obrVýrobné spoločnosti využívajú rôzne prostriedky na optimálne nastavenie výrobných procesov pri inováciách, ako aj pri zväčšovaní svojich výrobných kapacít. Príspevok sa zaoberá návrhom optimálneho rozmiestnenia výroby pri rozširovaní výroby vo vybranej spoločnosti.

Pri tomto návrhu je použitý simulačný softvér z portfólia Siemens PLM software. Týmto modulom je softvér Tecnomatix Plant Simulation. Pomocou tohto softvérového modulu je vytvorený návrh novej výrobnej haly podľa vzoru už existujúcej výroby v starej hale v predmetnej spoločnosti.

MODEL A MODELOVANIE
Modelovanie – predstavuje teoreticko-poznávací proces, ktorého základom je abstraktné myslenie. Jeho podstatou je v zmysle výskumných techník nahradiť skúmaný systém jeho modelom. Cieľom tohto systému je za pomoci pokusov s modelom získať informácie o skúmanom systéme. Modelovanie teda môžeme chápať aj ako napodobňovanie štruktúr a správania sa v reálnych systémoch.
Model – teda zjednodušený obraz skutočnosti; zobrazovaná skutočnosť je nazývaná predmetom modelovania. Pri tvorbe modelu sa zobrazujú tie vybrané vlastnosti, ktoré sú predmetom modelovania a sú dôležité z hľadiska skúmania.
Pri vytváraní modelu je potrebné mať na zreteli nasledujúce odporúčania:
• Ak zjednodušíme skutočnosť príliš, model bude skreslený a výsledky, ktoré získame na základe analýzy, budú nereálne až nezmyselné.
• Ak sa budeme pri modeli snažiť o čo najvernejšie zachytenie skutočnosti, získame síce veľmi kvalitný model, jeho analýza však bude neuskutočniteľná a výsledky nedosiahnuteľné.

obr1

SIMULÁCIA
Ide o výskumnú techniku, ktorej podstatou je nahradiť systém jeho simulátorom. S týmto simulátorom sa vykonávajú experimenty. Ich cieľom je získavanie informácií o pôvodnom skúmanom systéme. Najefektívnejším nástrojom pre podporu v projektovaní výrobných procesov a ich neustáleho zlepšovania je počítačová simulácia.

obr2

Počítačová simulácia je experimentálnou metódou, pri ktorej je reálny systém nahrádzaný počítačovým modelom. Na tomto modeli sa vykonávajú experimenty, ktoré sa následne vyhodnocujú, prechádzajú optimalizáciou a výsledky sa následne spätne prenášajú do reálneho systému. Základnými cieľmi simulácie ako metódy na študovanie správania sa nejakého systému za pomoci počítačového alebo iného modelu a experimentovania s ním možno v strojárskych výrobných systémoch rozčleniť na:
• analýzu existujúcich výrobných systémov za účelom ich zdokonalenia,
• projektovanie alebo overovanie projektov nových výrobných systémov.
Oblasť analýzy existujúcich výrobných systémov možno rozdeliť na:
• zisťovanie vhodnosti prestavby alebo úpravy existujúceho výrobného systému,
• analýzu správania sa výrobného systému pri rôznych výrobných podmienkach,
• zisťovanie vplyvu rozdielnych riadiacich algoritmov na prevádzku výrobného systému.
Hlavnou výhodou softvérových produktov, zaoberajúcich sa v súčasnej dobe simuláciou, je možnosť nasimulovať spomínané procesy v pomerne krátkom čase a s veľkou presnosťou. Oblasť modelovania a simulácie pomocou výpočtových technológii tvorí veľmi dôležitý podporný činiteľ v oblasti životného cyklu výrobku a správy dát o jeho vývoji, výrobe a prípadných inováciách. Tieto a mnohé ďalšie oblasti spadajú pod mapovanie životného cyklu výrobku a následne do oblasti PLM systémov, ktoré sa touto problematikou zaoberajú.

Začiatok života výrobku tvoria prvé tri fázy: predstava, definovanie a realizácia (BOL – Be-ginning-of-Life).
Prostrednú fázu (MOL – Middle-of-Life) tvoria fázy: používanie produktu, podpora a údržba.
Koniec života produktu (EOL – End-of-Life) tvoria fázy: „odchod produktu“, likvidácia a recyklácia.

obr3
PLM sa vyznačuje holistickým prístupom riadenia produktu a spracováva informácie z týchto deväť oblastí (obr. 3). Holistický prístup vytvoril prepojenie medzi jednotlivými systémami (PDM, BPM) a činnosťami a umožňuje organizáciám riadiť produkt v logickej nadväznosti jednotlivých fáz.
Hlavnými cieľmi PLM sú:
• zvýšenie príjmov,
• skrátenie doby návrhu,
• urýchlenie zmeny cyklov,
• vykonávať viac komplexnú, menej rušivú spoluprácu,
• nakúpiť menej dielov vo väčších objemoch,
• zvýšenie výrobných skúseností,
• zníženie produkcie nepodarkov a odpadu,
• zníženie režijných nákladov,
• redukovať náklady na administratívne a kancelárske procesy,
• maximalizácia hodnoty produktového portfólia,
• maximalizácia hodnoty súčasných a budúcich produktov pre zákazníkov a akcionárov.

MATERIÁLOVÝ TOK VO VÝROBE VYBRANEJ SPOLOČNOSTI
Pri návrhu layoutu a materiálového toku sme sa v novej hale opierali o existujúcu výrobu v staršej hale. Charakter výroby je totožný s tým, ktorý sa realizuje v staršej hale. Spoločnosť rozširuje výrobu kvôli rastúcim požiadavkám zo strany trhu a jeho odberateľov.
Vytvorením simulácie výroby v pôvodnej hale sme ju mohli optimalizovať a zároveň sa od nej odraziť pri tvorbe layoutu v novej hale, kde bude výroba rozšírená. Rozdiel medzi jednotlivými halami je nielen v rozmeroch, ale aj v dispozičnom riešení. Kým v starej hale je výroba rozdelená do dvoch miestností, kde výroba prebieha, v novej hale je výrobný priestor orientovaný do jednej miestnosti určenej pre výrobu. V každej hale je ešte ďalší priestor, ktorým je sklad vstupných surovín.
Po ukončení celého transformačného procesu končia hotové produkty z oboch hál v expedičnom sklade hotových výrobkov (obr. 4). Zo skladu vstupných surovín do výroby vstupuje vstupný materiál, ktorý prechádza vstupnou kontrolou. V starej hale sa táto kontrola vykonáva na dvanástich pracoviskách. Na každom takomto pracovisku pracuje jeden pracovník.

obr4

Po vykonaní vstupnej kontroly materiál prechádza do hlavnej výrobnej hale. V tejto hale sú tri typy pracovísk. Prvým pracoviskom sú pracovné stoly, kde sa materiál spracováva. Pri každom z týchto stolov pracujú dvaja pracovníci. Pracovných stolov je 12. Z pracovných stolov ide materiál do lisu. Lisy sú v starej hale tri, čo postačuje na spracovanie materiálu zo všetkých 12 pracovných stolov. Po lisovaní prechádzajú výrobky výstupnou kontrolou a balením. Týchto pracovísk je v starej hale deväť. Po zabalení idú výrobky do expedičného skladu.

Z 2D layoutu sme si vygenerovali 3D layout simulácie (obr. 5) pre lepšiu názornosť priebehu výroby.

obr5

TVORBA LAYOUTU NOVEJ VÝROBNEJ HALY
Podľa starej haly s prihliadnutím na priestory a potrebu rozšírenia výroby sa postupovalo pri návrhu rozloženia pracovísk a spôsobe toku materiálu v novovybudovanej hale. V tejto hale bude umiestnených osem nových pracovných stolov. To znamená, že bude potrebné vyriešiť rozmiestnenie pre osem nových pracovísk vstupnej kontroly, osem pracovných stolov, dopravník na dopravu materiálu k lisom, zabezpečiť výstupnú kontrolu i balenie a, samozrejme, vyriešiť zásobovanie a expedíciu hotových výrobkov do spoločného skladu. V pôdoryse haly a stanovení jej výrobných priestorov sme vypracovali viaceré verzie možného rozloženia výroby. Najvhodnejší variant je znázornený na obr. 6. Sú tu farebne vyznačené jednotlivé pracoviská, ktoré sú obsadené podobne, ako v starej hale. Týmto zvýšením produkcie bolo nevyhnutné prijať a zaškoliť nových pracovníkov, ktorí celú výrobu v novej hale zabezpečia. Keďže spoločnosť pracuje v trojzmennej prevádzke, bude potrebovať ešte približne 100 nových zamestnancov, vrátane riadiacich pracovníkov, ktorí budú na výrobu dozerať a zabezpečovať jej plynulý chod.

obr6

Zo simulačných modelov oboch výrobných hál je pri riešení ich optimalizácie možné generovať bezprostredné štatistické výstupy o vyťaženosti daných pracovísk, ako aj pracovníkov, čo je nápomocné hlavne pri odstraňovaní úzkych miest a možných problémov, napríklad pri poruchovosti strojov. Týmto spôsobom je možné nasimulovať a dopredu odhadnúť veľkosť medziskladov a medzizásobníkov medzi jednotlivými časťami výroby pre zabezpečenie plynulého chodu výroby a toku materiálu.

ZÁVER
Na predkladanom príklade vidíme široké spektrum uplatnenia simulačných softvérov pri riešení praktických požiadaviek vo výrobe. Za ich pomoci je možné riešiť jednoduchšie aj zložitejšie úlohy vo výrobných, ako aj v nevýrobných procesoch. Zostavovať layouty, materiálové toky, objavovať a odstraňovať úzke miesta vo výrobe, ako aj riešiť optimalizačné opatrenia v daných procesoch. Softvérové moduly pre modelovanie a simuláciu napomáhajú zisťovať budúcu kapacitu plánovanej výroby, vyťaženosť pracovísk a potrebu ich obsadenia zamestnancami. Dokážu tiež simulovať kolízne stavy strojov. V týchto prípadoch je možné overiť výhodnosť väčších zásobníkov medzi jednotlivými časťami výroby pre zabezpečenie plynulosti výroby v prípade poruchy strojov na jednotlivých pracovných postoch. Dokážu pomáhať pri stanovovaní efektívnosti výroby a pod.

 

TEXT/FOTO PETER TREBUŇA A KOL.

Spoluautori: Marek Kliment, Jaromír Markovič, Radko Popovič, Miriam Pekarčíková


Príspevok bol spracovaný v rámci riešenia grantového projektu KEGA Intenzifikácia modelovania vo výučbe II. a III. stupňa v študijnom odbore 5.2.52 Priemyselné inžinierstvo 004TUKE-4/2013

 

Literatúra
[1] BOŽEK, P.; KUZNETSOV, A. P.: Analýza účinnosti technologického zariadenia v stratégii štruktúry strojárstva. In: Manažment priemyselných podnikov. ISSN 1336-5592. Roč. 6, č. 1 (2009), s. 5 – 12
[2] KLOS, S.; PTALAS-MALISZEWSKA, J.: The impact of ERP on maintenance management, Management and Production Engineering Review, 2013, Vol. 4, no. 3, s. 15 – 25
[3] KUDRNA, J.; MILLER, A.; EDL, M.: Methods of industrial engineering used in network organizations. CREATING GLOBAL COMPETITIVE ECONOMIES: A 360-DEGREE APPROACH, VOLS 1 – 4, p. 2 037 – 2 042, 14 – 15. 11.2011, Milan, ITALY, ISBN 978-0-9821489-6-9
[4] MIČIETA, B.; TUREKOVÁ, H.: Model procesu inovovania v učiacej sa organizácii, In: Koncepcje, modele, metody i techniki zarządzania = Concepts, models, methods and techniques of management: monografia. Bialsko-Biała: ATH, 2011. ISBN 978-83-62292-85-1
[5] MODRÁK, V.; MARTON, D.; BEDNÁR, S.: The Impact of Customized Variety on Configuration Complexity of Assembly Process, Applied Mechanics and Materials. Vol. 474 (2014), p. 135 – 140. ISSN 1662-7482
[6] SANIUK, S.; SANIUK, A.; BANASZAK, Z.: Rapid prototyping of virtual production networks in SMEs, Applied Computer Science, Vol. 5, No. 2, p. 58 – 67, 2008
[7] STRAKA, M.; MIKUŠOVÁ, Z.; LENORT, R.: Analysis and assessment of warehouse stock, 2013. In: Hutnické listy. Vol. 66, no. 3 (2013), p. 44 – 48. ISSN 0018-8069
[8] ŠOFRANKO, M.; ŠKVAREKOVÁ, E.; LACIAK. M.: Appraisal of the population threat risk by carbon leakage produced by underground coal gasification, 2013.In: The Holistic Approach to Environment. Vol. 3, no. 2 (2013), p. 83 – 91. ISSN 1848- 0071
[9] VOTAVA, V.; ULRYCH, Z.; EDL, M.; KORECKY, M.; TRKOVSKY, V.: Analysis And Optimization Of Complex Small- Lot Production In New Manufacturing Facilities Based On Discrete Simulation. EMSS 2008: 20TH European Modeling And Simulation Symposium, p. 198 – 203, 17 – 19. 9. 2008, Amantea, ITALY, ISBN 978-88-903724-0-7
[10] ŽATKOVIČ, E.; STRAKA, M.; Aspect of production projects, 2013. In: Transport & Logistics. Roč. 13, č. 28 (2013), s. 1 – 5. ISSN 1451-107X Spôsob prístupu: http:// www.sjf.tuke.sk/transportlogistics/wp-content/uploads/Zatkovic_Straka_1.pdf...