hirdetés
hirdetés

Optimalizálás

Folyamatszimuláció egyedi célgépgyártásnál

Napjainkban az ipar 4.0 keretében egyre nagyobb szerephez jut a különféle gyártástámogató rendszerek alkalmazása, amelyek közül vitathatatlanul az egyik leghatékonyabb és legtöbb információval szolgáló eszköz a gyártási folyamatok szimulációja.

hirdetés

A folyamatszimuláció lehetőségeinek igénybevételével folyamatmérnökök, gyártástámogató mérnökök és termelésvezetők digitális gyártási környezetben, a digitális ikerpárra támaszkodva tervezhetik meg a számukra optimális működési rendszert. Tehetik mindezt anélkül, hogy közben a tényleges gyártási folyamatot bármilyen módon akadályoznák.

A gyártási folyamatok szimulációjával kapcsolatban azonban gyakori tévhit, hogy csak a nagy sorozatú tömeggyártással foglalkozó cégek tudják kihasználni a benne rejlő lehetőségeket. A módszer kifejlesztése kétségtelenül ebben a szegmensben gyökerezik, de a hosszú átfutási idejű, egyedi termékeket gyártó cégek is hamar felfedezték. A folyamatszimuláció kiválóan alkalmazható a nagyszámú alkatrészt és komplett részegységeket beépítő, sokműveletes, összetett szerelési folyamatok hatékonyságának feljavítására vagy optimalizálására is. Az írásunkban bemutatott példa kiválóan szemléltet egy további érdekes alkalmazási lehetőséget.

Előzetes tervezés és validálás

Az Adient egy hazánkban is több telephellyel rendelkező vállalatcsoport, a világon jól ismert gépjárműülés-fejlesztő és -gyártó, autóipari beszállító. Világszerte 34 országban 238 telephelyet üzemeltet. Ezek zöme nagy sorozatú szériagyártásban szerel össze komplett üléseket, és készít ülésmozgató rendszereket, amely hátterében ott állnak azok a célgéptervező és -gyártó kisebb vállalatai, ahol viszonylag hosszabb átfutási idővel egyedileg vagy kis szériában állítják elő az ülések gyártásában használt speciális gépeket és egyéb berendezéseket. A példában bemutatott, ebbe a körbe tartozó magyar tagvállalat sem végez nagy sorozatú gyártást. Ugyanakkor hozzáadott szolgáltatásként a megrendelők számára testre szabottan kidolgozza az általa előállított célgépek adott rendszerbe állításához és későbbi hatékony üzemeltetéséhez szükséges optimális feltételrendszert, amihez a Witness folyamatszimulációt használja.

A példában szereplő konkrét esetben a feladat egy több, ST500/ST550/ST600/ST700 járatóval felszerelt ellenőrző állásból álló bonyolult egyedi gyártóberendezés (gyártócella) teljes üzemelési környezetének és kapcsolódásainak előzetes megtervezése és validálása volt. Meg kellett határozni az üzemeltető által minimálisan elvárt kibocsátás teljesítésének feltételeit, illetve a lehetséges maximális kibocsátást is.

A járatók azonos működési feltételek mellett, azonos ütemidőkkel dolgoznak, így a teljes cella kialakításánál a legnagyobb gondot a járatók kiszolgálása, illetve a befejezett termékek továbbítása jelenti.

1 Egyedi gyártóberendezés optimális üzemi környezetének kialakítása (forrás: CAD+Inform)
1 Egyedi gyártóberendezés optimális üzemi környezetének kialakítása (forrás: CAD+Inform)

Elvben a gyártócella optimális működése akkor valósulna meg, ha az összes létező termék és alkatrész egyedi továbbítással, zavarmentes saját útvonalon haladhatna, ami mindig az aktuális gyártási szituációhoz igazodna. Nem lennének ütközések és az anyagmozgatáson konkuráló helyzetek. A valóságban a járatók be-/kilépési pontjai (P1/P2/P3/P4) olyan PLC-vezérelt lokális váltók, amelyek egy előre megírt, de rögzített vezérlőszabály vagy vezérlőprogram szerint működnek. Sajnos ezekkel az egyedi termékútvonalak nem valósíthatók meg. Nehezíti a dolgot, hogy az anyagmozgató konvejoros pályarendszer bizonyos szakaszaira a terhelhetőség miatt korlátozások érvényesek. Egy-egy szakaszon egyazon időben nem lehet az előírtnál több terméket szállító paletta.

