Download
1 / 67
670 likes | 848 Views
Proces produkcyjny – Wariantowanie zamówień produkcyjnych. Wstęp. Z apozna my się ze strukturą i działaniem systemu komputerowo wspomaganego podejmowania decyzji w zadaniach planowania i sterowania przepływu produkcji w systemach wieloasortymentowej produkcji rytmicznej.
E N D
Proces produkcyjny – Wariantowanie zamówień produkcyjnych
Wstęp Zapoznamy się ze strukturą i działaniem systemu komputerowo wspomaganego podejmowania decyzji w zadaniach planowania i sterowania przepływu produkcji w systemach wieloasortymentowej produkcji rytmicznej. Zastosowanie takich pakietów pozwala na szybką ocenę: Czy możliwa jestterminowarealizacja nowowprowadzanych zleceń w systemie o znanych i niewykorzystanych mocach produkcyjnych w warunkach istniejącychdeterministycznych ograniczeń logistycznych?
Produkcja wieloasortymentowa umożliwia jednoczesne wytwarzanie krótkich serii wyrobów wzdłuż określonych marszrut technologicznych. Celem nadrzędnym staje się zatem sprawne planowanie produkcji, poszukiwanie związków umożliwiających odpowiedzi na pytania typu: Co, gdzie, kiedy oraz w jakiej ilości powinno być dostarczone dla efektywnej realizacji produkcji?
Model przepływu: Przykładowy pakiet umożliwia podejmowanie decyzji dotyczących możliwości realizacji zlecenia produkcyjnego przy zadanych ograniczeniach związanych z systemem wytwórczym i wymaganiami klienta. Każde zlecenie, będące przedmiotem weryfikacji, charakteryzuje się określonymi parametrami, takimi jak: • wielkość zlecenia, • termin realizacji, • wielkość partii produkcyjnej, • okres wprowadzania partii produkcyjnej, • proces produkcyjny. Realizacja zlecenia weryfikowana jest pod kątem możliwości i ograniczeń podsystemów: wytwórczego, transportu i składowania.
W omawianym przypadku system wieloasortymentowej produkcji rytmicznej składa się ze: • zbioru maszyn technologicznych {Mi| i = 1,...,m}, • zbioru procesów produkcyjnych wyrobów {Pj| j = 1,...,n}, • zbioru magazynów przystanowiskowych {Bk| k = 1,...,m} • magazynu wejścia-wyjścia oraz • zbioru wózków samojezdnych {Wz| z = 1,...,f}. Przyjmuje się, że wózki samojezdne poruszają się cyklicznie wzdłuż z góry zadanych tras.
System jednoczesnej, wieloasortymentowej produkcji rytmicznej charakteryzuje się krótko i średnioseryjną produkcją. Przy każdym ze stanowisk występuje magazyn (buforprzystanowiskowy) podzielony na dwa pola (przedoperacyjne i pooperacyjne) o zadanych pojemnościach. Pomiędzy zasobami technologicznymi poruszają się wózki samojezdne, których zadaniem jest przewożenie materiału zgodnie z marszrutami technologicznymi realizowanych procesów.
P 2 P M 1 M 2 B B 1 2 1 W 1 W 2 B B 3 4 M M 3 4 Sposób przepływu materiału procesu P1 i P2 : M1, ..., M4 - zasoby technologiczne (obrabiarki CNC); B1, ..., B4 - bufory przystanowiskowe; W1, W2 - wózki AGV; marszruty procesów P1, P2 ; marszruty transportowe wózków samojezdnych W1 i W2
Przenośnik zewnętrzny Paleta Magazyn centralny (przenośnik wewnętrzny) Obrabiarka CNC Magazyn materiałów i wyrobów gotowych Przykład realizacji współbieżnych procesów produkcyjnych:
Założenia przepływu produkcji : • dostęp procesów do zasobów dzielonych realizowany jest w trybie wzajemnego wykluczania; • operacje technologiczne wykonywane na zasobach są niewywłaszczalne; • każdy proces jest sekwencją skończonej liczby operacji, które są wykonywane w kolejności określonej przez marszrutę; • każda marszruta przebiega tylko raz przez dany zasób; • na wejściu i wyjściu każdej marszruty znajduje się magazyn o pojemności równej wielkości partii produkcyjnej;
rozpoczęcie kolejnej operacji następuje po zakończeniu operacji ją poprzedzającej, pod warunkiem dostępności zasobu; • czasy operacji technologicznych i transportowych są liczbami naturalnymi; • czasy wykonania operacji mają charakter deterministyczny; • operacje transportu pomiędzy stanowiskami marszruty wykonywane są przy udziale podsystemu transportu bliskiego i magazynowania.
Podsystem transportu bliskiego i magazynowania stanowi zbiór zasobów operacyjnych (magazynów, wózków samojezdnych, tras jezdnych, itp.), za pomocą których realizowany jest proces przepływu materiałów w systemie. Charakteryzuje się on następującymi założeniami: • dany jest skończony zbiór odcinków (tras jezdnych) łączących pary zasobów technologicznych; • w systemie występuje skończona liczba wózków samojezdnych o zadanych pojemnościach; • wózki poruszają się ze stałą prędkością, cyklicznie po ściśle określonych marszrutach transportowych;
marszruta transportowa stanowi zbiór jednokierunkowych odcinków (tras jezdnych) łączących pary zasobów technologicznych systemu; • marszruta transportowa może przebiegać co najwyżej raz przez ten sam odcinek (brak nawrotów); • dostęp do odcinków współużytkowanych przez wózki realizowany jest w trybie wzajemnego wykluczania; • dana jest specyfikacja czasów przejazdu wózka po trasach systemu; • czasy załadunku i rozładunku wliczone są w czas przejazdu wózka po trasie; • dana jest specyfikacja okresów powtarzalności przejazdu wózków po wybranych trasach (marszrucie transportowej);
dana jest skończona liczba buforów przystanowiskowych odpowiadająca liczbie zasobów technologicznych systemu; • na wejściu i na wyjściu marszruty technologicznej znajduje się bufor o pojemności odpowiadającej wielkości partii produkcyjnej realizowanego procesu; • bufor przystanowiskowy Bk składa się z dwóch części magazynowych: • pola wejściowego (przedoperacyjnego) Bk/1, gromadzącego elementy przed obróbką na danym stanowisku i • pola wyjściowego (pooperacyjnego) Bk/2, gromadzącego elementy po obróbce technologicznej na danym stanowisku; • dana jest skończona pojemność pól składowania dla k-tego bufora przystanowiskowego Bk/1 i Bk/2.
Planowanie przepływu produkcji: Wariantowanie przepływu produkcji w systemie wieloasortymentowej produkcji rytmicznej polega na sprawdzeniu warunków mających charakter warunkówwystarczających, których spełnienie gwarantuje terminową realizację zleceń produkcyjnych w systemie o znanych, niewykorzystanych mocach produkcyjnych. Służy zatem wyznaczeniu takiej wielkości partii produkcyjnej wprowadzanego procesu, która spełnia ograniczenia systemu.
Decyzja o przyjęciu (doborze) nowego zlecenia produkcyjnego jest podejmowana w siedmiu etapach: Etap 1 - wyznaczeniezbioru dopuszczalnych wielkości partii produkcyjnych DZW. Zbiór ten determinowany jest wielkościami istniejących przestojów na zasobach wspólnych występujących w marszrucie technologicznej nowowprowadzanego zlecenia. Etap 2 - wyznaczenie podzbioruDTN DZW elementów, dla których możliwe jest wyznaczenie przebiegu ustalonego spełniającego warunki technologicznego następstwaoperacji oraz zagwarantowany jest niezakłócony przebieg aktualnie realizowanych zleceń.
Etap 3 - wyznaczenie podzbioru DWS DTN elementów, dla których istnieje wystarczająca liczba wózków samojezdnych niezbędnych dla zrealizowania wszystkich operacji transportowych. Etap 4 - wyznaczenie podzbioruDPT DWS elementów, dla których wyznaczone wielkości partii transportowych gwarantują niezakłócony przepływ aktualnie realizowanej produkcji w systemie. Etap 5- wyznaczenie podzbioru DPW DPT elementów, dla których dostępne pojemności wózków samojezdnych gwarantują wykonanie wszystkich operacji transportowych na zadanych partiach transportowych.
Etap 6- zbiór DPW ogranicza się do elementów, dla których istnieje wystarczająca pojemność buforów przystanowiskowych (gwarantująca realizację wszystkich operacji magazynowania). - wyznaczenie zbioru DPB. W ostatnim etapie7 następuje wyznaczenie podzbioru DTRDPBelementów, dla których możliwa jest terminowa realizacja nowego zlecenia. Przedstawione postępowanie prowadzi do wyznaczenia zbioru dopuszczalnych wielkości partii produkcyjnych DTRDPBDPWDPTDWSDTNDZW. Dopuszczalne są zatem te warianty organizacji produkcji, dla których istnieje partia produkcyjna, wielkość której umożliwia terminową realizację zlecenia przy nie zakłóconym przepływie aktualnie realizowanych procesów.
D ZW D TN D WS D PT D D PW PB D TR Í Í Í Í Í Í D D D D D D D TR PB PW PT WS TN ZW Wyznaczanie zbiorów dopuszczalnych wielkości partii produkcyjnych:
Ustalony przepływ n+1 - sze Ustalenie dopuszczalnego wariantu organizacji przepływu produkcji realizowane jest w oparciu o sekwencję warunków wystarczających, ograniczających wyjściowy zbiór rozwiązań dopuszczalnych: Każda wielkość partii ze zbioru DTR odpowiada jednemu z dopuszczalnych, ustalonych przepływów produkcji nowowprowadzanego zlecenia. Gdy zbiór DTRjest zbiorem pustym, oznacza to, że zlecenie nie zostanie przyjęte do realizacji. produkcji dla n-zleceń zlecenie Przestoje zasobów wspólnych (wyznaczenie zbioru dopuszczalnych D wielkości partii produkcyjnych dla ZW n+1-szego zlecenia) Technologiczne następstwo D operacji TN Dostępna ilość wózków samojezdnych D WS Zmienne wielkości D partii transportowych PT Dostępna pojemność wózków D PW samojezdnych Dostępna pojemność magazynów D PB przystanowiskowych D Terminowość realizacji zlecenia TR Zbiór ustalonych przepływów produkcji dla n+1- zleceń
System planowania przepływu produkcji – SPPP: System SPPP składa się z dwóch podstawowych modułów: Specyfikacji systemu produkcyjnego: - zasoby technologiczne (maszyny wytwórcze); - trasy w systemie transportu bliskiego; - wózki samojezdne; - rozkład jazdy; Planowania: - biblioteka procesów; - zlecenia produkcyjne; - weryfikacja zleceń.
b) Moduł planowania przepływu produkcji. a) Moduł specyfikacji systemu.
Wprowadzenie danych wejściowych systemu produkcyjnego: • obejmuje określenie: • liczby zasobów technologicznych i buforów przystanowiskowych; • pojemności buforów przystanowiskowych; • tras podsystemu transportu bliskiego i magazynowania; • liczby i pojemności wózków samojezdnych; • rozkładu jazdy podsystemu transportu w systemie.
wybór pozycji z listy przycisk dodanie nowej pozycji do listy akceptuj edycja wybranej usunięcie pozycji z listy anuluj pozycji z listy Specyfikacja zasobów technologicznych:
Specyfikacja zleceń produkcyjnych przewidzianych do realizacji w systemie:
Zbiór reguł wyboru priorytetu alokowanych na zasobach M1, M2: oraz odpowiednio na ich buforach przystanowiskowych M1WE , M1WY i M2WE, M2WY, które określają kolejność dostępu procesów do poszczególnych zasobów: W celu zapewnienia ustalonego przebiegu procesów, relacje pomiędzy regułami alokowanymi na zasobach systemu uwzględniają tzw. warunek bilansu systemu. Warunek ten jest spełniony, gdy liczba detali wprowadzonych do każdej marszruty produkcyjnej w przebiegu ustalonym systemu równa jest liczbie detali wychodzących z systemu.
Komunikaty o przyczynie odrzucenia zlecenia: Na podstawie generowanych komunikatów system SPPP pozwala uzyskać informacje o słabych stronach systemu produkcyjnego. Analiza komunikatów pozwala na dostosowanie systemu do realizacji odrzuconych zleceń poprzez np. zwiększenie pojemności bufora przystanowiskowego, uruchomienie dodatkowych wózków samojezdnych, zwiększenie ich pojemności, zmianę marszrut wprowadzanych procesów lub negocjację terminów realizacji zleceń z klientem, itp
Diagram obciążeń zasobów technologicznych w trakcie realizacji zleceń Z1 i Z2 Po dokonaniu weryfikacji zleceń w systemie SPPP dostępne są diagramy ilustrujące obciążenie zasobów technologicznych, obciążenie wózków samojezdnych, obciążenie magazynów przystanowiskowych oraz harmonogram rozkładu jazdy wózków samojezdnych.
Obciążenie wózków W1 i W2 o pojemności odpowiednio 2 i 4, elementami partii zlecenia Z1 i Z2 w przebiegu ustalonym o okresie T=12:
PRZYKŁADOWE EKSPERYMENTY: • Stanowią ilustrację wykorzystania SPPP: • w projektowaniu obciążeń systemu; • doborze zleceń produkcyjnych; • projektowaniu struktury systemu produkcyjnego.
1. Projektowanie obciążenia systemu Projektowanie obciążeń jest typowym zadaniem z zakresu planowania operatywnego. Do systemu kierowane są planowane do realizacji zlecenia produkcyjne. Od systemu planowania przepływu oczekuje się dokonania odpowiedniego przydziału zadań do poszczególnych maszyn, wózków samojezdnych, buforów przystanowiskowych, itd., co odpowiada zaprojektowaniu ustalonego przepływu produkcji.
Dana jest komórka produkcyjna składająca się z sześciuzasobów technologicznych (obrabiarek CNC) oraz sześciu buforów przystanowiskowych wejściowych i sześciu buforów przystanowiskowych wyjściowych. Dopuszczalna pojemność każdego z nich wynosi 2 elementy. W systemie kursują cyklicznie dwa wózki samojezdne W1 i W2 o pojemności 2 elementów, według rozkładu jazdy, jak na poniższym diagramie:
Marszruty wózków oraz czasy realizacji operacji transportowych ilustruje poniższa tabela: Okres systemu transportu wynosi T=12
Do realizacji w systemie przewidziane są trzy zlecenia produkcyjneZ1, Z2 i Z3:
Zlecenie Z1 (wałek stożkowy) specyfikowane jest procesem P1 Zlecenie Z2 (koło zębate) specyfikowane jest procesem P2
Zlecenie Z3 (korpus) specyfikowane jest procesem P3 Parametry systemu oraz zleceń produkcyjnych wprowadzono do systemu planowania przepływu produkcji – SPPP. Kolejność wprowadzania zleceń do systemu, wielkości i terminy ich realizacji określono w oknie dialogowym – specyfikacji zleceń produkcyjnych.
Podczas weryfikacji zleceń, zlecenie Z1 zostaje wprowadzone do systemu z partią produkcyjną 3: Wybór wielkości partii produkcyjnej dla zlecenia Z1
Wprowadzenie trzeciego zlecenia Z3 wymaga interwencji operatora dotyczącej doboru wielkości partii produkcyjnej z wyznaczonego zbioru dopuszczalnych wielkości partii. Zlecenie zostaje wprowadzone do systemu z partią produkcyjną wielkości 2:
