords fabrikker i Tyskland

25 25 Et nytt industriparadigme (2) I begynnelsen av forrige århundre var industrien sett på som en vesentlig sysselsettingsinstitusjon : Den skapte verdier for samfunnet men var samtidig en meget betydelig arbeidsplass-skaper I dag er industrien i første rekke den største verdiskaper. Rollen som sysselsetter reduseres kontinuerlig. Privat og offentlig tjenesteyting er blitt viktigste sysselsetting.

26 26 Teknologifaktorens betydning En bred undersøkelse utført av det svenske IVA i 1979 viste at: I perioden hadde svensk industri en gjennomsnittlig årlig produksjonsvekst på 4,2% I samme periode sank innsatsen av arbeidskraft med 0,8% årlig Produksjonsveksten skyldes da økt innsats av kapital og teknologi. Kapitalinnsatsen kunne bare forklare 24% av veksten. 76% av veksten skyldes innsats av ny teknologi, den såkalte teknologifaktoren

27 27 Ta teknologifaktoren på alvor Som disse glimtene har vist er det en utrolig hastighet i utviklingen av moderne produksjonsteknologi De bedriftene som fullt ut klarer å utnytte denne utviklingen til stadig å ha verdens meste effektive produksjonsapparat er vinnerne. Lønnskostnader betyr mindre for disse bedriftene. Vi har norske bedrifter som i dag konkurrer med kinesiske på pris samtidig som de har en kvalitet i verdensklasse. Mange norske bedrifter kan gjøre det og sikre den norske kulturarven!

28 28 Et par videoer til slutt: Produksjon av brytere hos Elko Bryterbasen monteres Bryterne pakkes i eske

29 29 Min sluttkommentar: Industrien må kontinuerlig utvikle sin produksjonskompetanse og ligge i verdensfronten i anvendelse av automatisering og nye produksjonsmetoder NTNU og SINTEF må fortsette å utvikle kunnskap og kompetanse i produksjon helt i verdenstoppen for å bidra til å gjøre norsk industri i stand til å overleve i den harde internasjonale konkurransen. Dette må skje gjennom høykvalitets utdanning på fagarbeidernivå, master og PhD nivå, gjennom internasjonale forskningsprogrammer og ved aktiv deltakelse i internasjonale produksjonstekniske fora.

30 30 Takk for oppmerksomheten!