SIMULACE LOGISTICKÝCH PROCES

SIMULACE LOGISTICKÝCH PROCESŮ

Diplomová práce

Studijní program:

Studijní obor:

Autor práce:

Vedoucí práce:

N2301 – Strojní inženýrství 2301T030 – Výrobní systémy Bc. Pavel Růta

doc. Dr. Ing. František Manlig

Liberec 2015

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vzta- huje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tom- to případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé diplomové práce a konzultantem.

Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.

Datum:

Podpis:

TÉMA : Simulace logistických procesů

ABSTRAKT: Práce se zabývá simulací toku materiálu při procesu zásobování. Popisuje proces sběru dat, jejich vyhodnocení, přípravu na simulaci a samotnou simulaci. Dále se zabývá vyhodnocením simulace, návrhy možných zlepšení a simulačním ověřením jednotlivých variant.

KLÍČOVÁ SLOVA: simulace, Witness, transport, logistický proces, tok materiálu

THEME : Simulation of logistic processes

ABSTRACT: The work concerns with simulation of material flow in supply process.

The work describes process of data collecting, its processing, simulation preparations and simulation itself. Next step is evaluation of simulation, suggestion of possible solutions and verification of each variant though simulation.

KEYWORDS: simulation, Witness, transport, logistic process, material flow

Počet stran : 60 Počet příloh : 4 Počet obrázků : 3 Počet tabulek : 21 Počet modelů

nebo jiných příloh: 3

6

Obsah

1. Úvod ... 10

2 Tok materiálu ... 11

2.1 Přepravovaný objekt ... 11

2.2 Transport ... 12

2.3 Milk run ... 13

3 Simulace ... 14

3.1. Zadání projektu ... 14

3.2. Rozhodnutí o hranicích a detailnosti modelu ... 15

3.3. Sběr dat ... 16

3.4. Návrh struktury modelu ... 17

3.5. Vytvoření modelu ... 17

3.6. Výstupy modelu ... 17

3.7. Testování modelu ... 18

3.8. Experimentování ... 18

4. BOS ... 20

5 Simulační projekt ... 21

5.1 Definování hranic simulace a výstupních hodnot ... 21

5.2 Data potřebná k simulaci ... 22

5.3 Definování časů ... 23

5.4 Základní struktura simulace ... 27

6 Simulace současného stavu ... 29

6.1 Funkce pracovišť ... 30

6.2 Aplikace proměnlivosti času na počet balení ... 31

6.3 Materiál hlušina ... 32

6.4 Záznam do excelu ... 34

7 Simulace současného stavu ... 36

7

7.1 Výstupy simulace současného stavu ... 37

7.2 Vyhodnocení simulace současného stavu ... 38

8 Identifikace míst pro zlepšení ... 39

8.1 Návrh opatření ... 39

8.1.1 Kompenzace ... 42

8.1.2 Aplikace TRIZ ... 42

8.2 Korekce cest ... 47

8.2.1 Aplikace na současný stav ... 51

8.2.2 Aplikace na inovovaný stav ... 52

8.3 Shrnutí výsledků ... 52

9 Závěr ... 54

10 Použitá literatura ... 55

Přílohy...57

A Časové schéma...57

B Časové schéma 2...58

C Schéma variant...59

D Tabulka variant...60

8

Seznam obrázků

1 Okruhy...34

2 Schéma změny...45

3 Nerovnost tras...48

Seznam grafů

2 Lineární funkce...24

Seznam tabulek

2 Čas nakládek/vykládek Zastávka 12...23

3 Lineární závislosti jednotlivých zastávek...25

4 Náměry jízdy, Depo-Zastávka1...25

5 Časy jízdy mezi zastávkami...26

6 Náměry Připojení/Odpojení...27

7 Výstup současného stavu...38

8 Výstup nového stavu...40

9 Komponenty překračující životnost...41

10 Tabulka prostojů...42

11 Kompenzace...42

12 Skladování balení...44

13 Tabulka prostojů 1...47

14 Tabulka prostojů 2...49

15 Koeficienty využití...50

16 Výběr sekvencí...51

17 Finální výběr...51

18 Výstup nového stavu 1...52

19 Kompenzace 1...53

20 Výstup nového stavu 2...53

21 Varianty...60

9

Seznam použitých zkratek a symbolů

k[ks] počet balení v transportní jednotce

k_max[ks] maximální počet balení v transportní jednotce k_pr[ks] průměrný počet balení v transportní jednotce k_z[-] koeficient využití

l[m] vzdálenost

n_%[%] procentuální využití transportní jednotky n[-] počet měření

n[ks] počet záznamů

N_př[-] počet přeskočených okruhů N_s[-] počet směn

t [hod] čas okruhu t[s] naměřený čas t_b[s] životnost balení t_c[s] takt pracoviště t_o[min] čas okruhu t_př[s] přechodný čas

t_s [s] čas manipulace uvnitř simulace tsm[s] čas simulace

t_směna[s] čas směny tt[s] simulační čas

t_zs[s] nevyužitý čas simulace tzv[min] výstupní nevyužitý čas

x[ks] počet naložených/vyložených balení x_b[ks] počet komponent v balení

x_v[ks] počet kusů na jeden výrobek z[-] počet zatáček

10

1 Úvod

Moderní výrobní podnik musí při konstrukci, případně modifikaci či modernizaci výrobního procesu brát v potaz množství podmínek a vlivů. Nezanedbatelným vlivem v moderní době je schopnost uspokojit zákaznické požadavky. Moderní systémy a techniky masové výroby poskytují výrobcům možnost vyrábět jak širokou škálu produktů, tak tyto produkty dodávat ve značných množstvích. S přihlédnutím k současnému stavu není důležitým faktorem vyrobit, ale poskytnout zákazníkovi přijatelné zboží za přijatelnou cenu.

Vzhledem k předpokladu, že cena výrobku je "určena" trhem, je velikost příjmů připadajících na jeden výrobek pevně dána. Je-li prodejní cena pevně dána, tak velikost zisku je určena množstvím nákladů připadajících na jeden výrobek. Z těchto informací vyplývá, že jediným prostředkem k navýšení zisku je snižování nákladů.

Jedinou cestou je tedy snižování nákladů. Nejvhodnějším postupem je odpovídajícími nástroji a metodami analyzovat proces výroby. Jednou z možných metod analyzování a optimalizace procesu výroby je využití simulace. Simulační nástroj je přijatelnou cestou pro prověřování a analýzu současného stavu a zároveň metodou pro ověřování funkce komplikovaných systémů.

Cílem práce je vyhodnotit současný stav vnitropodnikového zásobovacího toku pomocí simulačních nástrojů. Zásobování je prováděno pomocí transportní jednotky. Cílem je vyhodnotit současný stav transportní jednotky, zjistit potencionální prostor pro zlepšení, vytvořit návrh jednotlivých opatření a ta následně zhodnotit.

11

2 Tok materiálu [16]

Výrobní proces ve výrobním závodě mimo jiné podmínky potřebuje převoz, manipulaci a skladovací proces, které jsou známy jako logistický proces.

Logistika je plánování a řízení:

• pohybu a umístění lidí a materiálu

• přidružené podpůrné aktivity Logistika zajišťuje:

• zásobování materiálem a připojenými informacemi

• odstraňování odpadu a recyklaci

• změnu umístění předmětů (objektů i informací)

Logistický proces představuje významný nákladový faktor. Hladký logistický proces zajišťuje a ovlivňuje účinnost (využití výrobních zařízení) výrobního závodu a jeho výkonnost (propustnost).

2.1 Přepravovaný objekt

Předmětem transportu může být jak fyzický objekt, tak informace. Tabulka 1 popisuje základní otázky nutné pro popsání aspektů spojených s procesem transportu objektu resp. informace.

12

Tab. 1: Popis 6+1 "pravidel" transportu [6]

6+1 "pravidel" Otázky Požadavky

1 Správný objekt Co? Identifikace

2 Správné množství

Kolik? Počet, množství

3 Správné místo Kde?, Kudy?, Kam? Cílové místo, cesta, počáteční místo 4 Správný čas Kdy?, Jak často?, Jak

dlouho?

