Teknologiutvikling og teknologispredning Ekornes og automatisering av sømoperasjoner

Transkript

1 Teknologiutvikling og teknologispredning Ekornes og automatisering av sømoperasjoner Vareproduksjonsdagene Sundvolden, 5. november 2008 siv.øk./dr.ing. SINTEF MRB AS Produksjon I høykostland 1

2 Lønnsom outsourcing i møbelbransjen? 25,00 % 20,00 % 15,00 % 10,00 % 5,00 % 0,00 % -5,00 % -10,00 % -15,00 % Resultatgrad Ekornes Hjellegjerde Elano La-Z-Boy (USA) Furniture Brands Natuzzi Teknologiutvikling (automatisering) gir synkende lønnsandel og bidrar til økt lønnsomhet Res. før skatt i % av omsetning 25 % 20 % 15 % MNOK Antall Omsetning Resultat før skatt Ant. ansatte 10 % 5 % 0 % -5 % -10 % -15 % -20 % -25 % : Direkte material: 25,1% Direkte lønn: 15,5% Dekningsbidrag: 48,0% 2

3 Høyt investeringsnivå så langt 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 MNOK 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, ,0 % 16,0 % 14,0 % 12,0 % 10,0 % 8,0 % 6,0 % 4,0 % 2,0 % 0,0 % Investeringer % av omsetning Stressless trekk: Volum gir grunnlag for sømautomatisering Stressless Ca. 80% av omsetningen Ca. 75% er stoler Ca. 95% eksport Ca. 97 % av enheter er i hud (resten i tekstil) 31 stol- og 11 sofamodeller Mer enn 4 mill. produsert siden 1971 Ca sitteplasser produsert pr. dag (2007) fordelt på 3 anlegg 3

4 Teknologispredning Volum og potensial for sømautomatisering hos andre norske møbelprodusenter? Omsetning 2007 (1000 NOK) Ekornes ASA Håg ASA Hjellegjerde Møbler AS Brunstad AS Fora Form AS Savo AS Variér Furniture AS Slettvoll Møbler AS Formfin Møbler AS Stordal Møbler AS Helland Møbler AS Vad AS Hødnebø Møbler AS Hovden Møbel AS 623 L. K. Hjelle Møbelfabrikk AS Rybo AS Mange av bedriftene har tilsvarende produktbredde som Ekornes... 4

5 Hvorfor automatisering av søm hos Ekornes? Kapasitetsøkning og produktivitetsvekst: fortsatt reduksjon av timer pr. stol Fra 5 til under 3 timer pr. sitteplass er primært oppnådd gjennom automatisering av komponentproduksjon Sømoperasjoner utgjør en stor og økende andel av total operasjonstid Ambisjon/målsetning: Halvering av manuell sømtid som i dag er gj.sn. ca. 1 time pr. trekk Målet er kostnadsreduksjon, ikke å konkurrere med produkter fra lavkostland på pris Kina er mye mer interessant som marked enn som produksjonssted! Automatisering av sømoperasjoner er nybrottsarbeid (selv om mye har vært forsøkt...) Hyllevare finnes ikke for automatisering av komplekse sømoperasjoner Alternativ sammenføyningsteknologi er komplisert på naturmateriale som hud Automatisere håndtering og prosessering av ikke-stivt materiale? Delene er ikke stabile/konsistente, og endres i løpet av prosessen 2.x-3D vision / sensorikk for sanntids prosesskontroll ikke bare gjenkjenning, posisjonering og kvalitetskontroll Kostbart materiale: Feil, kontroll og påfølgende vraking er ikke aktuelt 5

6 TEMPO sømprosjektet ( 05-07) etablerte FoU-samarbeid Nasjonale RTIM, SINTEF IKT, SINTEF/NTNU Amatec, Sykkylven (leverandør av sømteknologi) Helly Hansen Pro (samarbeid om søm/sammenføyningsteknologi) Internasjonale Applied Robotics (Australia) / R&T Mechatronics (UK) Konrad Sondermaschinenbau (Tyskland) Univ. do Minho (Portugal), Moll (Tyskland), TWI (UK), ProLas (Tyskland), PMARlab, Univ. of Genova (Italia), TU Berlin, Kuka InnoTec, Følger EU-prosjekt for konfeksjonsindustrien: LEAPFROG Benchmarking og besøk ved konfeksjons- madrass- og bilsete-industri i Korea Benchmarking mot bilseteproduksjon (Japan, Tyskland), samt tidligere større sømautomatiseringsprosjekt (EU, Japan (TRAASS)) TEMPO sømprosjektet oppsummert: Ekornes har sammen med prosjektpartnerne gjennom dette prosjektet beveget seg helt fram i fronten internasjonalt på automatisering av søm. Flere konkrete prosesser er utviklet fram til konseptnivå, fungerende demo i lab eller installert prototype i produksjonsmiljø. Hovedmålsetningen om på sikt å kunne redusere den manuelle sømtiden med 50% er med dette prosjektet sannsynliggjort. Videre forskning og utvikling er imidlertid helt avgjørende for å omsette denne teknologien til fleksible, lønnsomme, robuste og automatiserte sømoperasjoner. 6

7 Fremtidens trekkprosess på Ekornes? 5-10 %? Prod. av moduler i spesialmaskiner %? %? Tilskjæring og merking Plukking og paring 2(,x)D-søm med sømfølgesystem Manuell sammensying Trekking Oppspenning i 3D-jigg 3D-søm i jigg %? Utfordringen - sammensying av hele trekk... 2D, 2,xD, 3D,... 7

8 Krakketrekk - komponenter Spesialisert 2D-søm Helautomatisert maskin/linje for produksjon av underdel til krakketrekk (std. modul) er installert Felles utvikling med tysk og norsk leverandør Fullt integrert prosess med tilskjæring av stoff fra rull, isying av glidelås, ultralydsveising av plastdetaljer, stansing av hull Ny CNC-styrt sømautomat for spesifikk stolmodell utvikles sammen med norsk og tysk leverandør. 8

9 Fleksibel 2D-søm Sammensying av hud og fiber inkl. rynking. Maskinsyn gjenkjenning Robot pick-and-place av material Aut. sømbane-generering Integrert symaskin-kontroll Sanntids monitorering (kantfølging, hastighets-sensor) Adaptiv kontroll-sløyfe Fungerende prototype etablert i lab. hos RTIM på Raufoss. Forbedring av sømkvalitet/presisjon gjennom bedre integrasjon med sanntids sensorikk pågår. Fleksibel 2-2.xD søm Bygger på resultater oppnådd med fleksibel 2D søm. Sammensying av 2D komponenter med ulik geometri til en 2,x D modul. Typisk anvendelse: Overdelen av et krakketrekk Framsiden av et ryggtrekk Oppsiden av et setetrekk. Konseptstudie gjennomført sammen med kommersiell FoU-leverandør i Australia (og UK). Bygging og testing av kritiske komponenter avsluttet juli -08. Fokus på lokal styring / manipulering (separat kamerabasert kantfølging av 2 lag fungerer bra) Forslag til videre framdrift foreligger 9

10 Vangeautomat, 3D robotisert søm Standardisert modul for å gi tilstrekkelig volum Komplisert geometri betyr 3D tilnærming Kan gi kvalitetsheving (3D-form gir eksakte og konsistente sømresultat) Robotmontert symaskin og prototype vakuum 3D-form er utviklet. Fungerer som demo, men videre testing og tilpasning er nødvendig. Betydelige utfordringer rundt fleksibilitet og materialhåndtering Vurdering av anvendelse, spredning, teknisk kompleksitet, risiko og lønnsomhet NB: Estimater basert på det vi vet i dag! Tilnærming Anvendelse Potensial for spredning Teknisk kompleksitet Risiko (for ikke å nå målsetning) Est. tid til industriell løsning (fra nå ) Est. kost og payback for produksjonsmaskin Spesialisert 2D søm Begrenset Tilpasning til hvert case Lav-Middels Lav 1-2 år 1-3 mnok (var.) 2-3 år Fleksibel 2D søm Middels Middels Middels Lav 1-2 år +/- 2 mnok 2-3 år Fleksibel 2-2,5D søm Bred Kan være betydelig? Høy Middels 3-4 år? +/- 3 mnok 3-3,5 år Spesialisert 3D søm (vangerobot) Begrenset Begrenset Middels-Høy Middels 1-2 år 2-3 mnok 3 år (minimum) Generell 3D søm Middels-Bred (?) Kan være betydelig? Høy Middels-Høy 4-5 år??????? 10

11 Spesialmaskiner vs fleksible automatiserte løsninger Teknologi Automatiseringspotensiale Antall produksjonsmaskiner Kostnader for å realisere FoU-støtte (NFR)? Risiko Industrialisering Bygge en spesialmaskin direkte for produksjon Kjent, men satt sammen på en ny måte Avklart, men begrenset 1 (få) Maskinkost + forventet tilpasning/ombygging Nr. 2 vil koste 50% Nei, men prototype kan inngå som egenandel Begrenset Begrenset behov, spesialtilpasning FoU for fleksibel sømautomatisering Noe kjent, men mye nyutvikling Potensielt stort Kan bli mange Typisk 5 10 x kostnad for én produksjonsmaskin Ja Høy, men avhengig av andel FoU-støtte Må ha enkelt brukergrensesnitt og robust prosesskontroll Langsiktig teknologiutvikling Fase 1 Internasjonal status, initiell teknologiutvikling og verifisering av teknologi Fase 2 Teknologiutvikling fokusert mot industrielle løsninger Fase 3 Implementering av industrielle løsninger og optimalisering av disse Forprosjekt TEMPO sømprosjektet BIP - 3D sammenføyning 11

12 Automatisert 3D sammenføyning og håndtering av møbelhud og tekstiler (BIP) Tekniske løsninger for automatisert og lønnsom sammenføyning til 2,5-3D produkter / moduler Mer robust sanntids styring av prosessene Ennå høyere fleksibilitet som gir bredere anvendelse Automatisere materialhåndtering ytterligere Omstilling og innfasing av nye produkter / moduler FoU-konsortiet bygger på de etablerte relasjonene i sømprosjektet fase 1 Tett samarbeid med SFI NORMAN: Spesifikke forskningsoppgaver Industrielle demonstratorer Totalbudsjett ca. 50 MNOK Project structure: "Automated 3D joining and handling of furniture hide and textiles" SP1: Evaluation and technological review SP2: Material handling SP5: Towards effective industrial solutions SP4: Product and process modelling SP3: Sewing/joining system process control 12

13 Andre bransjer andre materialer Alternative sammenføyningsmetoder Relevant prosjekt i tekstilindustrien: 3D design til 2D søm/sammenføynings-baner 13

14 Relevant prosjekt i tekstilindustrien: Virtuell Prototyping Industrialisering. eller når er egentlig et FoU-prosjekt ferdig? Fase 1: TEMPO Internasjonal status, initiell teknologiutvikling og verifisering av teknologi Fase 2: BIP, 3D sammenføyning Teknologiutvikling fokusert mot industrielle løsninger Fase 3:??? Implementering av industrielle løsninger og optimalisering av disse Sett fra bedriftens side: Prosjektet er ikke ferdig før etter 3 mndrs. stabil produksjon 14

15 Fungerende demo i lab Speed sensor Når FoU-leverandøren ikke er systemintegrator Hvem "overtar" og hjelper bedriften med industrialisering og installasjon når FoU-institusjonen er ferdig med sitt prosjekt? Hva med løpende service og videreutvikling? Om mulig ha med systemintegrator og/eller teknologi-leverandører i FoUprosjektet også Kompetanseoppbygging og overføring 15

16 Globalt FoU-samarbeid Utenlandske FoU-partnere har vært sentrale for å få frem nye ideer og løsninger En utfordring å finne gode måter å jobbe sammen på når prosjektet nærmer seg en industrialiseringsfase Når flytte demo/proto-utstyr? Hvordan overføre kunnskap? Håkon IPR? Raabe IPR Bedriften? Er prosjekteier Vil skjerme mot konkurrenter Leverandøren? Er ofte partner i prosjektet Vil gjerne levere til andre (også konkurrenter) Våre erfaringer: Fordel å være FoU-partneren uansett: Ekornes får utviklet løsninger som passer sine behov. Ekornes ønsker ikke å være alene om å bruke ny teknologi men å sikre seg enerett i sin bransje i et visst tidsvindu kan være aktuelt Patentering er komplisert (mange aktører, kombinering av kjente element, ) Akademisk publisering kan være en måte å sikre "freedom to operate (hindre andre å patentere) 16

17 Teknologiutvikling og teknologispredning, sømautomatisering oppsummert Et langsiktig teknologiutviklingsløp på vei mot lønnsomme og industrielle automatiserte sømprosesser. Målet på sikt er ikke å fullautomatisere alle sømprosesser, men å ta ut ca. halvparten av manuell sømtid. Tidligere erfaringer med automatisering og robotisering på Ekornes viser at dette tar tid og bygges stein på stein. Store utviklingskostnader og betydelig teknologisk risiko betyr at støtte til FoU er avgjørende. Stort inntjeningspotensial dersom man lykkes. Tellekanter h.i.å. (-08): Internasjonale konferanser: 4 Faglige konferanser, møter: 3 Formidling mot relevante målgrupper: 2 (bl.a. ERFA Teknologi, møbelbransjen) Allmennrettede formidlingstiltak: 3 Massemedia: 3 17