A leghatékonyabb vezérlés

Könnyen belátható, hogy a gyártócella egészének a működése szempontjából döntő jelentősége van a váltókban alkalmazott vezérlőrendszernek. A kérdés tehát az, hogy az adott üzemben, az adott korlátozó feltételek között mi lenne a leghatékonyabb működést eredményező vezérlőrendszer, amely mellett a lehető legnagyobb lehet a napi kibocsátás.

A projekt során a Witness folyamatszimuláció segítségével, a fejlesztőcsapat ötletei alapján kipróbálása kerültek az elvileg lehetséges vezérlési logikák, illetve ezek kombinációi is. A vezérlések nagy részénél már a működőképességgel kapcsolatban is alapvető problémák jelentkeztek, ami alapján ki lehetett zárni őket a további, alaposabb bevizsgálásból. A végső elemzés két viszonylag könnyen programozható és a gyakorlatba is egyszerűbben átültethető vezérlőlogikára (V1/V2) szűkült le, amelyek biztosították a gyártócella megfelelő működőképességét is.

A szimulációs modell segítségével mind a két vezérlési módszer bevizsgálásra és finomhangolásra került, különféle vezérlőparaméter-beállítások segítségével. Mivel mindkét vezérlés esetén lehetséges volt olyan paraméterbeállítás, amikor alapvetően mindkettő teljesítette a minimális darabszám elérésére vonatkozó elvárást, a legfőbb kérdés az lett, hogy mennyire érzékenyek az egyes beállítási paraméterekre, illetve hogy milyen egyéb üzemi feltételeket kell feltétlenül biztosítani a működésükhöz.

Folyamatszimulációval kapott eredmények

Ennek megválaszolására mindkét vezérlési móddal számos szcenáriót lefuttattak, amelyek mindegyikéről mindenre kiterjedő, részletes statisztikai adatokat nyújtott a Witness, és vizuálisan is szemléltette az egyes paraméterek hatásait. Ezen túlmenően pontos információt szolgáltatott az egyéb olyan fontos üzemi feltételekről is, mint például a folyamatos működés fenntartásához szükséges segédeszközök száma, amelyek biztosítása egyébként sem elhanyagolható költségtényező.

Az eredményekből (2. ábra) kitűnik, hogy melyik vezérlési logika milyen vezérlőparaméterekkel biztosítja a gyártócella stabilabb működését. Azáltal, hogy a grafikon jobb oldalán látható V2 vezérlési változat jóval szélesebb paramétertartományok között is tartható (színezéssel kiemelt darabszám-kibocsátási oszlopok), sokkal kiszámíthatóbb gyártást és megbízhatóbb járatást tesz lehetővé.

2 A V1/V2 vezérlés különböző beállításai (szcenariók) esetében kihozható gyártási mennyiségek és az adott esetben a kihozatalhoz szükséges paletták minimális száma
2 A V1/V2 vezérlés különböző beállításai (szcenariók) esetében kihozható gyártási mennyiségek és az adott esetben a kihozatalhoz szükséges paletták minimális száma

Az oszlopdiagramra szemléltetésként rá van vetítve az egyik legfőbb és leginkább kérdéses segédeszköz mennyisége, a berendezések folyamatos és akadálymentes kiszolgálásához szükséges paletták minimális száma. Ez biztosítja, hogy ne legyenek fölösleges várakozások és üresjáratok.

Az egyes szcenáriók esetén látható a Witness által szolgáltatott egy másik fontos jellemző (3. ábra), a berendezések teljes eszközhatékonysági mutatója (OEE), amely a leginkább reprezentálja az egyes vezérlésbeállítások által a járatók működésére gyakorolt összhatást.

3 A járató rész berendezéseinek OEE-eredménytáblázata a V1/V2 vezérlési változat esetében
3 A járató rész berendezéseinek OEE-eredménytáblázata a V1/V2 vezérlési változat esetében

Mind a tervezőmérnökök, mint a leendő üzemeltetők számára további, nemcsak a járatási részre, hanem az egész telepített gyártócellára vonatkozó fontos jellemző, hogy a járató részen áthaladó termékek milyen ütemben tudják kiszolgálni az azt követő technológiai szakaszt. Mint az a két vezérlési változat működésének eredménygrafikonjából (4. ábra) kiolvasható, a V2 vezérlésnél többféle paraméter beállítása esetén is sokkal egyenletesebben követik egymást a kibocsátott és a továbbhaladó termékek. A V1 változatnál – lényegében paraméterbeállítástól függetlenül – gyakorta bekövetkező állapot, hogy nincs egyetlen továbbhaladó paletta sem, minek következtében a további technológiai folyamat nem tud a saját ütemében haladni. Többnapos gyártási időszakot figyelembe véve jelentős lesz a várakozással eltöltött idő.

4 A követő technológiai lépések kiszolgálásának folytonossága a V1/V2 vezérlési változat esetében
4 A követő technológiai lépések kiszolgálásának folytonossága a V1/V2 vezérlési változat esetében

Mit kínálnak az eredmények?

A szimulációs modell működése, valamint a végrehajtott szcenáriók által szolgáltatott termékkihozatali és egyéb statisztikai eredmények kiértékelése alapján egyértelműen megállapíthatóvá vált, hogy az adott gyártócellára programozott és szimulációval finoman hangolt V2 vezérlési logika alkalmazásával egy olyan komplett gyártóberendezés (gyártócella) kerül telepítésre a megrendelőnél, amellyel a kitűzött gyártási célokat maradéktalanul teljesíteni tudják majd. Fontos körülmény, hogy mindez a megrendelő részére is előre szemléletesen bemutatható és bizonyítható, illetve elkerülhetők a telepítés utáni helyszíni próbálkozások az optimális anyagáramlás-vezérlés beállítására. Továbbá a szimuláció által szolgáltatott részletes eredmények alapján lehetőség nyílik a befektetés megtérülésének (ROI) pontos kalkulációjára is.

A projektben megmutatkozott a Witness folyamatszimuláció egy másik nagy előnye is: a mindenre kiterjedő részletes statisztikai adatok szolgáltatása és a legjobb beállítás meghatározása mellett a projektmunkában elengedhetetlen kommunikációt támogató szemléletes vizualizáció. A gyártórendszer működése és az anyagáramlás vizuálisan is pontosan nyomon követhető. Nemcsak felderíthetők, hanem láthatóvá is tehetők a szűk keresztmetszetek és egyéb dinamikus jellemzők. Továbbá az ajánlott „optimális” rendszer könnyen értelmezhető módon a megrendelő számára is látványosan bemutatható. Megtehető ez akár egy mérnöki gondolkozásmódhoz közeli sematikus üzemi layout alapján vagy akár 3D-s vizualizált megjelenítési formában is.

Legyen szó akár gyártási, logisztikai vagy üzleti folyamatról, egyeditermék- vagy sorozatgyártásról, a Witness folyamatszimulációs rendszer segítségével könnyen és gyorsan alkothatunk olyan modelleket, amelyekkel a lehető leghatékonyabbá tudjuk tenni a mindennapi működési folyamatainkat az adott feltételrendszerben. Ezzel minden vállalat időt, energiát és legfőképpen pénzt spórolhat meg, függetlenül a cég méretétől, a terméktől, a technológiától.

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés