metodika návrhu a realizácie výrobných liniek s ohľadom na optimalizáciu času výroby

Metodika návrhu a realizácie výrobných liniek s ohľadom na

optimalizáciu času výroby

Ing. Matej Čopík Košice 2013školiteľ: doc. Ing. Ján Jadlovský, CSc.

2

Obsah Cieľ práce Popis Petriho sieti Popis pružného výrobného systému (PVS) Popis modelu PVS pomocou PS Výpočet prepaľovacej sekvencie Výpočet času transformácie PS Výpočet výkonnosti výrobnej linky Popis modelu 2 a jeho analýza Vyhodnocovací softvér

3

Vypracovať metodiku, ktorá poskytne metodický rámec ako postupovať pri tvorbe výrobných liniek vzhľadom na dosiahnutie stanovených požiadaviek na výrobu.

Cieľ práce

Motto: „Čas sú peniaze“

Metodika sa zameriava na splnenie požiadaviek na výrobu v požadovanom čase (JIT), alebo na požadovanú výkonnosť.

4

Simulácia výrobných liniekVýhody simulácie: cena kompresia a expanzia času – model trvá dlhšie ako

skutočnosť, alebo naopak je možné ho predĺžiť vykonávanie kontrolovaných experimentov neovplyvňuje činnosť reálneho systému

Nevýhody simulácie: vytvorenie modelu vyžaduje odborné znalosti nezaručuje získanie optimálnych hodnôt skúmaných

parametrov systému vytvorenie komplexného modelu môže byť náročné

5

Voľba simulačného nástroja

Požiadavky na simulačný nástroj: nekomerčný, voľne dostupný jednoduchý na vytvorenie modelu možnosť matematického popisu s grafickým rozhraním „User friendly“ všeobecne poznaný a používaný

Petriho siete

6

Petriho siete a ich vlastnosti Modelovanie výrobného systému pomocou

PS Zovšeobecnených PS Časovaných PS

Vlastnosti PS Dosiahnuteľnosť Ohraničenosť Bezkonfliktnosť Vlastné cykly

7

Dosiahnuteľnosť stavu v PS

Mx = M0 + C * σ

Mx – M0 = C * σ

C-1 * (Mx – M0) = σ

Predstavuje prínos v problematike riešenia dosahnuteľnosti stavu v PS.

8

Popis modelu výrobnej linky

9

Reálny model výrobnej linky

10

Popis modelu 1 pomocou PS

Zovšeobecnená PS

N = (P, T, pre, post, M0)

Časovaná PS

N = (P, T, pre, post, M0,Tempo),

11

Matice popisujúce PS

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0

= 0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0

pre

0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0

= 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 1

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 1

post

5

0

0

0

0

0

= 0

0

0

1

1

1

1

0M

Tempo = [19 3 10 3 90 7 1 6]

12

Incidenčná matica PS

C = post – pre

-1 0 0 0 0 0 0 0

1 -1 0 0 0 0 0 0

0 1 -1 0 0 0 0 0

0 0 1 -1 0 0 0 0

0 0 0 1 -1 0 0 0

0 0 0 0 1 -1 0 0

= 0 0 0 0 0 1 -1 0

0 0 0 0 0 0 1 -1

0 0 0 0 0 0 0 1

-1 1 0 0 0 0 0 0

0 -1 0 1 0 0 0 0

0 0 0 -1 0 1 0 0

0 0 0 0 0 -1 0 1

C

13

Výpočet prepaľovacej sekvencie

4 5

0 0

0 01

0 01

0 01

0 01

= * - =0 01

0 01

1 01

1 11

1 1

1 1

1 1

+σ C

4 5

0 0

0 01,1481

0 01,2222

0 01,2716

0 01,3210

= * - =0 01,0370

0 00,7531

1 00,8025

1 10,

1 1

0 1

1 1

+yσ C

8519

14

Výpočet času transformácie PS

t = Tempo * σ

1

1

1

1t = 19 3 10 3 90 7 1 6 * =139

1

1

1

1

15

Výpočet výkonnosti výrobnej linky

Ideálny (100%-ný) hodinový výkon PVS

3600 / t = p

3600 / 139 = 25.8993

Reálny hodinový výkon je

a) pri 80% výkone

(3600 / 139) *(80/100) = 20.7194b) pri 70% výkone

(3600 / 139) *(70/100) = 18.1295

16

Požadujeme vyrobiť 25 kusov za hodinu

p * t = Tv

25 * 139 = 3475 sekúnd

Zostávajúci čas na údržbu je 125 sekúnd.

Pri 7,5 hodinovej zmene

125 * 7,5 = 937,5 sekúnd

Čo predstavuje 15 minút a 37,5 sekundy na

jednu zmenu.

Výpočet času údržby výrobnej linky

17

Výpočet nákladov na výrobu

F = [5 10 15 5 30 5 20 10]

1

1

1

1n = 5 10 15 5 30 5 20 10 * =100

1

1

1

1

n = F * σ

18

Komplexnejší model 2

19

Incidenčná matica modelu 2

C [35x26] =

20

Časy prechodov modelu 2

Tempo = [835 2800 830 515 9505 880 169 1956 21 54 173 7955 1342 344 131 251 788 351 32

248 6150 1104 1547 813 1001 2883 834]

Merané na PLC v ms Realizovaných 50 meraní, pri ideálnych

podmienkach Za referenčnú hodnotu sa uvažuje priemerná

hodnota

21

Analýza modelu 2

Požiadavky pre analýzu uvažujeme:

počet kusov vyrobených za 1 hodín počet kusov vyrobených za 8 hodín čas výroby jedného kusu čas výroby 100 kusov

22

Simulačné výsledky

  100% výkon 80% výkon 70% výkonPočet ks za

1 hodinu 80 64 56Počet ks za

8 hodín 643 514 450

Výroba 1 ks 0:0:45.591 0:0:54.709 0:0:59.268

Výroba 100 ks 1:14:36.534 1:29:31.841 1:36:59.494

V ideálnych podmienkach

23

Experimentálne výsledky

  Priemerný čas / ks Výkon[%]Počet ks za 1

hodinu 67 83,75

Počet ks za 8 hodín 554 86,16

Výroba 1 kusu 0:0:56.389 80,08

Výroba 100 kusov 1:28:11.965 84,59

V reálnych podmienkach pokles tlaku vzduchu, chýbajúca kocka, porucha

24

Vyhodnocovací softvér

25

Výpočet prepaľovacej sekvencie

26

Výpočet výkonnosti

27

Prínos práce Príspevok k problematike dosiahnuteľnosti

stavu v PS Návrh metodiky tvorby a analýzy modelu

výrobnej linky

Metodika tvorby modelu pomocou PS Metodika analýzy modelu PS vzhľadom na

časovú optimalizáciu výrobu Nástroj na matematickú analýzu PS,

orientovaný na časovú optimalizáciu výrobu

28

Ďakujem za pozornosť

Priestor pre Vaše otázky