Hundra års samarbete har byggt upp kunskap som flera företag kan använda. Men om framtidens beräkningsverktyg blir tillgängliga för allt fler kan företagens egna data få större betydelse för konkurrenskraften. Det kan också göra dem mer försiktiga med vad de delar.

Eva Lindh Ulmgren, Alleima, lyfter frågan under det avslutande panelsamtalet vid Jernkontorets jubileumsseminarium den 20 oktober. Om många får tillgång till liknande modeller och AI-verktyg, vad gör då det enskilda företaget unikt? En möjlig skillnad ligger i informationen från den egna tillverkningen och kunskapen om hur produkterna fungerar hos kunderna.

Det är en möjlig spänning i den fortsatta forskningssamverkan. Verktygen kan göra det lättare att använda kunskap, samtidigt som värdefulla data blir något företagen vill skydda.

Under dagen presenterar företrädare för Jernkontorets 14 teknikområden sina forskningsbehov och framtidsbilder, med sikte mot 2040. I panelen blickar Eva Lindh Ulmgren, Eva Pétursson från SSAB, Petter Damm från Uddeholm och Rose-Marie Yttergren från Höganäs vidare mot 2050.

Frågorna skiljer sig mellan metallurgi, valsning, analys och produktutveckling. Ändå framträder den gemensamma ambitionen att förstå hur det som händer i ett led påverkar nästa, och använda den kunskapen för att tillverka bättre produkter med mindre resursåtgång.

Nya råvaror förändrar fler än en process

För metallurgin innebär omställningen förändrade förutsättningar redan vid råvaruintaget. Olle Sundqvist, Alleima, beskriver hur nya järnbärare och en ökad användning av återvunnet material ställer andra krav på processerna.

Det handlar bland annat om att förstå hur olika råvaror påverkar energibehov, legeringsutbyte och kvalitet. Frågorna försvinner inte med nya ugnar eller bättre databehandling. Hans bedömning är att industrin även 2040 kommer att arbeta med klassiska metallurgiska problem, men med mer avancerade verktyg.

Förändringarna fortsätter genom tillverkningen. Karin Hansson, Alleima, lyfter behovet av att anpassa gjutningen till nya råvaror och specialstålsorter. Inom stång- och profiltillverkning beskriver Kalevi Vainikainen, Fagersta Stainless, hur större variation i råvarornas sammansättning kan kräva bättre processkontroll för att slutprodukten ska hålla jämn kvalitet.

Även materialen som uppstår vid sidan av stålet förändras. Jonas Larsson, Höganäs, pekar på att nya processer och insatsvaror kan ge andra restproduktflöden och egenskaper. Befintliga användningsområden kan därför behöva omprövas, samtidigt som nya möjligheter öppnas.

För teknikområdet Restprodukter är målet att bättre ta vara på materialens specifika egenskaper. Men det kräver mer än en teknisk lösning. Materialen behöver också uppfylla miljö- och säkerhetskrav och accepteras av användarna.

Sett tillsammans visar presentationerna att ett råvarubyte får följder långt utanför smältningen. Det påverkar vad laboratorierna behöver analysera, hur stålet kan bearbetas och vilka andra material som går att återvinna eller sälja.

Från enskilda modeller till en sammanhängande kedja

Digitaliseringen ger möjligheter att hantera dessa samband. Men flera presentationer beskriver ett avstånd mellan lyckade försök i enskilda processer och en tillverkning där informationen följer materialet genom hela kedjan.

Inom teknikområdet Digitalisering lyfts behovet av att koppla data till den smälta, det ämne eller den produkt som faktiskt bearbetas. Information från ett tidigare steg ska kunna användas när nästa process ställs in.

Det kräver både fungerande informationshantering och samarbete över organisationsgränser. Jernkontorets beskrivning av teknikområdet betonar också att nyttan av tekniken beror på hur ledarskap och organisation utvecklas.

Jonas Lagergren, SSAB, beskriver en närliggande uppgift för band- och plåttillverkningen: att föra samman modeller för flera processteg, exempelvis varm- och kallvalsning. Varje del behöver förstås, men också hur delarna påverkar varandra.

Pontus Hydén, Höganäs, för samma resonemang om ugnarna. En ugn kan inte optimeras enbart utifrån det som händer inne i den. Hänsyn behöver tas till materialets tidigare behandling och till vad som ska ske efteråt. Samtidigt måste elektrifiering och nya bränslen fungera med kraven på temperatur, kvalitet och kostnad.

I panelsamtalet beskriver Eva Pétursson möjligheten att kombinera fysikaliska modeller med data från produktionen och kundernas användning. Ambitionen är att knyta samman materialets mikrostruktur, tillverkningsprocesserna och egenskaperna i den färdiga produkten. En sådan modellkedja skulle kunna hjälpa industrin att förutsäga hur ett material beter sig och hur länge det fungerar i en viss tillämpning.

Mätningen måste gå att lita på

För att modellerna ska bli användbara behöver industrin kunna mäta rätt saker med tillräcklig noggrannhet.

Karin Hansson uttrycker vikten av att sensorer och modeller måste fungera i gjutningens krävande miljö. Hon visar också på grundforskningens betydelse: en digital beskrivning av processen behöver bygga på förståelse för de fysikaliska fenomen som faktiskt styr den.

Helena Ekström, SSAB, visar hur konkret kopplingen mellan analys och beslut är. Laboratorierna undersöker råvaror, processprover och färdiga produkter. I vissa delar av verksamheten behöver svaret komma inom några minuter. Samtidigt kan osäkerhet i analysen påverka både kvalitet och kostnad. Mer automation får därför inte ske på bekostnad av noggrannheten. Hennes framtidsbild handlar också om att digitalisering och automation kan avlasta personalen från återkommande moment och frigöra tid för mer kvalificerat analysarbete.

Inom oförstörande provning beskriver Anders Björk, Ovako, hur resultaten kan användas för mer än att avgöra om en produkt är godkänd. Genom att koppla provningsdata till tillverkningen kan företagen försöka förstå vilka tidigare förhållanden som har gett upphov till fel. Målet att utveckla provningen från slutkontroll till stöd för processtyrning finns också i teknikområdets verksamhetsbeskrivning.

Detta ger en viktig precisering av dagens tal om datadriven industri. Att samla in information är ett första steg. Nästa är att förstå vad den betyder och vilket beslut den ska förbättra.

Eva Lindh Ulmgren återkommer till behovet av att fortsätta utveckla materialanalysen. AI kan hjälpa till att hitta samband i tillgängliga data, men forskningen behöver också tillföra nya observationer och ny kunskap.

Snabbare utveckling kräver kundernas medverkan

En återkommande förväntan är att modeller och AI ska korta tiden från materialidé till användbar produkt.

Thomas Müller, SSAB, beskriver behovet av att utveckla stålsorter i takt med kundernas förändrade produkter. Materialutvecklingen behöver bli snabbare, samtidigt som stålet måste kunna tillverkas och uppfylla kraven i användningen.

Anders Östlund, Alleima, pekar på möjligheten att förena kunskap om legeringssammansättning, mikrostruktur, korrosion och svetsning i mer tillförlitliga materialmodeller. Företagen har samlat stora mängder information genom åren. En framtida uppgift är att göra den användbar i utvecklingen av nya material.

I panelen beskriver Eva Lindh Ulmgren hur krävande tillämpningar inom bland annat energi och rymd kan driva utvecklingen. Material behöver tåla högre temperaturer, högre tryck eller andra belastningar. Hennes bedömning är att kundrelationen därmed också förändras.

– Nu köper kunder egenskaper, säger hon och menar att de på sikt, i större utsträckning, kommer att köpa lösningar, där funktion och livslängd får en tydligare plats. Det kräver att materialtillverkare och användare utvecklar kunskapen tillsammans.

Det räcker heller inte att ta fram ett material snabbare om kunderna inte kan bedöma om det är säkert och tillförlitligt i deras verksamhet. Hon lyfter digitala modeller av materialets beteende och åldrande som ett möjligt stöd för att introducera nya material i tillämpningar med höga säkerhetskrav.

David Eidhagen, Alleima, berör samma möjlighet från rörtillverkningens perspektiv. Bättre modeller av produkten och dess tillverkning kan på sikt också ge ett bättre underlag för att diskutera hur röret fungerar hos kunden.

När kunskapsförsprånget utmanas

Petter Damm för diskussionen vidare till vad nya beräkningsmöjligheter skulle kunna betyda för konkurrensen. I ett långsiktigt scenario ser han möjligheter att kombinera AI med kvantteknik för att undersöka komplexa materialsystem.

Det är en framtidsspaning. Men frågan han ställer är relevant redan när mer tillgängliga verktyg börjar förändra utvecklingsarbetet: hur försvarar ett etablerat företag sitt försprång om även mindre aktörer kan få tillgång till avancerad materialmodellering?

Eva Lindh Ulmgren ser företagens egna data som en möjlig konkurrensfördel. Samtidigt befarar hon att just det kan göra samarbete svårare. Om värdet ligger i att använda gemensamt tillgängliga verktyg på unik information blir det mer känsligt att öppna den informationen för andra.

Där möter framtidsdiskussionen kärnan i hundraårsjubileet. Gemensam forskning bygger på att företagen hittar frågor som de tjänar på att undersöka tillsammans. Med mer datadrivet utvecklingsarbete kan gränsen mellan gemensam kunskap och företagsspecifik information behöva dras på nya sätt.

Panelen ger inget färdigt svar på hur det ska ske. Däremot återkommer betydelsen av nära kundrelationer, materialkunnande och samarbete längs värdekedjan. Tillgång till en modell är en del av arbetet. Företaget måste också kunna tillverka materialet, förstå användningen och leverera det som kunden behöver.

Olika bilder av den globala marknaden

Teknikutvecklingen sker dessutom på en marknad vars framtida struktur paneldeltagarna bedömer olika.

Eva Pétursson uttrycker en förhoppning om att världen åter ska bli mer globalt sammanlänkad. Samtidigt behöver företagen anpassa sig till de förhållanden som råder nu.

Eva Lindh Ulmgren är mindre övertygad om en återgång. Hon beskriver hur kunder i bland annat Kina och Indien efterfrågar lokal tillverkning. När sådana värdekedjor väl har byggts upp tror hon att utvecklingen kan bli svår att vända.

Det kan påverka hur företagen organiserar både produktion och kompetens. Att samla verksamhet ger fördelar, men närhet till marknaden kan kräva andra lösningar.

Hon varnar också för att utgå från att svenska tillverkares kvalitetsförsprång består. Hennes bedömning är att konkurrenter i Kina och Indien utvecklas snabbt och att företagen därför måste fortsätta förbättra sig.

– Men vi får inte bli så självgoda, säger hon.

Kompetensen måste utvecklas med verktygen

Rose-Marie Yttergren ser en framtid där nya användningsområden och andra råvaror behöver hanteras tillsammans med ett bredare hållbarhetsarbete. Men hon påminner också om att framtidens forskning kan bygga på sådant som redan har undersökts och senare lagts åt sidan. Förändrade förutsättningar kan göra äldre spår intressanta igen.

Det kräver både bevarad kunskap och beredskap att lära nytt.

Samma behov återkommer i teknikområdenas presentationer. Helena Ekström beskriver risken att laboratorier förlorar erfarenhet när kunniga medarbetare slutar. Joachim Törnfeldt, Hjulsbro Steel, lyfter betydelsen av att hålla forskning och utbildning inom trådteknik levande, samtidigt som tillverkningen behöver automatiseras och effektiviseras.

Petter Damm menar att industrin också behöver bli bättre på att ta till vara de färdigheter som yngre medarbetare för med sig, inte minst när det gäller att använda digitala verktyg. Rekrytering handlar då både om att väcka intresse för branschen och om att skapa arbetsuppgifter där nya kunskaper faktiskt får användas.

Genom presentationerna löper därmed en mer krävande uppgift än att införa enskilda digitala verktyg. Mätningar måste vara tillförlitliga, modellerna måste beskriva relevanta samband och resultaten måste kunna användas i tillverkningen. Kompetensen behöver finnas för att bedöma när de fungerar och när de ger missvisande svar. Det är i dessa kopplingar som mycket av den framtida forskningsnyttan finns. Samma samband mellan kemi, process, struktur och egenskaper behöver fortfarande förstås. Och slutprodukterna behöver möta verkliga behov hos kunderna. Nästa försprång måste byggas hela vägen från förståelsen av materialet till nyttan hos kunden.

Fjorton teknikområden blickar framåt

Jernkontorets gemensamma forskning är organiserad i 14 teknikområden, TO. Här sammanfattas de viktigaste framtidsfrågorna från presentationerna under jubileumsseminariet. Översikten återger talarnas prioriteringar och framtidsbilder, inte en gemensamt beslutad färdplan.

När Gert Nilson, teknisk direktör på Jernkontoret, får frågan vad hundra år av gemensam forskning har förändrat i ett stålverk vill han helst inte peka ut en enda teknik eller process. Spåren finns, menar han, genom hela tillverkningen: i smältning och gjutning, i valsning och smide och i värmebehandlingen som ger stålet dess slutliga egenskaper.

Svårigheten är att skilja forskningens olika bidrag åt. Företagens egen utveckling, samarbeten med universitet och institut och den gemensamma forskningen går in i varandra. Dessutom flyttar sig målet hela tiden.

Gert Nilson hämtar ett exempel från sin tid på Uddeholm i Hagfors. Under åren han arbetade där hann stålsorter gå från att tillverkas i stora volymer till att försvinna ur försäljningen, medan andra växte från ingenting till bärande produkter. För den som arbetade med tillverkning och provning innebar utvecklingen att välkända material ersattes av nya som krävde ny processföring och därmed ny kunskap.

– Man skulle kunna tro att man löser ett problem och sedan är man färdig. Men vad som händer är att man skapar samma problem en gång till, fast på ett mer avancerat sätt, säger han.

Så snart processen klarar mer, använder produktutvecklarna utrymmet till att ställa högre krav på stålet. För Gert Nilson är det en förklaring till varför forskningen aldrig får någon naturlig slutpunkt. Svenska tillverkare som konkurrerar med specialiserade produkter måste fortsätta utvecklas för att kunna behålla sitt försprång.

Ett sekel av gemensamma problem

Rötterna till Jernkontorets tekniska samarbete går tillbaka till 1751, men den organisation som uppmärksammas i årets jubileum tillkom 1926. Året dessförinnan hade Alf Grabe, metallurg och redaktör för Jernkontorets Annaler, besökt Jernkontorets tyska motsvarighet, VDEh, som precis hade infört en organisation för gemensam forskning, och föreslagit en liknande organisation i Sverige. I maj 1926 beslutade Jernkontorets fullmäktige att samla forskningen i fyra utskott, från gruvbrytning och anrikning till valsning, smidning och värmebehandling.

Ett historiskt exempel i Jernkontorets jubileumsmaterial gäller sprickor i rostfritt stål. Där beskrivs hur gemensam forskning ökade förståelsen för lokala förändringar i kromhalten vid korngränserna. Enligt Jernkontoret gav kunskapen underlag för bättre legeringar och värmebehandlingar.

I dag är samarbetet organiserat i 14 teknikområden. Enligt Jernkontorets uppskattning motsvarar den gemensamma forskningen ungefär 10–15 procent av stålindustrins samlade forskningsverksamhet. Merparten bedrivs alltså på andra håll, framför allt inom företagen själva.

Gert Nilson menar ändå att värdet av samarbetet sträcker sig långt utanför de gemensamma projekten. En anställd som deltar får tillgång till andra människors erfarenheter och vet vem som kan hjälpa till när ett nytt problem uppstår.

– Individerna på enskilda företag får nätverk som gör att de får tillgång till mycket mer kunskap än vad de har hunnit bygga upp var och en för sig.

Alla behöver inte visa hela handen

Att företag delar ett tekniskt problem betyder inte att de har samma produktplaner. Just där ser Gert Nilson en viktig fördel med den gemensamma forskningen.

I ett samarbete mellan ett enskilt företag och ett universitet eller institut behöver företaget formulera vad det vill undersöka. I ett projekt med flera företag kan deltagarna enas om en övergripande fråga, samtidigt som var och en söker den kunskap som är viktig för den egna verksamheten. Det behöver inte framgå exakt varför företaget deltar och hur det tänker använda resultaten.

– Jag kan bidra och lära mig utan att avslöja exakt vad det är i förlängningen som jag är ute efter.

Det ger utrymme för samarbete även mellan konkurrenter. En deltagare kan vara intresserad av en viss del av processen, en annan av hur ett material beter sig. Resultaten kan sedan användas i skilda produkter och tillverkningsmetoder. Förutsättningen, menar han, är att deltagarna vet vad de får dela och var gränsen går för det egna företagets information.

Samarbetets innehåll har också förändrats när industrin har förändrats. Gert Nilson beskriver hur specialiseringen efter 1970- och 1980-talens omstruktureringar gjorde vissa gemensamma frågor färre. Verken utvecklade olika produkter och fick därmed delvis olika forskningsbehov. Energieffektivisering var dock ett område där det fortfarande var lätt att hitta gemensamma intressen.

Nu ser han nya möjligheter att samlas när företagen undersöker hur fossila bränslen och råvaror kan ersättas. Även verksamheter med olika produkter kan behöva förstå samma förändringar i processen. Nya verktyg för modellering av processer och produkter kan också utvecklas gemensamt.

Friheten har en baksida

Men samma frihet som gör det möjligt att delta utan att avslöja hela sin strategi kan försvaga ett projekt. Om alla agerar avvaktande finns risken att syftet med projektet blir otydligt och därmed att intresset svalnar.

Han beskriver det som en återkommande styrningsfråga. Forskare behöver kunna undersöka osäkra samband och arbeta långsiktigt. Samtidigt måste företagen ta ansvar för att förklara vilka problem som är viktiga i verksamheten. Det är där Jernkontoret spelar en viktig roll. Genom att stå i ständig dialog med både företagen och forskningsutförarna kan man upprätthålla balansen.

När han kom till Jernkontoret 2011 uppfattade han att delar av den gemensamma forskningen hade kommit för långt från företagens prioriteringar. Hans uppdrag blev, som han beskriver det, att få industrin att återta kommandot. Forskningsprogrammet Metalliska material blev ett viktigt verktyg i arbetet med den förändringen.

Det innebar att utgå tydligare från vilka frågor företagen ville ha svar på. Enligt Gert Nilson var omställningen bitvis besvärlig, men den gjorde också deltagarnas arbete mer relevant och uppskattat på hemmaplan.

– Det är att ställa rätt fråga som är det viktiga, inte hur man tar reda på svaret.

När bränslebytet förändrar processen

Vad är då en gemensam fråga i dag? Gert Nilson tar upp omställningen till fossilfrihet, som bland annat innebär att gå från gaseldad till elektrisk uppvärmning. För stålföretagen räcker det inte att veta att värmen kan produceras på ett annat sätt. De behöver också förstå hur snabbt materialet kan värmas och hur värmen fördelas i ugnen med mera.

Sådana frågor kan undersökas gemensamt. Företagen kan sedan anpassa kunskapen till sina stålsorter, sin utrustning och sina produkter.

Gemensamma försök och sammanställningar av materialegenskaper kan ge en referens som flera företag använder. Beslutet om vilket biokol som passar i en viss process ligger sedan hos det enskilda företaget.

– “Här har vi en referensram att utgå ifrån. Det här är vi alla överens om”. Sedan kan vi ovanpå det göra våra egna grejer.

Behovet av gemensamma bedömningsgrunder har en lång historia. Redan 1935 publicerades Jernkontorets skala för mikroslagger, små inneslutningar i stålet som kan påverka dess egenskaper. Enligt jubileumsmaterialet blev skalan senare både svensk och internationell standard. Den gav olika bedömare ett gemensamt sätt att beskriva materialet.

Även misslyckanden måste få plats

Att forskningen ska svara mot industrins behov betyder inte att resultatet kan vara garanterat. Gert Nilson anser tvärtom att osäkerheten är ett viktigt motiv för offentlig finansiering. Staten ska bidra till att företag vågar undersöka sådant som ligger bortom det trygga och redan kända.

Han pekar samtidigt på att misslyckanden kan ha olika orsaker. En idé kan visa sig inte fungera. Men ett försök kan också begränsas av att den tillgängliga utrustningen inte klarar det man vill undersöka. Då handlar svårigheten om möjligheten att genomföra forskningen.

Som exempel på en svår fråga tar han möjligheten att se och mäta vad som händer inne i en ljusbågsugn. Han beskriver hur försök att få bättre insyn i processen har lett till återkommande besvikelser. Lösningar som har verkat lovande har inte fungerat som avsett. Ett misslyckande kan också vara en framgång: Den här idén kommer inte att funka, varken för oss eller konkurrenterna, då kan vi sluta fundera på den och gå vidare.

Samtidigt vill han inte att bara säkra kort ska få finansiering. Även idéer där bedömarna har väldigt olika uppfattning behöver prövas.

– Man ska inte bara välja ut de projekt som alla är överens om, man ska också välja några av dem som man är väldigt oense om. Där kan det finnas spännande idéer.

Nya processer kräver ny kunskap

När Gert Nilson blickar framåt ser han datadriven produktion som en av de stora gemensamma uppgifterna. För att styra mer med hjälp av data behöver företagen förstå vad som går att mäta, vad mätningarna faktiskt säger och vilken kunskap som fortfarande saknas.

Det är en fortsättning på en lång utveckling. I sin historik beskriver Jernkontoret hur datorer började få genomslag i svensk stålindustri under 1960-talet, tillsammans med nya mätmetoder och matematiska modeller. År 2017 startade organisationen ett särskilt teknikområde för digitalisering.

För Gert Nilson kommer frågor om mätning och styrning att behöva bearbetas parallellt med utvecklingen av fossilfria processer och nya krav på råvarorna. När etablerade bränslen eller material ersätts kan även en erfaren tillverkare behöva lära om.

Därmed återkommer han till erfarenheten från Hagfors: varje framsteg ger utrymme för nya krav. Även efter hundra år behöver företagen lära sig behärska nästa förändring.

– Du blir hela tiden nybörjare på en process, säger Gert Nilson.