Ökad effektivitet genom produktionsanalys

Sandvik använder artificiell intelligens för att förbättra stålproduktionsprocesserna och minska både kostnader och miljöpåverkan.

Forskningsprojektet Swedish Metal lanserades våren 2018 och är ett samarbete mellan affärsområde Sandvik Materials Technology, Högskolan i Skövde och det svensk-finska stålföretaget SSAB. Projektgruppen genomför ett omfattande produktionsanalysarbete med hjälp av artificiell intelligens (AI), big data och maskininlärning. Målet är en mer effektiv och hållbar stålproduktionsprocess.

Sandvik fokuserar på analys av produktionsdata för att bättre kartlägga innehållet av internt återvunnet material. Målet är att öka andelen återvunnet material som används - och minska behovet av att tillsätta jungfruliga material - vid ståltillverkningen.

"I dagsläget kan vi inte utnyttja alla grupper av återvunnet stål maximalt, eftersom vi måste ta hänsyn till osäkerheten kring deras sammansättning och fördelning", säger Magnus Josefsson, ansvarig för råvaruoptimering på Sandvik.

Akademiskt samarbete

Sandvik skickar stora mängder data från stålverksprocessen till forskare vid Högskolan i Skövde för analys.

"Grundtanken är att studera sambandet mellan vilka råvaror vi tillför det smälta järnet och vilken stålsammansättning vi får ut, men vi använder även sekundärdata som elanvändning och oxidinnehåll i slaggen. Vi hoppas att de nya algoritmerna ska kunna upptäcka metallförluster och materialföroreningar mellan olika batcher av smält järn och därmed isolera de effekter som beror på oväntat innehåll i råvarorna."

Ett viktigt mål med analysarbetet är att finjustera de befintliga algoritmerna för råvaruoptimering som Sandvik använder i sin produktionsprocess. Detta förväntas göra det möjligt att optimera råvarukostnaderna utan att kompromissa med stålkvaliteten.

"Det material som vi smälter idag består till cirka 45 procent av internt återvunnet stål och restprodukter och till 35 procent av inköpt skrot. Resten är rena metallegeringar. Vi räknar med att kunna hitta bättre sätt att ta tillvara det återvunna materialet så att det går att minska andelen legeringar utan att riskera sämre kvalitet i slutprodukten."

Förbättrad effektivitet, förbättrad cirkularitet

Projektet är planerat att pågå under tre år. Josefsson räknar med att ett första resultat kommer att vara en tydlig ögonblicksbild av hur råvarumixen kan förbättras för att öka såväl kvalitet och effektivitet som hållbarhet.

"Jag hoppas att analysförfarandet kan implementeras på ett sätt som gör det möjligt att genomföra det kontinuerligt i framtiden", säger han.

"Då skulle vi kunna identifiera problem med sorteringen av återvunnet stål när de uppstår och därmed kunna sätta in åtgärder för att förebygga problemen." Parallellt med arbetet med att minska andelen legeringar som tillsätts pågår också ett arbete med att minska andelen skrotning som sker i produktionen, vilket ytterligare ökar behovet av att använda det återvunna stål som finns på bästa möjliga sätt.

"Även om det är bättre att använda återvunna produkter än att köpa legeringar för att hushålla med råvaror, så är det optimala scenariot inte att cirkulera materialet flera gånger. Det vore naturligtvis bättre om så mycket som möjligt av materialet kunde säljas direkt, så ett annat viktigt mål för oss är hur vi kan skrota mindre material."

Hållbarhetsfokus är lika med optimering av processer

En viktig anledning för Sandvik att engagera sig i Swedish Metal-projektet är minskade produktionskostnader, som är ett resultat av att man använder billigare material och minskar elförbrukningen. Det kommer sannolikt också att hjälpa företaget att få detaljerad kontroll över sina processer och optimera dem.

"Att öka konkurrenskraften och särskilja oss från våra internationella konkurrenter har blivit allt viktigare", säger Josefsson. "Dessutom tar vi hållbarhetsfrågan på stort allvar. Genom att visa hur hårt vi arbetar med den här frågan tror jag att vi kan öka våra chanser att attrahera ny kompetens i framtiden."