Jednou z najmodernejších technológií, ktorá významnou mierou prispieva k zvyšovaniu konkurencieschopnosti a efektívnemu riadeniu výrobných podnikov je simulácia. Možnosti jej nasadenia sú veľmi široké, od testovania súčiastok vo fáze vývoja až po simuláciu komplexných výrobných systémov, akým je digitálny podnik.

 

 

Simulácia výrazne napomáha pri plánovaní, riadení a kon­tinuálnom zlepšovaní výrobných procesov, je význam­ným pomocníkom pri zvyšovaní ich produktivity, efektivi­ty a flexibility. Práve flexibilita, v reagovaní na neustále sa meniace požiadavky zákazníkov v podmienkach globálnych trhov, sa stáva výhodou pre podniky používajúce vyspelé technológie.

 

Využitie simulačného modelu v konkrétnom výrobnom procese

Vytváranie simulačného modelu má určitú postupnosť, ktorou sa tre­ba riadiť. Najskôr treba vytvoriť jednoduchú verziu modelu, otestovať jeho funkčnosť a správnosť a postupne dopĺňať ďalšie detaily. V prvej fáze je vhodné sústrediť sa iba na pracoviská a tok výrobkov cez sys­tém bez toho, aby sa v modeli vytváral detailný dopravný systém a ďalšie prvky. Až po overení funkčnosti modelu sa pristupuje k do­pracovaniu efektných grafických efektov pre animáciu, k doplneniu špecifických výstupných štatistík, prepájaniu na podnikový informač­ný systém a podobne.

Na získanie parametrov a informácií o sledovanej výrobnej linke a overenie zvýšenia výkonnosti po jej inovácií bola použitá skúšob­ná verzia simulačného programu Flexsim. Oproti platenej verzii má však niekoľko obmedzení, pričom jedným z nich je možnosť vytvoriť simulačný model len z 20 objektov. Základom zostavovania simulač­ného modelu konkrétnej linky bolo dispozičné riešenie. Do modelu boli zahrnuté len tie stroje a zariadenia, ktorými materiál počas spra­covávania reálne prechádza.

Pri súčasnom usporiadaní linky je 5 strojov obsluhovaných 4 pra­covníkmi. Maximálne množstvo výrobkov vyrobených za 7,5 hodi­novú pracovnú zmenu je 518 ks. Pri trojzmennej prevádzke to pred­stavuje dennú produkciu 1 555 ks. Cieľom bolo navrhnúť spôsob zvýšenia výrobnej kapacity linky bez výmeny strojového vybavenia a pri minimálnych investičných nákladoch, navrhované zmeny po­rovnať a vyhodnotiť s aktuálnym stavom prostredníctvom simu­lačného programu.

Podstata spočívala vo zvýšení výkonu úzkeho miesta vo výrobe. Za úzke miesto sa považuje zariadenie, ktoré má najmenšiu pravdepo­dobnosť prerušenia v činnosti ostatnými zariadeniami a pritom naj­viac ovplyvňuje celkový prietok systému.

obr1m

Zostavenie simulačného modelu výrobnej linky

Úzkym miestom danej výrobnej linky sú obrábacie stroje SASS2 s výrobnou kapacitou 73 ks/hod a STEMUT s výrobnou kapaci­tou 76 ks/hod. Kvôli zvýšeniu výrobnej kapacity celej linky bolo navrhnuté, aby operátorov na pozíciách obsluhy strojov SASS2 a STEMUT/SASS3 nahradili manipulačné roboty. Opracovanie obrobku zabezpečí obrábací stroj, odobratie opracovaného po­lotovaru, naloženie nového polotovaru a jeho upnutie zabez­pečí robot. V prípade potreby medzioperačnej kontroly roz­merov robot uloží obrobok do meracieho prípravku, z ktorého získa informáciu o dodržaní, prípadne nedodržaní rozmerových tolerancií.

 

Kvôli štatistickému porovnaniu boli vytvorené dva varianty výrob­nej linky:

Variant č. 1 – model simuluje výrobnú linku s aktuálnym obsade­ním pozícií obsluhy obrábacích strojov SASS2, STEMUT a SASS3 operátormi.

obr2m

Variant č. 2 – model simuluje výrobnú linku, v ktorej obrábací stroj SASS2 obsluhuje manipulačný robot 1 a obrábacie stroje STEMUT a SASS3 obsluhuje jeden manipulačný robot 2.

obr3m

Výsledky získané prostredníctvom simulácie

V priebehu simulácie Flexsim automaticky zhromažďuje základné štatistické informácie o objektoch v modeli. Tieto informácie zahŕ­ňajú vstupy a výstupy položiek, trvanie jednotlivých stavov objektov, atď. Program možno nakonfigurovať tak, aby zozbieral detailnejšie in­formácie pre podrobnejšiu štatistiku. Informácie sú následne analyzo­vané v aplikácii Flexsim Chart.

 

Postupným prehraním simulácie oboch variantov č. 1 a č. 2 program Flexsim zozbieral množstvo informácií a údajov. Po skončení simulá­cie boli z vybraných údajov vytvorené tabuľky a jednotlivé paramet­re sa navzájom porovnali.

Pri usporiadaní podľa variantu č. 1 dokázala výrobná linka za 24 ho­dín vyprodukovať 1 555 kusov výrobkov. Pri usporiadaní podľa va­riantu č. 2 dokázala vyprodukovať 1 767 kusov výrobkov, čo predsta­vuje nárast o 13,63 %. V absolútnom vyčíslení to predstavuje nárast produkcie o 212 kusov za deň.

Podľa údajov získaných simuláciou sa vyťaženosť obrábacích stro­jov s najnižším taktom výroby zvýšila pri obrábacom stroji SASS2 zo 79,48 % na 90,30 % čo predstavuje nárast o 10,82 %. Vyťaženosť obrá­bacieho stroja STEMUT sa zvýšila zo 75,76 % na 89,10 %, čo predsta­vuje nárast o 10,34 %.

Aj napriek obmedzeniu v počte možných použitých objektov, vyplý­vajúcich z použitia skúšobnej verzie programu, sa simulačný program Flexsim ukázal ako veľmi efektívny nástroj na overovanie navrhova­ných zmien na výrobnej linke. Samotný priebeh simulačného experi­mentu nijako nenarušil reálnu výrobu v danom podniku. Práve nao­pak, umožnil veľmi efektívnou a nenákladnou formou porovnať dva rôzne varianty riešení. Poskytol tak dostatok objektívnych informá­cií pre ďalšie rozhodnutia manažmentu v oblasti investovania a ďal­šieho rozvoja podniku. Vytvorený simulačný model výrobnej linky môže manažérom do budúcnosti poslúžiť ako efektívna pomôcka pri plánovaní, riadení a organizácii výroby, ako aj pri overovaní navr­hovaných zmien a správnosti rozhodnutí. S použitím platenej verzie programu je možné vytvoriť virtuálne modely aj ďalších výrobných li­niek v danom podniku a ich vzájomným prepojením simulovať vý­robné toky na úrovni celého podniku, teda vytvoriť kompletný di­gitálny podnik. Takto vytvorený digitálny model umožní sledovať, riadiť alebo plánovať tok materiálu a informácií v celom výrobnom podniku.

 

Záver

Používanie simulácie ako podporného prostriedku rozhodovania ma­nažmentu je možné považovať do budúcnosti za veľmi perspektívne. K lepšej predstave a pochopeniu prispievajú prostriedky virtuálnej re­ality, ktoré zahŕňajú 3D okuliare, imerzívne systémy, dátové rukavice, systémy rozširujúce realitu (powerwall, holobench, workbench, holo­space a pod.) a projekčné systémy CAVE (Computer assisted virtu­al environments). Na trhu je dnes dostatok simulačných programov pre všetky typy manažérskych úrovní, od najnižších – operatívnych až po strategickú úroveň. Neustále zvyšovanie výkonu hardvérových prostriedkov a zároveň znižovanie ich ceny umožňujú sprístupniť tie­to systémy aj malým a stredným podnikom.

 

TEXT/FOTO: Ing. Andrea Krauszová, PhD., SjF KPIaM, TU Košice

Príspevok bol vypracovaný v rámci grantového projektu VEGA 1/0102/11 Metódy a techniky experimentálneho modelovania vnútropodnikových vý­robných a nevýrobných procesov.