Články
Využití simulace v hodnocení výrobních procesů
30. 10. 2015 - Ing. Marcel Pavelka, IEn.
Integrace počítačových systémů do výrobních procesů a jejich plánování je již nezbytnou nutností. Jednou z odnoží těchto komplexních znalostí je i simulace a simulační metody. Můžeme jich využít v širokém spektru uplatnění, při řešení problémů, ale i nastínění maximálních kapacit a průtoků výrobou.
Co je to "Počítačová simulace"?
Dle docenta Manliga počítačové simulace umožňují rychle vyzkoušet mnoho variant řešení dané situace, např. při dispozičním řešení dílny je možné vyzkoušet rozmístění strojů, počet strojů, materiálový tok, počty pracovníků, rozmístění meziskladů apod. Jedná se tedy o etapu dynamického zkoumání určitého systému. Experimentujeme s počítačovým modelem, který musí být co nejpřesnějším obrazem daného systému pro zajištění maximální relevance získaných dat. Simulujeme stavy v závislosti na čase, jejich změna nastává diskrétně při určitých událostech, jako např. příchod zakázky, začátek práce, seřizování apod. Úkolem je najít hodnoty modelu vyhovující daným požadavkům, vstupní hodnoty tohoto řešení jsou poté použitelné pro reálný systém.
Proč použít simulaci při vícestrojové obsluze
V naší konzultační praxi jsme se často setkávali s problémem, jak jednoduše a efektivně vypočítat využití strojního zařízení a pracovního fondu při vícestrojové obsluze. Tato skutečnost je ovlivněna mnoha faktory a neexistuje na ni jednoduchý vzorec, jenž je možno uplatnit v každodenním plánování výroby, nebo rychlém ověření produktivity. Tento problém je znatelný při posouzení reálných kapacit vícestrojové obsluhy. Stává se pak skutečností, že jsme na podkladě snímku pracovního dne schopni vyčíslit časy přidávající i nepřidávající hodnotu, zdůraznit plýtvání a prostoje v procesu, ale nejsme sto ihned jednoduše stanovit potenciální kapacitu dvou strojů, které obsluhuje jeden pracovník. Vyrábí různé výrobky s jinými procesními časy a kontrolou. Zde je ideální prostor pro simulaci.
Ukázka ze simulačního SW Witness – model vícestrojové obsluhy
Potenciál odhalený díky simulaci
V následující ukázce je znázorněn výrobní proces, který je definován vstupními parametry jako strojní čas výroby jednoho kusu, strojně ruční čas, četnost poruch za měsíc, průměrný čas odstranění poruch atd. K zadání vstupních dat do simulačního modelu byl vytvořen jednoduchý sešit v tabulkovém editoru.
Z takto jednoduše zadaných dat je model během krátké doby schopen prozradit kompatibilní výstupy, jako jsou vyrobené kusy celkem, využitelnost pracovníka i strojního zařízení, a to opět ve výstupu např. v tabulkovém editoru. Při srovnání reálného snímku pracovní doby a simulace vznikly v tomto případě konkrétní rozdíly. V zachyceném stavu na pracovišti bylo vytížení strojního zařízení č. 1 (prioritního) 78 %. Ve výstupu z modelu je to 84 %. Je zde jistá rezerva, nicméně není tak výrazná. Z toho lze jednoznačně usuzovat daná priorita a potřeba vytížit primárně tento stroj. V druhém případě stroje č. 2 bylo analýzou zjištěno vytížení 56 % (simulační model odhaluje vytížení 77 %) a mezi největší prostoje se řadil, s 23 % z celkového času osmihodinové směny, prostoj zapříčiněný čekáním na obsluhu. Tyto rozdíly mezi simulací, kde je tato hodnota vyčíslena 12 % a realitou (23 %) jsou zapříčiněny tím, že do simulace nezasahuje lidský faktor, jelikož simulace striktně dodržuje námi zadané časy.
Při simulaci lze snadno vyexportovat i data týkající se obsluhy strojního zařízení. Zde je vytížení pracovníka vzhledem k obsluze strojního zařízení na 47 %. Další činnosti – kontrola a úklid – patří rovněž do vytížení pracovníka. Malou část tvoří jeho přestávka. Celkově 38 % spotřeby času jsou pro zjednodušení simulace uvedeny ostatní činnosti. Obecně je můžeme chápat jako činnosti nepřidávající hodnotu. Jsou zde zahrnuty činnosti pracovníka, jenž má v popisu práce, jako manipulace, vyplňování interní dokumentace, studium výkresu a pracovního postupu atd. Tyto činnosti však musíme chtít snižovat. Velký procentuelní podíl však tvoří prostoj tvořený čekáním na ukončení chodu stroje a plýtváním v podobě neefektivity operátora. V analýze snímku práce nám toto čekání na strojní chod spotřebovalo celkem 8 % fondu času pracovníka. Ze simulace vyplynulo, že při odstranění výše vyjmenovaných činností má pracovník teoretickou kapacitu na obsluhu dalšího stroje. Je zde však ohrožení, že se nám tím zvětší prostoj strojů z důvodu čekání na obsluhu. Nicméně je otázkou pár minut tuto záležitost odsimulovat.
Závěrem
Celkové rozdíly mezi reálnými časy zachycenými na pracovišti pomocí snímku pracovního dne a výstupy ze simulace jsou způsobeny faktem, že simulační model striktně dodržuje zadané časy a nezasahuje zde lidský faktor. Z tohoto důvodu je simulační model vícestrojové obsluhy dobré používat na odhalení potencionálních rezerv v procesu, okamžité ověření plánování a případné odhalení úzkých míst. V tomto mají do budoucna simulace výrobních procesů obrovský potenciál. Dobře postavený model ověřuje fakta i v plánovaných záměrech. Simulovat rovněž můžeme optimální výrobní dávky, časy zadání plánu do výroby, dílenské řízení výroby, ale můžeme i navrhovat krizové situace a provádět "co-když" analýzy. Proto si simulace jistě najdou své uplatnění v moderním podniku.
Mám zájem o konzultaci / chci se vzdělávat