Záznam času, kalkulace trvání

Procesní aspekty:

5 Správná cena Jak (levně)? Efektivnost logistického procesu s ohledem na náklady

6 Správná kvalita Jak (ohled kvality)? Efektivnost logistického procesu s ohledem na poškození materiálu +1 Ekologie Jak (ekologicky)? Efektivnost logistického procesu s

ohledem na ekologii

Během procesu přepravy může objekt vyžadovat změnu vzhledu. Objekt může vyžadovat formu balení pro ochranu před nepříznivými vlivy transportu a manipulace.

2.2 Transport

S přepravou a manipulací materiálu jsou spojeny nezanedbatelné náklady, na rozdíl od cenové nenáročnosti přepravy informací. Vytvoření přepravního úkolu vyžaduje vyhodnocení celé řady proměnných:

1. Formulace přepravního úkolu:

Přepravní úkol se určuje na základě:

• Typu a vlastností přepravovaných objektů

• Množství v transportní jednotce

• Přepravních tras, míst nakládky a vykládky

• Přepravního času

13

• Zvláštních přepravních podmínek (bezpečnost, přesnost umístění, ...)

• Propustnosti

2. Výběr principu přepravy (kontinuální, nárazový). Kontinuální princip je reprezentován formou dopravníků. Nárazový je obvykle zastoupen formou transportních jednotek. Volba odpovídajícího principu závisí na individuálních podmínkách.

3. Specifikace transportní roviny (po zemi, pod stropem, ...). Výběr transportní roviny je ovlivněn konstrukcí výrobní budovy, strojním parkem. Je ovlivněn transportovaným množstvím a dalšími specifikacemi.

4. Nastavení transportních podmínek. Určení tras, zastávek pro nakládku a vykládku materiálu.

2.3 Milk run [3]

Základní myšlenkou systému Milk run je jednoznačně a přesně definovat systém logistických tras a harmonogram dodávek. Systém vychází z minulosti, kdy jezdila mlékárenská auta (milk - anglický překlad: mléko) vyzvedávat mléko na vzdálené farmy v přesně stanovený čas.

Cílem systému je tedy vytvořit jasný harmonogram zastávek, jako např. u metra, a na každé zastávce vyložit odpovídající materiál a naložit prázdná balení (cestující). Oproti tomuto systému je u vysokozdvižných vozíků využití pouze 50%.

14

3 Simulace [5]

Simulační projekt má vůči projektům jiného druhu významně odlišné některé aspekty, z toho důvodu je nutno k němu přistupovat odlišným způsobem než k jiným projektům.

Simulační projekt má mimo jiné sekvenci činností, kterou je vhodné dodržet:

• Zadání projektu

• Rozhodnutí o hranicích a úrovni detailnosti modelu

• Sběr dat

• Návrh struktury modelu

• Vytvoření modelu

• Spuštění modelu

• Vytvoření výstupů

• Testování modelu

• Experimentování

• Dokumentace modelu

• Shrnutí výsledků a jejich implementace

3.1 Zadání projektu

Důležitou částí projektu je jeho zadání. To určuje směr, jakým se projekt vyvíjí. Cílem simulačního projektu je obvykle ověřování funkčnosti a důsledků daných návrhů, čímž výrazně přispívá k zefektivnění rozhodovacího procesu při volbě finálního řešení.

Může se například jednat o kontrolu propustnosti výrobního uskupení vzhledem k sekvenci výrobků, která jím prochází. Takovýto projekt bude obsahovat podrobné informace o jednotlivých výrobcích, jejich sub-komponentech, technologických potřebách a počtu pracovníků obsluhy potřebných k vyhotovení finálního dílu.

Další možností je například zjišťování potřebného počtu pracovníků pro účinnou obsluhu výrobních buněk. Takováto simulace bude obsahovat množství podrobných informací o pracovnících, jejich počtu, prioritních úkolech, podmínkách přerušení jejich práce, časové náročnosti a směnnosti.

Jelikož modely slouží k ověřování určitých výstupních vlastností systému, není nutné a ani vhodné stavět simulaci do nejmenších detailů, tak aby přesně odpovídala skutečnému stavu výroby.

15

3.2 Rozhodnutí o hranicích a detailnosti modelu

Hranicemi modelu je myšleno, kde model začíná a kde končí. Hranice modelu určují, kde a jaké objekty a informace do modelu vstupují a kde naopak vystupují. Například si představme oddělení pojišťovací společnosti. Úkolem simulace je zjistit, kolik lidí je třeba na vypořádání se s emailovými dotazy. Budeme tuto skupinu považovat za izolovanou jednotku.

Produkty budou přicházet do schránky (skladu). Každá osoba vezme email ze schránky, odpoví na požadovaný dotaz, ten může vést k dalším důsledkům, a pošle tento zodpovězený dotaz pryč z modelu.

Jinou možností by bylo, kdyby byl tento tým považován za součást větší struktury v komunikačním toku celé společnosti a jejích zákazníků. Tato varianta by zahrnovala směnnost, vstupy a výstupy modelu by se více přesunuly do vnějšího světa.

Je důležité ohraničit model na co nejmenší možnou úroveň. Pokud jde o detailnost s jakou tvořit model, zlatým pravidlem je pro zachování objektivity modelu udržovat maximální jednoduchost modelu.

V počátečních fázích tvorby modelu vedou i malé úpravy k výrazným změnám výstupních hodnot, a tedy i přesnosti. Jak model nabývá na detailnosti, každý následující zásah má stále menší a menší vliv na výstupní hodnoty modelu. V určité fázi modelování hrozí reálné nebezpečí, že zvyšování detailnosti modelu může vést k opačnému jevu, tedy ke zhoršování přesnosti výsledku. Toto pravidlo zvláště platí při snahách o modelování lidského chování, lidské chování je totiž nestálé a nejednoznačné. Níže uvedený graf ukazuje obvyklý vztah mezi přesností modelu a přesností jeho výstupů.

16

Graf 1: Význam detailnosti

3.3 Sběr dat

Informace pro tvorbu modelu spadají do kategorií:

1. Dostupné − informace jsou přímo dostupné a nacházejí se ve vhodném formátu pro využití v modelu

2. Nedostupné, ale sbíratelné − informace jsou buď v nevhodném formátu, nebo je nikdo nesbíral

3. Nedostupná a nesesbíratelná − data nejsou v současné době dostupná a je velmi obtížné je sbírat

Jestliže jsou data nedostupná a nesesbíratelná, je nutné použít odhady. Užitečné odhady lze použít z různých zdrojů:

1. Použití dat výrobce − Výrobce často dodává k vyráběným strojům technickou dokumentaci.

2. Citlivostní analýza − zahrnuje nahrazení neznámých dat (např. strojní časy), nízkými a následně vysokými hodnotami a následným porovnáváním výsledků celé simulace. Jestliže se výsledky různých hodnot výrazně neliší, tak hodnota není pro celkový výsledek simulace kritická, a tudíž není nutno hodnotu dále zjišťovat. Jestliže se výsledky simulace výrazně liší, tak je nutné provést další sběr dat pro zjištění přesnějších hodnot daného parametru.

Přesnost

Detailnost

Vztah přesnoti a detailnosti

17

Kdykoli jsou použity odhady, je nutno vzít v potaz to, že model může být založen na mylné (nepřesné) informaci. Když se prokáže, že model je neodpovídající vzhledem ke skutečnosti, je nutno tento odhad přehodnotit.

3.4 Návrh struktury modelu

Posledním krokem před započetím samotného modelování je rozhodnutí o jeho struktuře. Tento krok slouží k identifikaci míst obtížných pro modelování a odhalení chybějících dat přehlédnutých při předchozích krocích.

Tento krok obvykle zahrnuje i náčrtky modelované struktury. Dále slouží k odhadu toho, jaké objekty (skupiny objektů) a další potřebné elementy simulační program obsahuje. Může také obsahovat informace o vstupních a výstupních podmínkách použitých v modelu a souhrn programových podmínek zahrnutých v simulaci pro její optimální funkci.

3.5 Vytvoření modelu

Je vhodné model stavět postupně a v každém kroku pečlivě vyzkoušet jeho funkci, než dojde k dalšímu kroku ve stavbě modelu. Při tomto postupu lze snadněji odhalit chyby vzniklé při modelování, než během hledání chyb v už úplném modelu.

Není vhodné provádět experiment na ještě nehotovém modelu. Je vhodnější provádět experiment na již hotovém a otestovaném modelu, se kterým je možné výsledky porovnávat.

3.6 Výstupy modelu

Po úspěšném spuštění modelu a ověření jeho funkčnosti se vytvoření výstupů odvíjí od požadavků na simulaci: Např.:

• v případě zájmu o využití stroje je důležitým výstupem poměr času stráveného prostoji a času stráveného výrobou

18

• při hledání účinné propustnosti stroje je vhodným měřítkem počet výrobků prošlých strojem za dané časové období

• za účelem zjišťování vytíženosti pracovníků je odpovídajícím měřítkem stupeň jeho využití

• v případě zajišťování spokojenosti dodavatelů je vhodným měřítkem počet komponent, které nemohly vstoupit do procesu z důvodu příliš dlouhého čekacího seznamu

• při zjišťování životnosti zásobovacího prostředku lze zjišťovat počet ujetých vzdálenostních jednotek za čas

3.7 Testování modelu

Testování modelu se skládá ze dvou částí − ověření a zhodnocení.

Ověřením je míněno zkontrolování, zda simulace odpovídá určeným požadavkům.

Například zda se komponenty pohybují po správných trasách, stroje fungují odpovídajícím způsobem se správnými strojními časy, pracovníci pracují dle správných priorit.

Zhodnocení ověřuje přesnost modelu v porovnání se skutečným systémem, který je modelován. Tato činnost obvykle zahrnuje zadání obvyklého souboru vstupů (např.

časy dodávek) a ověření výstupů modelu (např. průměrná rozpracovanost, propustnost jednotlivých pracovišť) v porovnání se skutečností.

3.8 Experimentování

Když model v dostatečné míře odpovídá skutečnosti, je možno začít provádět experimenty s tímto modelem. Experimenty prováděné s modelem by měly být zadány zároveň se zadáním simulačního projektu. Úspěšný experiment zahrnuje "zahřívací"

období, počáteční podmínky, přijatelnou časovou délku simulace a vkládání náhodných jevů do simulace.

19

Zahřívací období bere v potaz čas, za který simulace dosáhne stability. Toto období je především určeno pro dosažení provozních hladin u skladů a zásobníků, které jsou na začátku simulace prázdné, ale při rozjezdu reálné výroby jsou tyto zásobníky už do určité míry zaplněny, a tudíž i následující části procesu mohou od začátku fungovat na plný výkon. Vyčleněním tohoto období z výstupních statistik se zajistí vyšší přesnost výsledků.

Možnou alternativou k zahřívacímu období jsou počáteční podmínky. Počáteční podmínky jsou metodou, jak se vyhnout nutnosti zahřívacího období. Funkcí počátečních podmínek je v "nulovém čase" simulace naplnit všechny zásobníky na obvyklou míru, tím se mohou všechny části simulované výroby rozběhnout bez obtíží, které by ovlivňovaly výstupní hodnoty.

Přestože většina simulačních modelů vyžaduje zásah, který by zabránil vnášení chyb z rozběhového období, pro některé simulace je tento zásah zcela nepodstatný, ne-li přímo negativní. Příkladem toho může být například simulace obslužnosti přepážek v bance. V takovémto případě žádné "zásobníky" před otevřením banky nejsou plné a

"objekty" začínají vstupovat do procesu až po otevření.

Provádění experimentu zahrnuje běh simulace po určité časové období. Délka tohoto časového období závisí na různých faktorech, významný vliv na délku období mají použité náhodné jevy. Čím více jevů ovlivněných statistickou nahodilostí a s velikostí rozptylu se v simulaci nachází, tím delší musí být simulované období. Dalším vlivem je časová perioda výstupních hodnot skutečného systému. Období, za které se provádí běh simulace, by se mělo rovnat období, ve kterém se provádí výstupy simulované skutečnosti.

Opakování simulačního běhu je důležitým prvkem, zvláště u simulací s větším množství náhodných vstupů. Při simulaci zahrnují náhodné vstupy je možnost, že se "čísla sejdou" takovým způsobem, že výstup se může znatelně lišit, a to i od výstupů získaných ze stejné simulační studie opakovaným prováděním simulace.

20

4 BOS [2]

Společnost BOS Automotive Products CZ s.r.o., se sídlem v Klášterci nad Ohří, je součástí mezinárodní společnosti se sídly v Evropě, Asii a Severní Americe. Vedení společnosti se nachází v Německu ve Stuttgartu. Společnost se zabývá výrobou systémů a součástek pro automobilový průmysl.

Společnost byla založena roku 1910 Wilhelmem Baumeisterem. Během let se společnost rozrostla a dnes má 16 výrobních poboček téměř po celém světě. Zákazníky společnosti BOS je dnes mnoho výrobců osobních, užitkových i nákladních vozů.

Mezi produkty vyráběné ve společnosti BOS Automotive products CZ s.r.o. v Klášterci nad Ohří patří především kryty zavazadlového prostoru, loketní opěrky a komponenty středových konzol a úložné systémy pro bezpečné ukládání nákladů v zavazadlovém prostoru.

21

5 Simulační projekt

V následujících kapitolách bude popsáno definování hranic projektu a určení potřebných dat, včetně popisu jejich získání.

5.1 Definování hranic simulace a výstupních hodnot

Prvním krokem simulační projektu je vytvoření hranic, tedy určení toho, které objekty (stroje, výrobky, ...) je třeba zahrnout do simulace pro její úspěšné fungování. Hranice definované pro tento model jsou:

• Nakládka balení dílů ze supermarketových skladů − sklad supermarketových dílů a proces přenášení (překládání) balení komponent na transportní jednotku.

Vstupem do systému je nakládka balení komponent za nulový procesní čas z místa Depa. Do Depa se zároveň dovážejí prázdné obaly. Prázdné obaly jsou zde vykládány a nahrazovány odpovídajícími plnými baleními.

• Vykládka balení na pracovištích − pracoviště jsou zásobována systémem dvou beden. Každé balení má svou pozici, na kterou se musí vyložit. Prázdná balení se nakládají zpět na transportní jednotku a jsou odvezena do Depa.

Výstupní hodnoty jsou data, která jsou dále zpracována pro vyhodnocení výsledků simulace, případně ověření funkce simulace. Výstupní hodnoty jsou:

• Funkce výroby − cílem každého zásobovacího toku je zajistit plynulé dodávky potřebného materiálu do výrobního procesu. Jedním z ukazatelů špatně nastaveného zásobovacího toku je čekání. Čekání je způsobeno nedostatkem materiálu na pracovišti.

• Využití transportní jednotky − každá transportní jednotka slouží jako úložný prostor pro transport materiálu. Transportní jednotka je tažena po předem určené trase. Na této trase jsou na jednotlivých zastávkách vykládána odpovídající plná balení a nakládána prázdná balení. Měřítkem využití transportní jednotky je její zaplnění plnými baleními. Různá balení mají různé velikosti, tudíž definování velikosti transportní jednotky je na základě velikosti

"obvyklého" balení. Z určené velikosti "obvyklého" balení lze určit kapacitu balení. Určujícím bodem pro zaznamenání využití transportní jednotky je výjezd transportní jednotky z Depa.

22

• Nevyužitý čas okruhu − každá transportní jednotka se po ujetí své trasy vrací zpět do Depa. Z Depa transportní jednotka vyjíždí v určených časových intervalech. Z toho vyplývá, že v závislosti na počtu naložených a vyložených balení se mění čas strávený při jízdě na okruhu. Důsledkem toho se mění čas čekání mezi jednotlivými okruhy.

• Počet neprojetých okruhů − za čas simulace projede transportní jednotka určitý počet okruhů. Může tudíž nastat případ, že čas potřebný k projetí okruhu, vykonání naložení všech prázdných balení a vyložení všech plných balení je nedostatečný. Nedostatečným časem je v tomto případě míněný čas potřebný k uskutečnění okruhu v porovnání s časem určeným pro projetí daného okruhu.

