Արտադրական գործընթացի մոդելավորում՝ արդյունավետության համար
Արդյունաբերական ավելի ու ավելի կատաղի մրցակցության պայմաններում արտադրական ընկերությունները պարտավոր են արտադրել կայուն որակով, ցածր գնով և կարճ արտադրական ժամանակով արտադրանք: Խնդիրը կայանում է արտադրական գործընթացների բարդության մեջ, որը ներառում է բազմաթիվ մեքենաներ, աշխատուժ, նյութական հոսքեր, փոփոխական պահանջարկ և նույնիսկ անսպասելի խափանումներ, ինչպիսիք են մեքենաների խափանումները կամ հումքի ուշացումները: Գործընթացները բարելավելու համար միայն ինտուիցիային հույսը դնելը հաճախ ռիսկային է, քանի որ փոքր փոփոխությունները կարող են զգալի ազդեցություն ունենալ ամբողջ համակարգի վրա: Ահա թե որտեղ արտադրական գործընթացի մոդելավորումը դառնում է արդյունավետությունը բարձրացնելու կարևոր գործիք:
Ի՞նչ է արտադրական գործընթացի սիմուլյացիան ։
Արտադրական գործընթացի մոդելավորումը գործարանային աշխատանքային հոսքերի թվային ներկայացման մեջ մոդելավորման մեթոդ է ՝ իրական աշխարհի համակարգի վարքագիծը ընդօրինակելու համար: Այս մոդելը կարող է ներառել աշխատանքային կայաններ, մեքենաներ, օպերատորներ, պաշարների բուֆերներ, նյութերի երթուղիներ, գործընթացի ժամանակներ, տեղադրման ժամանակներ, աշխատանքային գրաֆիկներ և առաջնահերթության կանոններ: Հիմնական նպատակն է «փորձարկել» տարբեր բարելավման սցենարներ՝ առանց իրական աշխարհի գործողությունները խաթարելու, թույլ տալով ընկերություններին գնահատել փոփոխությունների ազդեցությունը դրանց իրականացումից առաջ:
Սիմուլյացիան տարբերվում է պարզ հզորությունների հաշվարկներից կամ ստատիկ աղյուսակներից: Սիմուլյացիաները թույլ են տալիս ներառել անորոշությունները, օրինակ՝ գործընթացի ժամանակի տատանումները, մեքենաների պարապուրդի ժամանակը, թերությունների մակարդակը կամ նյութերի ժամանման տատանումները: Արդյունքները ավելի ճշգրիտ արտացոլում են դաշտային պայմանները, ինչը առաջարկությունները դարձնում է ավելի հուսալի:
Ինչո՞ւ է սիմուլյացիան բարելավում արդյունավետությունը ։
Արտադրության համատեքստում արդյունավետությունը ներառում է մի քանի ասպեկտներ՝ արտադրանքի ավելացում, արտադրական ժամկետների կրճատում, գործընթացի մեջ գտնվող աշխատանքի (WIP) կրճատում, ռեսուրսների ավելի հավասարակշռված օգտագործում և շահագործման ծախսերի իջեցում: Մոդելավորումը օգնում է հետևյալ կերպ.
1. Ճշգրիտորեն նույնականացրեք խոչընդոտները
Խոչընդոտը արտադրության տեմպը սահմանափակող կետ է: Իրական աշխարհում խոչընդոտը միշտ չէ, որ «ամենադանդաղ մեքենան» է. այն կարող է առաջանալ նաև ժամանակացույցի կանոններից, օպերատորի սահմանափակումներից կամ բարձր կարգավորման ժամանակներից: Սիմուլյացիաները ցույց են տալիս հերթերը, մեքենայի օգտագործումը և պարապուրդի ժամանակը, ուստի խոչընդոտները կարելի է նույնականացնել տվյալների, այլ ոչ թե ենթադրությունների հիման վրա:
2. Փոփոխության ազդեցության չափում առանց ռիսկի
Օրինակ՝ նոր մեքենայի ավելացումը մեծ ներդրում է։ Սիմուլյացիաները թույլ են տալիս ընկերություններին որոշել, թե արդյոք նոր մեքենան իրականում մեծացնում է արտադրողականությունը, թե՞ տեղափոխում է խոչընդոտը մեկ այլ գործընթացի վրա։
3. Արագորեն փորձարկեք «ինչ կլիներ, եթե» սցենարները
Օրինակ՝ ի՞նչ է պատահում, եթե պահանջարկը մեծանա 20%-ով։ Ի՞նչ կլինի, եթե հերթափոխի գրաֆիկը փոխվի։ Ի՞նչ ազդեցություն կունենա խմբաքանակների չափերի կրճատումը։ Սիմուլյացիան հնարավորություն է տալիս ապացույցների վրա հիմնված որոշումներ կայացնել։
4. Օպտիմալացնել նյութերի հոսքը և դասավորությունը
Ներքին փոխադրման երթուղիների փոփոխությունը, բուֆերի տեղադրումը կամ աշխատանքային կայանների վերակազմավորումը կարող են կրճատել նյութերի տեղափոխման հեռավորությունները և մշակման ժամանակը: Սիմուլյացիաները պատկերացնում են այս հոսքերը և հաշվարկում դրանց ժամանակային հետևանքները:
Արտադրության սիմուլյացիայի տեսակները
Կան մի քանի լայնորեն օգտագործվող մոտեցումներ.
– Դիսկրետ իրադարձությունների մոդելավորում (ԴԻՍՄ). ամենատարածվածը արտադրության համար: Համակարգը փոխվում է որոշակի «իրադարձությունների» հիման վրա, ինչպիսիք են արտադրանքի ավարտը, մեքենայի խափանումը կամ նյութերի ժամանումը:
– Համակարգի դինամիկա. ավելի հարմար է երկարաժամկետ քաղաքականության ազդեցությունը ագրեգատային մակարդակում դիտարկելու համար, օրինակ՝ առաջարկի, պահանջարկի և հզորության միջև եղած կապը։
– Գործակալի վրա հիմնված մոդելավորում. օգտագործվում է, եթե անհատի վարքագիծը (օպերատոր, AGV տրանսպորտային միջոց կամ արտադրանքի միավոր) զգալիորեն ազդում է համակարգի վրա։
Արտադրական գծերի արդյունավետության կարիքների համար DES-ը սովորաբար հիմնական ընտրությունն է, քանի որ այն կարող է մանրամասն ներկայացնել հերթերը, տատանումները և ժամանակացույցի կանոնները։
Արտադրության սիմուլյացիա կատարելու քայլեր
Որպեսզի սիմուլյացիան իսկապես բարելավումներ ապահովի, գործընթացը պետք է լինի համակարգված.
1. Սահմանեք նպատակներ և KPI-ներ
Որոշեք, թե ինչն եք ուզում բարելավել՝ ժամային արտադրողականությունը, իրականացման ժամանակը, OEE-ն, օգտագործման մակարդակը, WIP-ը կամ աշխատուժի ծախսերը: Այս KPI-ները կծառայեն որպես սցենարների գնահատման հիմք:
2. Հասկանալ իրական գործընթացը և հավաքել տվյալներ
Հիմնական տվյալները ներառում են գործընթացի ժամանակը, տեղադրման ժամանակը, ջարդոնի արագությունը, պարապուրդի ժամանակը, MTBF/MTTR, բուֆերային տարողությունը և պատվերի ժամանման օրինաչափությունները: Եթե տվյալները հեշտությամբ հասանելի չեն, ընկերությունները կարող են սկսել արտադրական հարկի պարզ չափումներից կամ օգտագործել մեքենաների պատմական տվյալները:
3. Կառուցեք կոնցեպտուալ մոդել
Քարտեզագրեք գործընթացի հոսքը՝ սկսած մուտքային նյութերից, մշակումից, ստուգումից, վերամշակումից մինչև առաքում: Սահմանեք կանոններ, օրինակ՝ FIFO, պատվերի առաջնահերթություն կամ օպերատորի բաշխում:
4. Սիմուլյացիոն մոդելի կառուցում և վավերացում
Մոդելը պետք է ստուգվի (դրա տրամաբանությունը ճիշտ է) և վավերացվի (դրա արդյունքները մոտ են իրական աշխարհի պայմաններին): Վավերացումը կարող է իրականացվել՝ համեմատելով սիմուլյացիայի արդյունքը նույն ժամանակահատվածում իրական արտադրության արդյունքի հետ:
5. Սցենարային փորձեր անցկացնել
Սկզբում կատարեք «բազային» թեստ, այնուհետև համեմատեք այն բարելավման սցենարների հետ՝ հերթափոխների ավելացում, SMED-ի միջոցով կարգավորման ժամանակի կրճատում, խմբաքանակների չափերի փոփոխություն, որոշակի կետերում բուֆերների ավելացում կամ ժամանակացույցի նոր կանոնների ներդրում։
6. Արդյունքների վերլուծություն և իրականացման առաջարկություններ
Սիմուլյացիան ստեղծում է այնպիսի չափանիշներ, ինչպիսիք են օգտագործումը, սպասման ժամանակը, հերթի տևողությունը և իրականացման ժամանակը: Դրանից ելնելով՝ թիմը կարող է առաջնահերթություն տալ բարելավումներին՝ փոփոխություններին, որոնք կունենան ամենամեծ ազդեցությունը ամենացածր գնով:
Կիրառման օրինակ՝ սպասման ժամանակի և WIP-ի կրճատում
Պատկերացրեք մի գործարան, որն ունի երեք հիմնական գործընթաց՝ կտրում, հավաքում և փաթեթավորում: Հիմնական բողոքները երկար արտադրական ժամանակներն են և հավաքման կայանների առջև կուտակված WIP-ները: Տեղում գտնվող ղեկավարությունը կարծում է, որ խնդիրը հավաքման աշխատողների պակասի մեջ է և նախատեսում է օպերատորներ ավելացնել: Այնուամենայնիվ, մոդելավորում անցկացնելուց հետո պարզվում է, որ հիմնական պատճառը իրականում կտրող մեքենաների տեղադրման ժամանակի տատանումներն են, որոնք առաջացնում են անհամապատասխան խմբաքանակների ժամանում. երբեմն կուտակված, երբեմն դատարկ: Արդյունքում, հավաքումը հաճախ դառնում է ժամանակավոր խոչընդոտ, նույնիսկ եթե միջին հզորությունը բավարար է:
Սիմուլյացիաների միջոցով ընկերությունը փորձարկեց երկու լուծում՝ (1) ավելացնելով ևս մեկ հավաքման օպերատոր և (2) ներդնելով SMED՝ կտրման նախապատրաստման ժամանակը 30%-ով կրճատելու և խմբաքանակի չափերը նվազեցնելու համար: Սիմուլյացիայի արդյունքները ցույց տվեցին, որ (2) տարբերակն ավելի արդյունավետ է. արտադրության ժամանակը զգալիորեն նվազել է, WIP-ը նվազել է, և հավաքման օգտագործումը կայունացել է՝ առանց մշտական աշխատուժի ծախսերի ավելացման: Վերջնական որոշումը նաև ավելի ճշգրիտ էր, քանի որ այն հիմնված էր ապացույցների վրա:
Սիմուլյացիայի ինտեգրում Lean and Industry 4.0-ի հետ
Սիմուլյացիան սերտորեն համապատասխանում է «նիհար արտադրության» մոտեցմանը : Նիհար սկզբունքները, ինչպիսիք են թափոնների կրճատումը, հոսքի արդյունավետությունը և հոսքագծի հավասարակշռումը, կարող են փորձարկվել սիմուլյացիաների միջոցով՝ ներդրումից առաջ: Օրինակ՝ կանբան կամ քաշող համակարգ ներդնելուց առաջ ընկերությունը կարող է մոդելավորել կանբան քարտերի օպտիմալ քանակը՝ WIP-ը նվազեցնելու և միևնույն ժամանակ նյութերի պակասը կանխելու համար:
Արդյունաբերություն 4.0-ի համատեքստում սիմուլյացիան հաճախ նաև թվային երկվորյակի մաս է կազմում՝ գործարանի «թվային երկվորյակ», որը միացված է սենսորներից և MES/ERP համակարգերից ստացված իրական ժամանակի տվյալներին: Թվային երկվորյակի դեպքում սիմուլյացիոն մոդելներն օգտագործվում են ոչ միայն բարելավման նախագծերի, այլև մոնիթորինգի և կանխատեսման համար. երբ կառաջանան խոչընդոտներ, ինչպես կազդեն պատվերների ժամանակացույցի փոփոխությունները դրանց վրա, և նույնիսկ օրական արտադրական պլանների գնահատման համար:
Հաճախակի մարտահրավերներ և դրանց հաղթահարման եղանակներ
Չնայած իր մեծ առավելություններին, սիմուլյացիան ունի իր դժվարությունները.
– Անավարտ կամ վատ որակի տվյալներ. լավագույն լուծումը պարզ մոդելից սկսելն է, ապա աստիճանաբար ճշգրտությունը բարձրացնելը։
– Չափազանց բարդ մոդելներ. չափազանց շատ մանրամասները դժվարացնում են դրանց պահպանումը: Կենտրոնացեք նպատակների և KPI-ների վրա, այլ ոչ թե ամեն ինչի մոդելավորման վրա:
– Արտադրական թիմի ներգրավվածության բացակայություն. մոդելավորումները պետք է ներգրավեն օպերատորների, տեխնիկների և պլանավորողների, որպեսզի մոդելի ենթադրությունները համապատասխանեն իրականությանը։
Եզրակացություն
Արտադրական գործընթացի մոդելավորումը ռազմավարական մոտեցում է արդյունավետությունը չափելիորեն բարելավելու համար: Արտադրական հոսքերը մոդելավորելով՝ ընկերությունները կարող են բացահայտել իրական խոչընդոտներ, փորձարկել տարբեր բարելավման սցենարներ առանց ռիսկի և ընտրել որոշումներ, որոնք օպտիմալ ազդեցություն ունեն արտադրողականության, ժամկետների և ծախսերի վրա: Համակցվելով Lean պրակտիկայի և Industry 4.0 տեխնոլոգիաների հետ՝ մոդելավորումը կարող է զարգանալ շարունակական որոշումների կայացման գործիքի, այլ ոչ թե միայն միանվագ նախագծի: Արագ շարժվել, բայց ճշգրտությունը պահպանել ձգտող ոլորտների համար մոդելավորումը գիտելիքների ներդրում է, որը կարող է տվյալները վերածել շոշափելի արդյունավետության:
