Задачи проектирования производства
Решаемые задачи:
- Расчет ресурсов, необходимых для выпуска требуемого объема номенклатуры продукции
- Планировка и оптимальное размещение оборудования
- Рациональная организация материалопотока
- Выделение зон складирования материалов и межоперационных заделов
- ...
Требования:
- Гарантировать достижение планируемых показателей
- Учесть перспективные планы развития и обеспечить достаточную гибкость производства
- Уложиться в бизнес-требования (сроки, бюджет)
Одно из решений задач проектирования производства: Tecnomatix Plant Simulation
Профессиональный инженерный инструмент Tecnomatix Plant Simulation позволяет моделировать и оптимизировать производственные системы и процессы. Используя Plant Simulation, можно оптимизировать материальный поток, использование ресурсов и логистику для всех уровней планирования завода - от глобальных производственных мощностей, через локальные заводы до конкретных линий.
Plant Simulation помогает создавать цифровые модели логистических систем (например, производства) для изучения характеристик систем и оптимизации их производительности. Цифровая модель позволяет пользователям проводить эксперименты и сценарии «что если», не нарушая существующую производственную систему или - при использовании в процессе планирования - задолго до установки реальной системы. Обширные инструменты анализа, статистика и диаграммы позволяют пользователям оценивать различные производственные сценарии и принимать быстрые и надежные решения на ранних этапах планирования производства.
Tecnomatix Plant Simulation примеры внедрения.
В чём сложности при традиционном подходе
- Традиционные методики плохо подходят для оценки влияния случайных и динамических факторов
- Нет средств оценки взаимных зависимостей между элементами системы
- На этапе проекта узкие места не очевидны – часто они проявляются лишь после запуска производства
- Нет возможности проверить несколько альтернатив, так как изменения требуют трудоёмких расчетов
Пример: расчет необходимого количества оборудования
В рамках ОНТП 14-96 «Отраслевые нормы технологического проектирования предприятий автомобильной промышленности. Механообрабатывающие цехи.»
Достаточно часто расчет возможностей производства выполняется по станкоёмкости операций.
Ор – расчетное количество оборудования;
С – станкоемкость обработки деталей по данной группе оборудования на годовую программу, ст.ч ;
Фэ – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч ;
Полученное расчётное количество приводим к целочисленному значению:
Оп – принятое количество оборудования, целое число обеспечивающее оптимальный коэффициент загрузки оборудования
Что может быть не так в этом расчёте?
- Не учитываются очереди перед оборудованием
- Некорректно учитываются переналадки
- Динамические факторы учитываются коэффициентами
Пример расчёта:
Рабочих дней: 244
Сменность: 1
Фонд времени, ч: 1952
Размер партии: 20
Заключение:
Выбранный состав оборудования обеспечит выполнение годовой программы 30 тысяч деталей
Средняя загрузка оборудования - 66%
Имитационная модель
Шаг 1: оборудование всегда доступно
Результат совпадает с вычислениями:
Шаг 2: имеются ограничения в работе оборудования
Общий выпуск – 26140 штук
Выполнение плана – 87%
Шаг 3: межоперационные запасы (накопители)
Суммарная производительность – 29600 штук
С вероятностью 95% выпуск [29550 … 29650] штук
Детали находятся в накопителях 8-9% времени
Шаг 4: влияние размера партии
Размер партии в эксперименте от 5 до 100 шт.
Оптимальный размер партии – 20 … 25 шт.
Создание цифрового двойника в
Plant Simulation 2D - схема
- Двумерное представление модели отражает функциональную структуру или планировку
- Иерархическая структура с неограниченной вложенностью и детализацией
- Динамическая визуализация протекающих процессов
- Минимум дополнительных усилий для моделирования
Создание цифрового двойника в
Plant Simulation 3D - модель
- 3D - представление ассоциативно связано с 2D - моделью
- Дополнительные возможности (например, автоматический поиск кратчайшего пути)
- Создание графики, библиотека моделей, импорт сторонней геометрии
- Качественная визуализация, узнаваемая модель
Создание цифрового двойника в Plant Simulation скан окружения
- В 3D- представлении может использоваться скан окружения в виде облака точек
- Сильное сокращение затрат на отрисовку статичного окружения
- Возможность увидеть нестыковки в проекте из-за расхождения документации с реальностью
Интерактивная симуляция вместо «черного ящика»
Настройка поведения цифрового двойника
Параметры:
Времена операции, вместимость, надёжность, режимы работы, пользовательские характеристики
Поведение:
Изменение логики работы объекта, управление материалопотоком
Обработка событий:
Пользовательские методы при входе, выходе, изменении состояния
Случайные факторы
Отказы, поломки, брак, режимы поставки…
Пример использования:
BMW Motoren GmbH
Моделирования производства с учетом энергопотребления и оптимизации управления - экономия 3 млн кВт × ч в год.
- Интеллектуальный перевод оборудования в ждущий режим
- Останов вспомогательного оборудования (например, насосы высокого давления для подачи СОЖ)
- Снижение уровня шума в цехе
- Результат получен за две недели
Пример использования: Tecnomatix Plant Simulation помогает АО «АЭМ-Технологии» увеличивать объем выпуска продукции
Полезные ссылки:
Скачать пробную версию Tecnomatix Plant Simulation
При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG
<-
