Tuotannon skenaariot esille simuloinnilla ja digitaalisella kaksosella

Metsä Fibre rakentaa Raumalla maailman moderneinta sahaa, jonka vuosituotanto tulee olemaan 750 000 kuutiota mäntysahatavaraa. Projektin investointiarvo on 200 miljoonaa euroa ja fossiilivapaan, tehokkuudeltaan ja teknologioiltaan ainutlaatuisen mäntysahan tuotannon on määrä käynnistyä syksyllä 2022. Rauman sahan asiakkaina  ovat vaativat puusepän- ja komponenttiteollisuuden tuotteita valmistavat yritykset, jotka asettavat  valmistamilleen tuotteille kovat laatuvaatimukset.

Simuloinnilla testattiin eri vaihtoehtoja ja hankittiin varmuus päätöksentekoon

Ennen investointipäätöstä Metsä Fibre halusi varmistaa, että sahan suunniteltu kuivaamokapasiteetti oli oikein mitoitettu ja yhtiö teki Pinjan kanssa kuivaamon infraa koskeneen tuotannon läpimenon sekä varastohallinnan simulointiprojektin. Yhdessä toteutetulla simulointiprojektilla varmistettiin, että uuden sahan pohjaratkaisu ja työnkulku mahdollistavat kuivaamossa tarvittavat läpimenovolyymit. Metsä Fibre halusi varmistettua tietoa muun muassa siitä, minkä kokoisena kuivaamorakennus kannattaisi toteuttaa, montako tuore- ja kuivavarastopaikkaa välivarastoinnissa tarvitaan ja millainen kuljetusvaunun tulisi olla.

– Tukista sahattujen tuotteiden pitää mennä kuivaamossa läpi, vaikka niillä  olisi sekä erilaiset kuivumisajat että muut tuotantoparametrit. Tehty simulointimalli toimii pohjana myös digitaaliselle kaksoselle”, toteaa Pinjalta projektia tehnyt Aku Mäkimattila

Ennen varsinaisen simulointiprojektin aloittamista Metsä Fibre oli määrittänyt ennalta kuivaamon rakenteen ja mahdolliset toteutuskoot. Pinjan kanssa yhteistyö aloitettiin ensin tarkemmilla määrityksillä ja rajaamalla toteutettavan simuloinnin laajuus. Lisäksi määriteltiin tarkat kysymykset, joihin simuloinnilla haettiin vastauksia.

Seuraavaksi kerättiin tarvittavat lähtötiedot, joiden pohjalta simulointimalli rakennettiin. Näitä olivat muun muassa tuotekohtaiset tiedot, rimakuormien tuotantosyklit, välivarastointitarpeet sekä kuivalajittelun kapasiteetti. Simulointiprojektin toteutus kesti kokonaisuudessaan 3,5 kuukautta. Simuloinnin etenemistä seurattiin viikoittain ja simulaatiomallia iteroitiin jatkuvasti.

Metsällä ja Pinjalla on aiempaa historiaa muun muassa Rengon sahalla pilotoidusta tuotannonohjausjärjestelmästä ja siihen liittyvästä MES-ratkaisusta. Samaa perusmallia ja simuloinnin toteutuksen rajausta oli luontevaa hyödyntää myös Raumalla.

Simuloinnin tuloksena pääsimme analysoimaan suunnitellun tuotannon kulkua sellaisena kuin miten sen nyt näemme. Tarpeen mukaan pystymme simuloinnin avulla kokeilemaan kuivaamon alueella tulevaisuuden käyvän laitoksen tuotevalikoiman muutoksiin liittyviä pullonkauloja ja tarpeita.
Jarkko Vihervuori, tekninen johtaja, Metsä Fibre

Digitaalista kaksosta kohti

Pinjan kanssa toteutettu simulointihanke antoi Metsä Fibren projektiryhmälle perustan tuore- ja kuivapuolen varastokapasiteetin mitoittamiseen sekä auttoi varmistamaan kuivaamon suorituskyvyn ja tavoitellun tuotannon läpimenon. Ilman simulointia Metsä Fibrelle olisi jäänyt tehtäväksi merkittävä määrä riskiarviointia ja eri vaihtoehtojen vertailua. Simulointiyhteistyön tuloksena tuotantolaitoksesta alkaa muodostua niin sanottu digitaalinen kaksonen, jonka avulla tuotannon puitteita voidaan jatkossa arvioida ja kehittää. Digitaaliseen kaksoseen voidaan syöttää reaaliaikaista dataa ilmentämään mahdollisia tulevaisuuden skenaarioita. 

– Pinjan työn kannalta digitaalinen kaksonen tehdään lähes samalla tavalla kuin simulointimallikin. Toki digitaaliseen kaksoseen ajetaan ajantasaista dataa ja mallia pidetään yllä. Meillä on ollut tapauksia, jolloin asiakas on palannut monen vuoden jälkeen haluttuaan tutkia tuotantoprosessista uusia asioita, Mäkimattila kertoo. 

On kuitenkin aina kysyttävä, päivitetäänkö vanha malli vai tehdäänkö kokonaan uusi. Pinja on tehnyt erilaisia simulointeja parinkymmenen vuoden ajan, kaikkiaan noin 200 projektia.

– Usein uuden tekeminen kannattaa, koska fokus on muuttunut, jolloin uuden  tekeminen on yleensä nopeampaa kuin vanhan muokkaaminen, Mäkimattila jatkaa.

Malli voidaan laittaa myös pilveen, jolloin asiakas pääsee itse pyörittämään tehtyä simulointimallia tarpeelliseksi havaittuja kokeiluja kohden. Jos halutaan isompia asioita, pitää mennä niin sanotusti konepellin alle, jolloin Pinjakin on aina apuna.

Projektista lyhyesti

1

Rauman sahan investointiarvo on 200 miljoonaa euroa ja fossiilivapaan, tehokkuudeltaan ja teknologioiltaan ainutlaatuisen mäntysahan tuotannon on määrä käynnistyä syksyllä 2022.

2

Simulointiprojektilla varmistettiin, että uuden sahan pohjaratkaisu ja työnkulku mahdollistavat kuivaamossa tarvittavat läpimenovolyymit.

3

Simulointiprojektin toteutus kesti kokonaisuudessaan 3,5 kuukautta. Simuloinnin etenemistä seurattiin viikoittain ja simulaatiomallia iteroitiin jatkuvasti.

3

Simulointiyhteistyön tuloksena tuotantolaitoksesta muodostuu digitaalinen kaksonen, jonka avulla tuotannon puitteita voidaan jatkossa arvioida ja kehittää.

Kiinnostuitko? Kysy lisää!

Tutustu myös näihin menestystarinoihin

Wärtsilä

”Simuloinnista oli meille hyvä apu tuotantomuutosten suunnittelussa. Simulointiprojektin avulla saimme vahvistusta ennakkoon tekemillemme oletuksille, mutta potentiaalisia pullonkauloja paljastui itse asiassa muistakin prosessin kohdista kuin joita olimme alun perin tarkastelleet.”

Atria Suomi

”Meille on todella merkittävä muutos, että saamme esimerkiksi päivitettyä kysyntäennusteita lennosta, tarvittaessa jo samaksi päiväksi.”

SSAB Oulainen

Hankkeessa pyrittiin selvittämään muun muassa maksimikapasiteettia ja eri kehitystoimenpiteiden vaikutusta siihen. Tavoitteena oli myös löytää tehokkaimmat tavat ohjata materiaalivirtoja ja lisätä jalostavan työn osuutta läpimenoajasta.