Při splnění popsaných předpokladů dojde k tomu, že počet očekávaných projetých okruhů a počet skutečně projetých okruhů se nebude shodovat.

5.2 Data potřebná k simulaci

K vytvoření odpovídající simulace je třeba získat relevantní data odpovídající požadavkům na výstupní hodnoty a hranice systému. Pro provedení simulace byla použita následující data:

• Jízdní řád − čas okruhu je klíčovým určujícím prvkem pro zásobovací proces.

Definovaný čas okruhu je určující prvek pro následné "dopočítávání"

nevyužitého času okruhu. Transportní jednotka projíždí střídavě dva okruhy.

Každý okruh trvá 15 minut.

• Životnost balení − čas, za který se balení v simulaci "přemění" z plného balení na prázdné balení, závisí na počtu komponent v balení, spotřebě komponent na jeden výrobek a na taktu výroby daného pracoviště. Nejmenší životnost balení ovlivňuje maximální možnou dobu, za jakou se musí zásobovací jednotka znovu vrátit, aby doplnila materiál. Životnost všech balení by se měla nacházet v "optimálních" mezích. Nadbytečná životnost značící nadměrný počet komponent na pracovišti potencionálně vede k neefektivnímu využívání plochy.

Následující vzorec popisuje metodu výpočtu životnosti balení.

23

=

tb[s]...životnost balení

xb[ks]...počet komponent v balení tc[s]... takt pracoviště

xv[ks]...počet kusů na jeden výrobek

• Časy jízdy mezi zastávkami − viz následující kapitola

• Čas nakládky a vykládky − viz následující kapitola

5.3 Definování časů

Definování časů jednotlivých nakládání a vykládání balení na jednotlivých pracovištích je nutnou informací pro provedení simulace. Z časových záznamů lze získat časové údaje o nakládání a vykládání balení na jednotlivých pracovištích. Následující část je ukázka výpočtu času na Zastávce 12.

Tab. 2: Čas nakládek/vykládek − Zastávka 12 Počet naložení/vyložení balení

1 2 3 4 5 6

Čas manipulace [s]

27 34 63 54 101

40 28 84 40 66

19 53 43 67 34

45 34 53

Průměrný čas [s]

28,67 38,33 53,67 53,67 67

Z analýzy záznamů jednotlivých pracovišť, provedených v Tab. 2: Čas nakládek/vykládek − Zastávka 12, lze vytvořit průměrnou hodnotu času manipulace.

Vzhledem k počtu manipulací lze vytvořit lineární závislost času na počtu manipulací,

tedy nakládek a vykládek balení

/vykládek na čase. Tento vzorec se n manipulačních časů simulace.

Vzorec lineární závislosti pro Zastávku níže. Hodnoty vypočtené dle skute Lineární závislosti jednotlivých zastávek

tc [s]...čas manipulace uvnit

x[ks]...počet naložených/vyložených balení

24

tedy nakládek a vykládek balení, popsanou v Grafu 2: Lineární závislost nakládek Tento vzorec se následně použije v simulaci pro výpo simulace.

Graf 2: Lineární funkce

rní závislosti pro Zastávku č. 12 dle ilustračního příkladu

čtené dle skutečných naměřených hodnot jsou popsány v Ta Lineární závislosti jednotlivých zastávek (viz níže).

= 7,48 ∙ 24,32

as manipulace uvnitř simulace et naložených/vyložených balení

: Lineární závislost nakládek použije v simulaci pro výpočet

říkladu vychází: viz.

not jsou popsány v Tab. 3:

(2)

25

Tab. 3: Lineární závislosti jednotlivých zastávek Zastávka Lineární funkce t_c[s]

1 8,8x+4,5

2 9x+12,51

3 11,6x+22,22

4 14x-0,5

5 11,83x+4,36

6 9,08x+5,75

7 14,5x+3

8 9,5x+5,67

9 18,72x-5,42

10 10,36x+13,5

11 14,50x+3,31

12 7,48x+24,32

13 3,82x+16,25

14 3,07x+41,16

Čas jízdy mezi jednotlivými zastávkami se vypočítá jako průměr naměřených hodnot.

Takto vypočtený čas jízdy bude následně použit v simulaci. Výpočet časů je popsán na příkladu v Tab. 4 část 1: Náměry jízdy, Depo-Zastávka 1 a v dále uvedeném vzorci.

Všechny časy jsou popsány v Tab. 5: Časy jízdy mezi zastávkami.

Tab. 4 část 1: Náměry jízdy, Depo-Zastávka 1

Poř. č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Čas [s] 27 17 40 25 25 36 22 23 25 21 27 20 26 25 22

Tab. 4 část 2: Náměry jízdy, Depo-Zastávka 1 Poř. č. 16 17 18 19

Čas [s] 22 16 29 22

26

=

=24,74 s ≈25 s

tt[s]...simulační čas t[s]...naměřený čas n[-]...počet měření

Tab. 5: Časy jízdy mezi zastávkami

Trasa Čas [s]

Depo - Zastávka 1 25

Zastávka 1 - Zastávka 2 10 Zastávka 2 - Zastávka 3 12 Zastávka 3 - Zastávka 4 12 Zastávka 4 - Zastávka 5 14 Zastávka 5 - Zastávka 6 15 Zastávka 6 - Zastávka 7 18 Zastávka 7 - Zastávka 8 14 Zastávka 8 - Zastávka 9 6

Zastávka 9 - Depo 39

Depo - Zastávka 10 13

Zastávka 10 - Zastávka 11 17 Zastávka 11 - Zastávka 12 24 Zastávka 12 - Zastávka 13 8 Zastávka 13 - Zastávka 14 14

Zastávka 14 - Depo 25

Posledním časem nutným pro simulaci je čas přepojení transportních jednotek mezi jednotlivými okruhy. Čas se skládá z času odpojení transportní jednotky a umístění její parkovací pozici. Pro jízdu na druhém okruhu je nutno nejprve vyzvednou transportní jednotku a připojit ji za tažné zařízení. Naměřené hodnoty pro vypočítání času jsou v Tab. 6: Náměry Připojení/Odpojení.

27

Tab. 6: Náměry Připojení/Odpojení

Poř.č 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Připojení 20 25 38 30 30 28 22 40 23 30 29 34 20 30 30 Odpojení 20 30 24 17 35 16 25 35 35 35 40 29 34 46 32 35 30

Průměrný čas připojení: 28,6 s Průměrný čas odpojení: 30,4 s Celkový čas přepřažení: 59 s

Celková hodnota času přepojení transportní jednotky mezi jednotlivými okruhy je 59 sekund. Celková struktura modelu z hlediska času je popsána v příloze A.

5.4 Základní struktura simulace

Použité elementy:

• Parts − Každá součást, v našem případě balení, která se v simulaci používá, musí mít své zdrojové místo, kterým vstupuje do simulace. Každé balení je v simulaci nahrazeno jedním objektem Parts. Každý objekt vstupuje do simulace dvakrát, což představuje dvě balení. Oba objekty vstupují do simulace v okamžiku spuštění simulace. Všechny objekty vstupují v simulaci na místo nakládky.

• Vehicles − Transportní jednotka slouží k nakládání a vykládání komponent a k jejich převozu. Transportní jednotka se pohybuje po kolejích.

• Tracks − Koleje slouží jako nástroj pro vedení Vehicles po okruhu. Pro každou kolej se definuje její délka, což určuje délku jízdy po dané koleji. Na konci koleje dochází k nakládání a vykládání komponent.

• Buffers − Sklad slouží pro ukládání objektů Parts. Jedná se o pasivní objekt.

Pasivní objekty nemohou samy přijímat a odesílat objekty Parts. Objekty mohou vstupovat pouze tak, že jsou do skladu vloženy. Opouštět sklad mohou součásti pouze tak, že jsou "vytaženy" aktivním objektem.

• Machine − Stroj funguje ke zpracovávání objektů Parts. Definuje se zde strojní čas na zpracování komponenty. Stroj slouží k definování životnosti balení v simulaci. Stroj získává komponenty ze skladů.

28

• VInteger − Proměnná Integer je celočíselná proměnná. Pro potřeby simulace je proměnná s hranicí 32768 dostatečná.

• VReal − Datová proměnná typu Real je typ s reálnými hranicemi. Pro potřeby simulace bude sloužit k měření času.

• Shifts − Shifts se užívá k řízení aktivity jednotlivých pracovišť a dalších zařízení. Směnností se nastavuje délka směny a jednotlivé odstávky během směny.

29

6 Simulace současného stavu

Transportní jednotka a její obsluha jsou zodpovědné za zavážení materiálu ve dvou okruzích. První okruh se skládá ze Zastávek 1−9, druhý okruh obsahuje zastávky 10−14. Tyto okruhy se vzájemně střídají a na každý okruh transportní jednotka vyjíždí po 15 minutách. To znamená, že se na stejný zásobovací okruh zásobovací jednotka vrací každých 30 minut.

Pro zajištění přesného měření času uvnitř simulace bylo nutno napojit proměnné na vnitřní čas běžící simulace. K účelu připojení proměnných bylo nutno vytvořit pomocný stroj Machine001. Machine001 má jednoznačně nastavený takt na 0,1 sekundy. Na výstupním příkazu stroje jsou nastaveny příkazy, které mění údaje časových proměnných o 0,1 sekundy.

Po uplynutí 15 minut (tedy 9000 desetin vteřiny) dojde k navýšení proměnné Semafor2.

Po uplynutí dalších 15 minut dojde ke zvýšení proměnné Semafor1. Během stejného kroku dojde k vynulování proměnné Citac_semaforu, aby celý proces mohl začít zase od začátku.

Odpocet = Odpocet - 0.1

Citac_semaforu = Citac_semaforu + 1 IF Citac_semaforu = 9000

Semafor2 = Semafor2 + 1 ENDIF

IF Citac_semaforu = 18000 Semafor1 = Semafor1 + 1 Citac_semaforu = 0

ENDIF

Zdrojový kód 1: Příkazy Machine001, Výstupní příkaz

Při vjezdu na následující okruh se nejprve kontroluje, zda je proměnná Semafor větší než jedna, tedy zda uplynul čas, po kterém se má transportní jednotka vydat na cestu.

Jestliže je proměnná Semafor nula, pak transportní jednotka čeká. V případě, že daná proměnná je větší než nula, transportní jednotka se vydá na cestu.

30 IF Semafor1 > 0

PUSH to Cesta1(1) ELSE

Wait ENDIF

Zdrojový kód 2: Příkazy Preprazeni1, Výstupní příkaz

Při vjezdu na první následující trať se příkazem proměnná Semafor sníží. Díky tomuto příkazu bude transportní jednotka při dalším okruhu znovu čekat dle předchozího příkazu.

XLWriteArray ("Pokus2.xlsx","List1","$G$" + Pozice,Odpocet) Pozice = Pozice + 1

XLWriteArray("Pokus2.xlsx","List1","$C$"+

Pozice,PocitadloHlusina) Odpocet = 25

Semafor1 = Semafor1 - 1

Zdrojový kód 3: Příkazy Cesta1, Vstupní příkaz

Celá tato sekvence příkazů zajišťuje fungování simulace dle výše uvedených specifikací. V případě předčasného příjezdu čeká transportní jednotka na "zelenou", navýšení hodnoty proměnné Semafor. V případě pozdního příjezdu má transportní jednotka stále "zelenou." Za stavu nadměrného vytížení transportní jednotky, tedy když transportní jednotka dlouhodobě nestíhá projet svou zásobovací trasu včas, se bude hodnota proměnné Semafor zvyšovat. Po skončení simulace bude hodnota proměnné Semafor ukazatelem počtu nestihnutých projetých okruhů v čase běhu simulace.

6.1 Funkce pracovišť

Každá zastávka je představována jednotlivými zásobníky. Každý sklad představuje zásobník jednotlivých balení, BufferXX (XX představuje kombinaci písmen a čísel odpovídající jednotlivým pracovištím a balením). Z těchto skladů odebírají stroje, délka zpracování jednoho balení odpovídá vykalkulované životnosti balení MachineXX.

Po zpracování balení se "prázdné" balení přesune do skladu pro navrácení, VratkaX.

31

Ukazatel funkce stroje při vyhodnocování simulace slouží jako kontrola vyhladovění pracoviště.

6.2 Aplikace proměnlivosti času na počet balení

Simulace nakládání a vykládání materiálu z transportní jednotky a do transportní jednotky v systému Witness probíhá dle následujícího postupu. Transportní jednotka dojede na konec tratě, proběhnou všechny příkazy uložené v Actions on front na dané trati. Dle definovaných podmínek dojde k vyložení veškerého naloženého materiálu.

V určeném pořadí dojde k naložení materiálu, až do zaplnění transportní jednotky.

V případě, že není určeno jinak, transportní jednotka čeká, dokud není zcela naplněna.

Dle výstupních podmínek dojde k opuštění trati. Čas definovaný pro nakládku a vykládku funguje jako jednorázový čas, bez ohledu na počet vyložených nebo naložených součástí.

Je nutno nahradit defaultně definovaný systém lineární závislostí napojenou na určené vykládané součásti. Při každém vstupu součásti do Bufferu na daném pracovišti se do proměnné odpočet přičte odpovídající hodnota. Tato funkce slouží k zajištění lineární části rovnice v proměnné Odpocet. Proměnná Citac slouží jako ověření, zda došlo k vyložení nějakých součástí.

Citac = Citac + 1

Odpocet = Odpocet + 8.8

Zdrojový kód 4:Příkaz BufferA1, vstupní příkaz

Po ukončení veškerého nakládání a vykládání součástí proběhne kontrola proměnné Citac. Na základě této kontroly se přičte konstantní část lineární rovnice k proměnné Odpocet.

32 IF Citac > 0

Odpocet = Odpocet + 18 Citac = 0

ENDIF

Zdrojový kód 5: Příkaz Cesta1v1, vstupní příkaz

Na konci tratě dojde ke kontrole, zda je proměnná Odpocet rovna 0. V případě, že není, transportní jednotka čeká. Tato funkce nahrazuje čas nakládání a vykládání jednotlivých součástí. Transportní jednotka na dané pozici čeká tak dlouho, jak dlouho by jí trvalo vyložit a naložit všechen odpovídající materiál.

IF Odpocet >= 0 Wait

ELSE

PUSH to Cesta2 ENDIF

Zdrojová kód 6: Příkaz Cesta1v1, opouštěcí příkaz

6.3 Materiál hlušina

Při nakládání materiálu do transportní jednotky může transportní jednotka odjet až po úplném naložení. Z toho důvodu je nutno transportní jednotku doplnit pomocným materiálem. Tento materiál zároveň slouží jako ukazatel zaplnění transportní jednotky (viz následující kapitola).

Při vykládání je nutno vzít v potaz, že se musí vyložit celá transportní jednotka. Balení, která mají být na daném místě vyložena, se vykládají do zásobníků k tomu určených.

Doplňkový materiál Hlusina se vykládá do svého vlastního zásobníku. Ostatní materiál je určen pro jiné zastávky. Tento materiál se vykládá do separátního skladu, ze kterého bude při nakládce znovu naložen.

33 IF TYPE = B1

PUSH to BufferB1 ELSEIF TYPE = B2 PUSH to BufferB2 ELSEIF TYPE = B3 PUSH to BufferB3

ELSEIF TYPE = Hlusina PUSH to BufferHlusina ELSE

PUSH to Zbytek ENDIF

Zdrojový kód 7: Příkaz Cesta2, vykládací příkaz

Při nakládce se materiál nakládá v pořadí, v jakém jsou napsány sklady. Nakládka probíhá až do úplného naplnění transportní jednotky. První se nakládá zbytek materiálu, který neměl být vyložen na dané zastávce, tudíž musel zůstat naložen. Dále se nakládají

"prázdná" balení, která mají být odvezena zpět. Poslední v pořadí se nakládá materiál Hlusina, ten slouží jako doplňkový.

PULL from Zbytek,Vratka2,BufferHlusina Zdrojový kód 8: Příkaz Cesta2, nakládací příkaz

34

6.4 Záznam do Excel

Obr. 1: Okruhy

Zjištění zaplněnosti transportní jednotky a čekání transportní jednotky na "Semaforech"

není vzhledem k nastavení simulace možné provádět uvnitř simulace. Pro záznam těchto dvou proměnných je nutno využít zápis proměnných do externího souboru. Místo odečtení proměnných je naznačeno na obrázku níže. Je nutno vytvořit proměnnou pro změnu řádku, aby při zápisu následujícího okruhu nedošlo přepsání přecházejících záznamů.

PocitadloHlusina = PocitadloHlusina + 1 Zdrojový kód 9: Příkaz BufferHlusina, vstupní příkaz

PocitadloHlusina = PocitadloHlusina - 1 Zdrojový kód 10: Příkaz BufferHlusina, odchozí příkaz

XLWriteArray ("Pokus2.xlsx","List1","$G$" + Pozice,Odpocet) Pozice = Pozice + 1

XLWriteArray ("Pokus2.xlsx","List1","$C$" + Pozice, PocitadloHlusina)

Odpocet = 25

Semafor1 = Semafor1 - 1

Zdrojový kód 11: Příkazy Cesta1, vstupní příkaz

35

Proměnná Pozice slouží k výše uvedenému účelu. Po každém projetí příkazu se hodnota proměnné Pozice zvýší o 1, a tím se další záznam zapíše na další řádek. Dle příkazů rozmístěných na jednotlivých místech, které mění hodnotu proměnné Odpocet (viz předchozí kapitoly), se kompenzuje čas jízdy a dalších činností. Zapsáním proměnné Odpocet v odpovídajícím místě, tedy v místě vjezdu transportní jednotky na Cesta1, získáme čas, který transportní jednotka strávila čekáním na "zelenou". Zapsaná hodnota v excelovém souboru představuje čas z určených 15 minut na okruh, který transportní jednotka nestrávil jízdou a vykládáním a nakládáním balení. Jedná se tedy o neproduktivní čas. Při vstupu a výstupu doplňkového materiálu, Hlusiny, se mění proměnná PocitadloHlusina. Díky těmto příkazům lze při odjezdu z Depa (Přepřažení1, Přepřažení2) zaznamenat proměnnou do Excelu a tím vyhodnotit zaplněnost transportní jednotky.

36

7 Simulace současného stavu

Pro úspěšné vyhodnocení prostojů strojů jakožto výstupního ukazatele bylo třeba zadat do simulace Warmup. Warmup je časový odstup započetí vyhodnocování od započetí simulace. Slouží k překlenutí přechodného období, než se proces stabilizuje do běžného provozu. Zvoleným přechodným obdobím je čas 20 000 sekund. S tímto přechodným obdobím je spojeno i "přeskočení" počátečních náměrů uložených v souboru Výstup.xlsx pro zajištění přesnosti výstupů. V počátečním času se veškerý materiál přesouvá ze skladu Nakládka do skladů ve výrobním procesu. Z tohoto důvodu se v počátečních fázích simulace dá očekávat přetížení transportní jednotky. Započítání tohoto období by vneslo chybu do vyhodnocení simulace. Každý řádek představuje 2 patnáctiminutové okruhy. Z toho vyplývá, že každý řádek představuje 30 minut simulace. Počet přeskočených řádků je:

ř

=

∙

=

∙ = 11,11 ≈ 12 (4)

Npř[-]...počet přeskočených okruhů tpř[s]...přechodný čas

to[min]...čas okruhu

Celkový čas simulace byl zvolen na 1 000 000 sekund, což představuje přibližně 37 směn.

=

ě

=

Ns[-]...počet směn tsm[s]...čas simulace tsměna[s]...čas směny

37

7.1 Výstupy simulace současného stavu

Prvním výstupem simulace je ověření počtu neprojetých okruhů. Počet neprojetých okruhů v simulaci současného stavu je 0. Z toho vyplývá, že transportní jednotka stihla projet všechny okruhy.

Dalším ukazatelem pro vyhodnocení simulace jsou "nevyužité časy," což je nevyužitý čas z času patnáctiminutových intervalů, určených na jeden okruh. "Nevyužitý čas"

každého okruhy je uložen v excelovém souboru "Vystup.xlsx". Čas je vzhledem k metodice výpočtů v simulaci v sekundách a je záporný. Výpočet "nevyužitého" času určeného pro vyhodnocení je dle vzorce:

=

tzs[s]...nevyužitý čas simulace tzv[min]...výstupní nevyužitý čas

Z tabulek "nevyužitého času" a obsazení transportní jednotky pro jednotlivé okruhy lze vypočítat využití transportního procesu. Průměrný počet balení na okruh se vypočítá dle vzorce:

=

kpr[ks]...průměrný počet balení v transportní jednotce k[ks]...počet balení v transportní jednotce

n[ks]...počet záznamů

Po vypočítání průměrných hodnot "Nevyužitého času" a počtu přepravovaných balení na okruh se pro ověření rozložení hodnot vypočítá medián daných dat. Medián je prostřední hodnota z řady získaných dat. Výpočet hodnoty Medián u počtu balení a nevyužitého času slouží k ověření rovnoměrnosti rozložení hodnot. Ve stavu ideálního rozložení dat se hodnota Medián přímo rovná hodnotě průměru stejné řady dat.

38

%

=

n%[%]...procentuální využití transportní jednotky kmax[ks]...maximální počet balení v transportní jednotce

7.2 Vyhodnocení simulace současného stavu

Tab. 7: Výstup současného stavu

Okruh č.1 Okruh č.2 Průměrný počet balení [ks] 3,98 6,81

Medián počtu balení [ks] 4 6

Průměrné využití transportní jednotky [%]

16,58 28,37

Průměrný nevyužitý čas [min] 4,46 4,43 Medián nevyužitého času [min] 4,80 4,53

Množství nevyužitého času, popsané v Tab. 7, je především způsobeno nedostatečným množstvím balení (průměrným množstvím) přepravovaných při jednom okruhu. Je nutno vzít v potaz další vlivy, které byly v simulaci z důvodu její komplikovanosti zanedbány. Jedná se především o další komponenty, které jsou přepravovány mimo běžný proces. Tyto komponenty jsou přepravovány a v častých případech ani nejsou vykládány. Tyto komponenty představují faktor, který ovlivňuje skutečný počet balení přepravovaných během manipulace.

39

8 Identifikace míst pro zlepšení

Za předpokladu racionalizace výše uvedených balení, která jsou přepravována mimo běžný proces, lze předpokládat nízké využití transportní jednotky. Racionalizací balení je míněno přepravování těchto balení pouze v případě jejich skutečné potřeby.

Přepravováním pouze v případě potřeby je míněna přeprava na objednávku. Tento systém přepravy se tedy změní na systém Kanban. Potencionálně se může v důsledku těchto změn změnit potřeba zástavbového prostoru na pracovištích, popřípadě i skladovacího prostoru.

Za předpokladu aplikace výše uvedených opatření budou důsledkem výstupy uvedené v Tabulce 7. Tyto výstupy naznačují nedostatečné využití transportní jednotky.

Neefektivní využití zařízení je jedním ze základních druhů plýtvání. Z tohoto důvodu by bylo vhodné navržení opatření pro zvýšení využití transportní jednotky.

Jedním ze základních druhů plýtvání je zbytečný transport. Potencionálním prostorem pro zlepšení je tedy nalezení vhodnějších zásobovacích tras. Nalezení vhodných zásobovacích tras způsobí zkrácení transportních časů.

8.1 Návrh opatření

Současný zásobovací proces probíhá v 15minutových intervalech. V těchto intervalech se střídají dvě zásobovací trasy. Z těchto informací vyplývá, že zásobovací okruh má čas trvání 30 minut. Zbývajících 15 minut z 30minutového okruhu je využito k manipulaci s materiálem. Prázdná balení přivezená při transportním okruhu se vracejí do skladů prázdných balení. Prázdné balení je následně nahrazeno plným balením odpovídajícího materiálu. V případě, že se jedná o kanbanový obal, je tento obal doplněn odpovídajícím množstvím a typem materiálu a vrácen. Pro zvýšení využití je jedním z možných řešení změna časových intervalů, ve kterých probíhá zásobovací proces.

Navrhovaným řešením je odstranění pracovníka provádějícího doplnění materiálu.

Důsledkem tohoto kroku je prodloužení časových intervalů, ve kterých probíhá

40

zásobování. Prodloužením zásobovacích intervalů dojde ke zvýšení počtu přepravovaných balení, čehož přímým důsledkem bude lepší využití balení.

Obr. 2: Schéma změny

Výsledkem navrhovaných změn bude, že po projetí 15minutového okruhu dojde k přepřažení na transportní jednotku určenou pro druhý okruh. Následujících 15 minut bude probíhat příprava materiálu. Odstraněním pracovníka provádějícího doplnění materiálu, dle Obr. 2: Schéma změny, bude manipulaci provádět obsluha transportní jednotky. Důsledkem tohoto opatření dojde k další 15minutové "ztrátě."

Tab. 8: Výstup nového stavu

Okruh č.1 Okruh č.2 Průměrný počet balení [ks] 9,72 14,88

Medián počtu balení [ks] 10 15

Průměrné využití transportní jednotky [%]

40,51 61,99

Průměrný nevyužitý čas [min] 15,56 15,08 Medián nevyužitého času [min] 15,77 15,20

V současném stavu se aplikuje kanbanový systém 2 balení. Důsledkem prodloužení časových intervalů zásobování je možná potřeba zvýšení počtu balení. Z Tab. 8: Výstup nového stavu vyplývá, že současně nastavený systém počtu a velikosti balení je

41

nedostatečný. Tento problém lze potencionálně nahradit zvětšením množství materiálu v balení. Minimální životnost jednoho balení pro systém 2 beden v navrhovaném systému je:

= 2 ∙ = 2 ∙ 1 = 2 ℎ = 120 = 7200 (9)

t [hod]...čas okruhu

Hranici těmito podmínkami definované minimální životnosti překračují komponenty v Tab. 9: Komponenty překračující životnost.

Tab. 9: Komponenty překračující životnost Poř. č. Označení balení Zastávka Životnost balení [s]

1 B2 2 3542,4

2 C6 3 3542,4

3 J1 10 5688

4 J2 10 5688

5 K3 11 5688

6 L3 12 4320

Důsledkem těchto změn tedy je vznik nedostatků v zásobovacím procesu. Zásobovací proces po zavedení změn nebude schopen odvážet prázdná balení a nahrazovat je balení plnými. Systém 2 balení způsobí nedostatek komponent a z toho vyplývající prostoje na daných pracovištích. Tyto výpadky budou v simulaci zřetelné jako nečinnost (stav

"Idle") stroje, který je určen ke zpracovávání daného balení (viz tabulka níže). Systém 2 balení je pro navrhovaný stav nedostatečný. Řešením problému je tedy navýšení počtu balení u komponent, u kterých vznikají prostoje.

42

Tab. 10: Tabulka prostojů

Stroj Produkce [%] Nečinnost [%]

MachineB2 93,17 6,83

MachineC6 90,19 9,81

MachineJ1 94,77 5,23

MachineJ2 94,77 5,23

MachineK3 94,70 5,30

MachineL3 80,08 19,92

8.1.1 Kompenzace

Pro zajištění dostatečného množství materiálu je tedy nutno změnit počet balení u výše uvedených komponent. Je třeba navýšit počet balení a to takovým způsobem, aby nedocházelo k výpadkům ve výrobním procesu. Pro hladký průběh výroby bylo tedy experimentálně zjištěno, že nejmenší možný počet je počet uvedený v Tab.

11: Kompenzace.

Tab. 11: Kompenzace Komponent Původní počet

kanbanů

Kompenzace na pokrytí ztrát

Nový počet kanbanů

B2 2 +2 4

C6 2 +2 4

J1 2 +1 3

J2 2 +1 3

K3 2 +1 3

L3 2 +2 4

Negativním důsledkem tohoto opatření je zvýšení počtu balení na pracovišti. Větší počet balení na pracovišti logicky vede k nárůstu požadavků na zástavbovou plochu.

8.1.2 Aplikace TRIZ

Zvýšení využití transportní jednotky je přímým důsledkem změny frekvence zásobování. Negativním vlivem způsobeným tímto zásahem je nárůst zástavbového

43

prostoru. Nárůst prostoru je potřeba pro pokrytí zvýšení množství zásob z výše popsaných důvodů.

Výše popsané zlepšení odpovídá základním předpokladům technického rozporu.

Technický rozpor je podmínkou pro aplikaci inovační techniky TRIZ. Definovaným technickým rozporem je:

"Změnou frekvence zásobování dojde ke zlepšení využití transportní jednotky, negativním důsledkem je nárůst zástavbového prostoru."

Model pozitivního vlivu:

21 − Výkon

39 − Produktivita, výrobnost, výkonnost

Model negativního vlivu:

6 − Plocha nepohyblivého objektu 8 − Objem nepohyblivého objektu

Řešení technického rozporu:

21 x 6 → 17, 32, 13, 38 39 x 6 → 10, 26, 34, 31 21 x 8 → 30, 6, 25 39 x 8 → 35, 37, 10, 2

Po vyhodnocení technického rozporu byl aplikován inovační princip č. 13:

Princip "naopak":

• Místo činnosti požadovaného podmínka úlohy vykonat činnost opačnou (místo ohřevu ochlazení)

• Znehybnit pohybující se části objektu a rozpohybovat nepohyblivé části objektu (pohybovat oděvem místo jehlou v šicím stroji)

• Obrátit objekt vzhůru nohama, naruby (obrácení užití plechovky s barvou, barva utěsní vzduch z okolí) [11]

44

Princip "naopak" bude aplikován v tom smyslu, že nebude docházet k vyložení. Místo vyložení materiálu na pracovišti, respektive do zásobníku na pracovišti, zůstanou balení naložena na transportní jednotce.

Pro ochránění pracoviště před nárůstem počtu balení a tím pádem před zvětšováním zástavbového prostoru je potencionálním opatřením skladování balení na transportní jednotce. Na transportní jednotce budou pozice vyhrazeny pro specifická balení. Po příjezdu na odpovídající zastávku dojde k vyložení balení pouze v případě, že je v zásobníku místo. V případě, že balení vyložit nelze, zůstane naloženo a bude dále blokovat danou pozici v transportní jednotce. Kompletní seznam komponent je popsán v Tab. 12: Kompenzace. Transportní jednotka je původně určena pouze k přepravě materiálu. Balení je na odpovídajícím místě naloženo a na místě k tomu určeném vyloženo. Transportní jednotka je tedy obecně vzato určena k přepravě materiálu, nikoli k jeho skladování. Skladování na transportní jednotce bude mít za následky snížení dané kapacity transportní jednotky.

Tab. 12: Skladování balení Komponent Korigovaný

počet kanbanů

Počet skladovacích pozic na transportní jednotce

Počet pozic na pracovišti

B2 4 1 3

C6 4 1 3

J1 3 0 3

J2 3 0 3

K3 3 0 3

L3 4 1 3

Pro zajištění odpovídajícího průběhu simulace bylo nutno doplnit několik úprav. Bylo nutno zajistit, aby při vykládání materiálu nedošlo k vyložení materiálu, který má mít svou pozici na transportní jednotce. K tomuto účelu je nutno vytvořit pomocnou proměnnou, která bude monitorovat aktuální stav zásobníku daného balení na daném pracovišti. Tato proměnná bude mít formát Integer. Při vstupu do zásobníku se k proměnné přičte hodnota 1. Při výstupu ze zásobníku se proměnná sníží o hodnotu 1.

Při vykládce materiálu se balení třídí podle typu. Dle určeného typu se materiál vkládá do určeného zásobníku. Při vykládání výše popsaných balení se kontroluje hodnota

45

proměnné. Klesne-li hodnota této proměnné pod hodnotu odpovídající počtu pozic v zásobníku snížené o 1, dojde k vyložení balení. Hodnota je snížena o 1, protože v zásobníku v simulaci je o jedno balení méně, než kolik je v reálném systému. Jedno balení se v systému simulace nachází v jednotce Machine, kde probíhá její zpracování.

Je-li hodnota vyšší, dojde k vyložení daných balení do zásobníku Zbytek. Z tohoto zásobníku se balení nakládají zpět do transportní jednotky.

Citac = Citac + 1

Odpocet = Odpocet + 36 IntB2 = IntB2 + 1

Zdrojový kód 12: Příkazy BufferB2, Vstupní příkazy

IntB2 = IntB2 - 1

Zdrojový kód 13: Příkazy BufferB2, Vstupní příkazy

IF TYPE = B1 PUSH to BufferB1

ELSEIF TYPE = B2 AND IntB2 <= 1 PUSH to BufferB2

ELSEIF TYPE = B3 PUSH to BufferB3

ELSEIF TYPE = Hlusina PUSH to BufferHlusina ELSE

PUSH to Zbytek ENDIF

Zdrojový kód 14: Příkazy Cesta2, Příkaz na vykládku

Dále je nutno zajistit, aby byla určená balení vždy naložena. Balení je tedy nutno vyložit do separátního skladu a do transportní jednotky je z tohoto skladu nakládat vždy přednostně.

46 IF TYPE = Hlusina

PUSH to BufferHlusina ELSEIF TYPE = J1

PUSH to BufferP2 ELSEIF TYPE = J2 PUSH to BufferP2 ELSEIF TYPE = K3 PUSH to BufferP2 ELSEIF TYPE = L3 PUSH to BufferP2 ELSE

PUSH to Nakladka2 ENDIF

Zdrojový kód 15: Příkazy Preprazeni1: Příkazy Vykládka

PULL from BufferP1,Nakladka1,BufferHlusina Zdrojový kód 16: Příkazy Preprazeni1, Příkazy Nakládka

Tab. 13: Tabulka prostojů 1

Stroj Produkce [%] Nečinnost [%]

MachineL4 99,90 0,1

MachineL5 99,90 0,1

MachineL9 99,90 0,1

MachineN5 99,98 0,02

MachineN6 99,98 0,02

Výsledné prostoje (viz Tab. 13: Tabulka prostojů 1) jsou důsledkem nastavení simulace.

Při definování počátečních podmínek simulace se vychází z předpokladu, že celý pracovní prostor je prázdný. Veškerý materiál do simulace vstupuje v místě nakládky.

Z těchto důvodů tedy v počátečních fázích simulace některé stroje trpí nedostatkem materiálu. Množství balení se stejnou životností vstupuje do stroje ve stejnou chvíli.

Tato balení dojdou konce své životnosti ve stejnou dobu. Z toho vyplývá, že k objednání nových balení dojde také ve stejnou chvíli. Důsledkem těchto nastavení je to, že dochází k jednorázovému přetížení transportní jednotky. Transportní jednotka

47

tedy není schopna naložit veškerá balení, která jsou k tomuto účelu připravena. Tato nenaložená balení zůstanou na nakládací pozici a čekají na další příležitost k naložení.

Následkem těchto zpoždění v doplňování balení je hladovění pracovišť s těmito komponenty. Takováto "kolize" objednávek materiálu není v případě reálného systému příliš pravděpodobná. Zpracovávaná balení bývají vůči sobě "posunuta". Posunutí bývá způsobeno dodavatelským řetězcem. Dalším vlivem na toto vzájemné posunutí je ztráta drobného materiálu (drobné šrouby, podložky, pružinky). Tyto ztráty způsobují nutnost vybrat si další materiál z balení. Výše popsaná "kolize" je v reálném systému nepravděpodobná, nicméně není zcela nemožná.

Tab. 14: Tabulka prostojů 2

Stroj Nečinnost [%] Nečinnost' [%]

MachineL4 0,1 0

MachineL5 0,1 0

MachineL9 0,1 0

MachineN5 0,02 0,01

MachineN6 0,02 0,01

Vzhledem k "vzájemné poloze" se mohou jednotlivé prostoje měnit. Experimentálně bylo zjištěno, že se hodnota prostojů může měnit dle mezí popsaných v Tab. 14:

Tabulka prostojů 2.

S přihlédnutím k popsaným výsledkům navrhovaného řešení by daná varianta vedla k prostojům ve výrobním procesu. Je na zvážení, zda je daný návrh vhodný vzhledem k tomu, že prostoj 0,1 % představuje "pouze" 0,45 minut z jedné směny.

8.2 Korekce cest

Činnosti ve výrobním procesu se dělí na 2 kategorie:

1. Činnosti přidávající hodnotu 2. Činnosti nepřidávající hodnotu

Přeprava materiálu je jednou z činností nepřidávajících hodnotu. Činnosti nepřidávající hodnotu je nutno omezit, vytvářejí další náklady, ale nepřidávají hodnotu konečnému produktu. Nejlepší řešením tedy je nalezení nejvhodnější cesty.

48

Pro řešení problému nalezení nejkratší trasy je několik možných variant. Řešením na bázi řešitelských algoritmů je buď Problém obchodního cestujícího nebo Vehicle routing problem. Obě problematiky řešení vyžadují vytvoření matice vzdáleností mezi jednotlivými body. Problémem aplikace daných metod řešení na tento problém je nejednoznačnost vzdálenosti. Vzdálenost je ovlivněna směrem jízdy (viz Obr. 3:

Nerovnost tras). Vzhledem k nemožnosti změnit směr jízdy z důvodu omezených rozměrů přepravní trasy není možno vytvořit matici vzdálenosti. Z těchto důvodů je aplikace výše uvedených řešení nemožná.

Obr. 3: Nerovnost tras

Z popsaných důvodů je nutno aplikovat manuálně metodu Větví a Mezí. Aplikace metody je nutná konstrukce vhodných mezí. Definování mezí je nutná podmínka pro aplikaci uvedené metody. Pro zjednodušení z důvodu aplikace metody manuálně bylo nutno vytvořit následující podmínky:

1. Aplikace metody pouze na jednu trasu: Aplikací metody na jednu trasu dojde ke zjednodušení aplikované metody, čímž dojde k přijatelnému zjednodušení pro manuální aplikaci. Druhá trasa bude doplněna následně cestou nalezení nejkratší trasy.

2. Hledání trasy pouze z jedné strany: Z důvodu, že v konečném důsledku není pořadí zastávek významným vlivem, nezáleží na tom, zda sekvence průjezdu zastávkami bude provedena v popsaném pořadí, nebo v pořadí přesně opačném.

49

Cílem je nalezení nejkratší trasy při podmínce projetí všech zastávek. Zlepšením oproti současnému stavu je zkrácení celkových současných tras. Délka trasy č. 1 je 193,4 m.

Délka trasy č. 2 je 122,9 m. Celková délka trasy je 316,3 m. Cílem je tedy nalezení takové trasy, která bude kratší současná trasa.

Pro zjednodušené hledání a vzhledem k výše uvedeným podmínkám je vhodné spojit některé zastávky dohromady. S přihlédnutím k jejich umístění není možno za daných podmínek projet jednu zastávku a zároveň neprojet ostatní.

= ∑

kz[-]...koeficient využití to[s]...čas okruhu tb[s]...životnost balení

Tab. 15: Koeficienty využití

Označení Čísla zastávek Koeficient využití

1 1, 2, 3, 4, 5 1,95

6 6 0,64

7 7 0,40

8 8 0,43

9 9 0,57

10 10 2,65

11 11 0,59

12 12, 13 2,63

14 14 0,95

Omezením pro dané řešení problému je kapacita transportní jednotky. Pro zajištění optimálního řešení je vhodné vyrovnané zatížení obou tras. Přijatelným řešením je tedy trasa, která je jednak součtově kratší než součet tras současného stavu a jednak má vyrovnanější poměr využití transportní jednotky než je poměr využití transportní jednotky v současném stavu.