Digitalizáció és gyártásoptimalizálás – Anyagáram szimuláció ipari alkalmazása

Mindenkinek más a kedvenc KPI-ja.  Gépkihasználtság növelése? WIP szint csökkentése? Kihozatal maximalizálása? A gyártásszimuláció segít a folyamatok fejlesztésében.

Czirkó Dávid

1.       Folyamatfejlesztés vállalati környezetben

Általánosan kijelenthető, tartozzon egy adott cég akár a KKV-k akár a multik csoportjába, hogy minden gyártóvállalat életében fontos szerepet játszik a folyamatok állandó fejlesztése, a legjelentősebb teljesítménymutatók (KPI) és a minőség javítása. Ciklus- és taktidők csökkentése, operátorok leterheltségének kiegyenlítése, átállások ütemezése, komplett gyári beruházások vagy gép- és eszközpark bővítése a megnövekedett ügyfél igények miatt: a legtöbb esetben az ezen projektekhez tartozó fejlesztési, tervezési és bevezetési feladatok a nagymértékben leterhelt folyamatmérnökökre hárulnak.

A gyártás minősége és milyensége határozza meg, hogy az említett esetekre milyen megoldási lehetőségei vannak a fejlesztésért felelős munkatársaknak. Az esetek nagy részében kénytelenek az operátorok javaslataira és saját meglátásaikra, tapasztalatokra hagyatkozni, figyelembe véve a rendelkezésre álló anyagi és fizikai kapacitásokat. Ezek hátránya, hogy az döntő többségében az eredmény csak és kizárólag a soron történő teszteléssel mérhető, ami abban az esetben, ha a fejlesztés nem váltja be a hozzá fűzött reményeket, kevésbé produktív termeléshez, kihozatal csökkenéséhez, nem tervezett hibákhoz, leállásokhoz vezethet.

Amennyiben a fejlesztésért felelős mérnök rendelkezik bizonyos fokú programozási készséggel, exceles számításokkal válthatja ki az első, elméleti teszteket. Ez nagy előnyt jelent, hiszen a kritikus eseteket előre kizárhatjuk a változtatási lehetőségek közül, csökkentve az újítások bevezetésének negatív hatásait. Az ilyen kísérletek hátránya, hogy megfelelően pontos kalkulációkhoz sok tényezőt kell figyelembe venni és azokat a számításokat végző eszközben lefejleszteni, ami szintén sok időt vehet el az adott kolléga más feladatokra szánt idejéből.

A digitalizáció nagyfokú elterjedésének és az IPAR 4.0 térhódításának korában ma már lehetőség van olyan korszerű eszközrendszer alkalmazására, amely ötvözi a két, fent említett módszer előnyeit. Egyrészt olyan, különböző esetek vizsgálatára és kiértékelésére alkalmas eszközrendszerről beszélünk, amely rendelkezik sztenderd, széleskörűen paraméterezhető gyártás-modellező elemekkel,másrészt biztosítja az adott projektben megjelenő, speciális fejlesztési igények gyors megvalósíthatóságát.


2.       Anyagáram szimuláció és eszköztára

„A szimuláció egy rendszer leképezése dinamikus folyamataival együtt egy olyan modellben, amellyel kísérletezni lehet. Célja olyan eredmények szerzése, amelyek a valóságban felhasználhatók.”

A gyártási, logisztikai fejlesztési projektekre vetítve, a fenti definíció szerint a szimuláció az, amikor adott termelőegységet – legyen az az egész gyár, vagy egy sor – virtuálisan leképezünk egy arra alkalmas eszköz segítségével, validáljuk azt, hogy a modell működése azonos legyen a valós rendszerével, majd különböző kísérletezési és elemzési módszerekkel, „Mi lenne ha?” esetek tesztelésével meghatározzuk a a folyamat fejlesztés irányát.

A szimuláció felhasználási területei 3 fő csoportra bonthatók:

1.Meglévő rendszer elemzése

A vizsgált gyártóegység aktuális állapotát modellezzük, majd annak elemzésével határozzuk meg a lehetséges fejlesztési lehetőségek főbb beavatkozási pontjait.

2. Meglévő rendszer viselkedésének vizsgálata különböző előrejelzések alapján

Szintén az aktuális állapotokat modellezzük, ám a fókusz a jövőn van: Hogyan reagál majd a rendszerünk a tervezett változásokra (új termékmixek, vevői igények stb.)?

3. Rendszerbővítés hatása

A tervezett beruházások (géppark bővítés, automatizálás fokának növelése, sorok duplikálása stb.) szükségességének és előnyeinek igazolása, megtérülésének vizsgálata.

Összességében a szimulációval támogatott folyamatfejlesztés a következő problémákra nyújthat megoldást:

  • szűk keresztmetszet felderítése
  • sorkiegyenlítés (line balancing)
  • operátorok terheltségének mérése és optimálása
  • gépi kihasználtság növelése
  • logisztikai folyamatok fejlesztése
  • szükséges mennyiségű és célnak megfelelő típusú erőforrások meghatározása
  • sorközi készletszintek csökkentése

Az itt említett fejlesztési feladatokban több lehetséges szoftver is megoldást nyújthat. Ilyen például a FlexSim, a pár évvel ezelőtt piacra került AnyLogic és az Európában széleskörűen elterjedt Siemens Tecnomatix Plant Simulation.

3.       Folyamatfejlesztés szimulációval

A szimulációval támogatott folyamatfejlesztési projektek előnyei mellett, természetesen azok megvalósításához szükséges erőforrás- és időigényekkel, illetve költségeivel is számolnunk kell. A modellezéshez szükséges alap-szaktudás könnyen elsajátítható, ám időigényes, emiatt a belső kompetencia kiépítése és külsős szakértők bevonása is ajánlott.

Szimulációs gyártásoptimalizálás

Első lépésben a szimulációs modellezés hasznának bemutatása céljából egy úgynevezett Pilot projekt indítása ajánlott, mely esetén a szükséges adatok összegyűjtését és átadását a belsős, a modellezést a külsős szakértőcsapat végzi. Általában egy kisebb terület elemzése történik projekt során, rövid átfutási idővel.

Amennyiben a kijelölt Pilot projekt elbírálása pozitív, és van igény további elemzési és fejlesztési jellegű szimulációs projektre, belső kompetencia hiányában a külsős partner bevonásával ez megtehető.

Többszöri fejlesztési projekt előfordulás esetén cél lehet a belső kompetencia kiépítése, amelyhez oktatás és hosszú távú támogatás szükséges. Ennek célja az analitikus gondolkodásmód kialakítása, a helyes szimulációs modellezés szemléletmódjának és a szimulációs szoftver használatának elsajátítása egy vagy több tréning, illetve workshop keretein belül történhet meg.

Ezek után a képzéseket elvégző mérnökök önállóan képesek komplexebb rendszerek modellezésére, elemzésére és kiértékelésére. Főleg az első pár önálló projekt esetén javasolt a szakértői csapat bevonása közös workshop keretein belül, vagy konzultációs szinten.

Bármelyik is szóba kerül, a fent említett szolgáltatások, oktatások vagy a helyszíni kompetencia kiépítése, mind megtalálhatóak az EPIC InnoLabs Kft. portfóliójában, így az első lépésektől egészen az önálló licenszes napi használati rutinig segítséget tud nyújtani Önnek a folyamatfejlesztési módszereinek hatékonyabbá tételében.