Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Simulace čtyř strategií pro řízení montážní linky

Simulace čtyř strategií pro řízení montážní linky

Softwarový nástroj Plant Simulation, navržený pro modelování, simulaci a optimalizaci logistických systémů, umožňuje s využitím digitálního modelu optimalizovat tok materiálu a efektivně využívat zdroje podniku. Plant Simulation dodává divize Siemens PLM Software společnosti Siemens A&D. Funkce programu byly již představeny ve třech článcích předcházejících vydání časopisu Automa. V tomto příspěvku je popsán projekt řešený pro firmu montující zadní nápravy automobilů. Cílem bylo zlepšit průchod výrobků současným výrobním procesem. Pro přehlednější porovnání jednotlivých strategií je třeba zpracovat několik variant.

Popis návrhu modelu

V lince na montáž náprav (obr. 1) se prázdné palety posouvají k nakládací stanici LoadStation, kde se na ně nakládají nápravy. Palety postupují do tří montážních pracovišť (Pre_Assembly1 až Pre_Assembly3), poté do pěti pracovišť pro ruční montáž (AS1 až AS5) se dvěma pracovníky po stranách. Pro efektivní tok náprav je klíčové rovnoměrné rozdělování náprav do pěti zásobníků před otočnými stoly, které jsou určeny k přesouvání náprav na pracoviště AS1 až AS5 a zpět. Po dokončení ruční montáže se nápravy přesouvají do tří automatických montážních pracovišť (Auto_Assy) a do pracoviště pro kontrolu kvality Quality_Check. Správně vyrobené nápravy se přesouvají do stanice UnloadStation, kde se vykládají, a prázdné palety se přesouvají k LoadStation. Nesprávně vyrobené nápravy se na pracovišti Rework_Stat opravují, poté znovu kontrolují a vykládají. A cyklus se opakuje. Byl vytvořen model (obr. 1), který řeší řízení linky podle čtyř strategií (Model1, Model2, Model3, Model4). Simuluje se osm hodin práce.

Postup při optimalizaci toku náprav

Při první strategii (Model1) se na rotačních stolech před pracovišti AS1 až AS5 palety zastaví, jestliže je dopravník nalevo obsazen (v tomto případě na AS4). Jak ukazuje obr. 2, tím se blokují ostatní pohyby na lince a zhoršuje se průchod náprav linkou, zejména u pracovišť AS1 a AS2. Druhá strategie (Model2) spočívá v přesunutí pracovišť AS1 až AS5 před otočný stůl (obr. 3), takže nápravy postupují přímo na pracoviště ruční montáže a teprve potom jsou naloženy na rotační stoly, ale ne plynule. Musejí čekat, protože následující rotační stoly jsou vesměs obsazeny. Toto uspořádání nepřináší v porovnání s první strategií žádné zlepšení průchodu, navíc je spojeno s těmito patrnými nedostatky:

  • velmi obtížný přístup k pracovištím,
  • obtížné zásobování nápravami,
  • nevhodné pracovní podmínky pro pracovníky ruční montáže (AS1 až AS5).

Třetí strategie (Model3) spočívá v tom, že paleta se na rotační stůl nepřesune, jestliže je dopravník nalevo obsazen. Tím není blokován posun náprav z rotačních stolů na ruční montáž a zpět ani od montážních pracovišť Pre_Assembly k pracovištím AS1 až AS5.

Tab. 1. Popis strategií pro lepší průchod náprav montážní linkou

Model

Základní charakteristika

Model1

paleta se zastavuje na otočném stolu (obr. 2)

Model2

zásadní změna pracovišť (obr. 3)

Model3

paleta se nesmí zastavit na otočném stolu

Model4

na rozdíl od modelu 3 je zvětšen zásobník před pracovištěm Quality Check

Další analýzou bylo za pomoci objektu Bottleneck určeno úzké místo, tj. pracoviště Quality Check. Proto bylo stanoveno, že čtvrtá strategie bude vycházet ze třetí a doplní se tím, že bude zvětšen zásobník před kontrolním pracovištěm (Model4). Všechny strategie jsou uvedeny v tab. 1.

Vyhodnocení

Z obr. 4 je zřejmé, že změnou uspořádání ručních pracovišť (Model2) se průchod nezlepšil a využití pracovišť AS1 a AS2 není optimální. Nastalá nevyváženost je způsobena tím, že paleta s nápravou zůstává na otočném stole a blokuje všechny ostatní pohyby. Až realizací nové strategie (Model3) se využití uvedených pracovišť zlepšilo a zlepšil se i průchod. Další zlepšení nastalo zvětšením zásobníku před pracovištěm Quality Check (Model4). Tím se opět zvětšil průchod. Plant Simulation je systém otevřený jiným produktům s formáty JT, SDX, XML, DCOM, OPC, Socket, HTML,ODBC, XLS. Díky tomu bylo možné pořídit grafy na obr. 4 v systému Excel (formát XLS).

Závěr

Vytvořením modelu montážní linky a následnou simulací čtyř strategií bylo možné stanovit vhodné řešení (Model4), aniž bylo třeba stěhovat zařízení a provádět nákladné úpravy. Ve srovnání s dřívějším uspořádáním se průchod zvýšil ze 308 náprav (Model1) na 316 náprav (Model4) za osm hodin výroby. Je zřejmé, že investice vložené do modelování a simulací všech strategií přinášejí velké výhody – snížení nákladů a zvýšení produktivity.

Martin Skoupil,
divize Siemens PLM software společnosti Siemens

Obr. 1. Model linky na montáž náprav automobilů
Obr. 2. Model podle první strategie: blokování pohybů (Model1)
Obr. 3. Zásadní změna uspořádání pracovišť (Model2)
Obr. 4. Využití pracovišť AS1 až AS5 při jednotlivých strategiích

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde