Nauczanie Zintegrowane Systemowo PROJECT BASED LEARNING PBL

Transkrypt

1 Nauczanie Zintegrowane Systemowo PROJECT BASED LEARNING PBL PROJEKT, MODELOWANIE, SYMULACJA I URUCHOMIENIE DYDAKTYCZNEGO, MODUŁOWEGO ELASTYCZNEGO SYSTEMU PRODUKCYJNEGO GRUPA PROJEKTOWA 1 OPIEKUNOWIE: Dr inż. Jolanta Krystek (opiekun główny) specjalność Automatyka/ Robotyka, Dr inż. Mieczysław Jagodziński specjalność Automatyka/ Robotyka Dr inż. Witold Ilewicz specjalność Systemy Pomiarowe STUDENCI: Sobel Dawid, specjalność Automatyka Grabowski Arkadiusz, specjalność Automatyka Wojtyła Tymoteusz, specjalność Robotyka Czypionka Marek, specjalność Robotyka Urbańczyk Karol, specjalność Systemy Pomiarowe Gliwice,

2 2

3 Spis treści 1. Cel projektu Zakres pracy Karta Projektu Wykaz oraz opis spotkań Dokumentacja w MS Project Harmonogram prac Zasoby Wykres Gantta Pojęcia podstawowe Opis projektowanego stanowiska Elastyczności systemu produkcyjnego Modułowość elastycznego systemu produkcyjnego Algorytm działania elastycznego systemu produkcyjnego Ogólny algorytm działania elastycznego systemu produkcyjnego Algorytm działania modułu segregacji Algorytm odpowiedzialny za działanie magazynu karuzelowego Symulator linii montażowej Narzędzie użyte do stworzenie symulatora Możliwości parametryzacji symulatora przez użytkownika Platformy docelowe Symulacja awarii Algorytm rozdzielania elementów Kontrola jakości Podsumowanie zrealizowanego zlecenia Opis produktu

4 12.1 Opis procesu produkcji Przepływ materiału w przedsiębiorstwie Techniczne planowanie produkcji Indeks magazynowy Drzewo struktury wybranego produktu Lokalizacje magazynowe Linie i gniazda produkcyjne Wykaz operacji technologicznych Implementacja procesu produkcji w systemie IFS Applications Pozycje magazynowe Struktura produktu Przykład wykorzystania dydaktycznej linii montażowej dla rzeczywistego produktu Harmonogramowanie analizowanego procesu produkcji Analiza i przygotowanie danych Harmonogramowanie w środowisku Asprova APS Tabela główna Tabela pozycji Tabela zasobów Tabela zmiany i kalendarze Tabela zamówienia Wykres Gantta dla zamówień Wykres Gantta dla zasobów Wykres obciążenia zasobów Podsumowanie

5 1. Cel projektu Celem projektu PBL było opracowanie projektu, modelowanie, symulacja i uruchomienie stanowiska elastycznego modułowego systemu produkcyjnego, który umożliwi zasymulowanie na nim zarówno kompletnego procesu produkcji jak i jego poszczególnych etapów. Możliwości te wynikają z przyjętej koncepcji - modułowej konstrukcji całego systemu co jest zgodne z najnowszymi trendami tworzenia elastycznych systemów produkcyjnych. Taka koncepcja stwarza duże możliwości przyszłych działań dotyczących rozbudowy funkcjonalnej stanowiska, tworzenie nowych scenariuszy badań i wykorzystania stanowiska. Jednym z istotnych celów projektu była implementacja algorytmów planowania i harmonogramowania analizowanego procesu produkcji w wybranych narzędziach informatycznych takich jak: zintegrowany system informatyczny wspomagający zarządzanie procesami IFS Applications oraz zaawansowane narzędzie do harmonogramowania i planowania produkcji Asprova APS. Ponadto, w ramach projektu, zaplanowano modelowanie oraz komputerową symulację pracy projektowanego systemu produkcyjnego oraz wstępne uruchomienie i przetestowanie działania systemu. 2. Zakres pracy Planowany zakres pracy obejmował: opracowanie harmonogramu realizacji projektu (narzędzie MS Project), opracowanie projektu modułowego, dydaktycznego elastycznego systemu produkcyjnego. opracowanie algorytmu sterowania projektowanego systemu, 5

6 modelowanie procesu produkcji realizowanego w projektowanym elastycznym systemie produkcyjnym techniczne przygotowanie produkcji (narzędzie: system klasy ERP IFS Applications/Produkcja), harmonogramowanie procesu montażu realizowanego w projektowanym elastycznym systemie produkcyjnym (narzędzie: system Asprova APS), symulację pracy projektowanego systemu produkcyjnego, uruchomienie i testowanie zaprojektowanego stanowiska szkoleniowo-dydaktycznego. Podczas pracy nad projektem dokonano szczegółowej analizy zakresu projektu. Na jej podstawie należało wykonać dokumentację dotyczącą zaprojektowania i wykonania stanowiska, harmonogram zadań oraz cotygodniowych spotkań. W skład dokumentacji wchodzą: Karta projektu, Arkusze zadań oraz zasobów wykonanie w MS Project 2013, Wykres Gantta wygenerowany przez MS Project 2013, Raporty wygenerowane przez MS Project Karta Projektu Karta projektu podstawowy dokument oferty projektowej. Zawiera ona wszelkie istotne informacje na temat projektu. Karta stanowi podstawę do późniejszych roszczeń i powinna być zaakceptowana przez kierownika projektu, sponsora oraz klienta. Karta projektu jest nie tylko charakterystyką przedsięwzięcia i przewidywalnych efektów, ale stanowi także podstawowe narzędzie zarządzania projektem. Karta projektu określa osoby odpowiedzialne za projekt, definiuje atrybuty projektu oraz jego końcowy rezultat. 6

7 Tabela 1. Karta projektu. Uzasadnienie Cele Kamienie milowe Na wydziale nie ma odpowiedniego stanowiska dydaktycznego, które pozwoli studentom w pełni zrozumieć zasadę działania elastycznego systemu produkcyjnego. Stworzenie stanowiska dydaktyczno-badawczego elastycznej systemu produkcyjnego umożliwiającego przeprowadzanie na nim zajęć dydaktycznych oraz naukowo-badawczych. Znalezienie sponsorów, projekt stanowiska, stworzenie algorytmu sterowania, wykonanie stanowiska, stworzenie dokumentacji. Zebranie odpowiedniej literatury Stworzenie wstępnego projektu stanowiska Stworzenie algorytmu sterowania Odbycie niezbędnych szkoleń Podział pracy Wykonanie wstępnych prezentacji na temat stanowiska Wykonanie stanowiska przez zewnętrzną firmę Zagrożenia i środki bezpieczeństwa Modelowanie procesu produkcji techniczne przygotowanie produkcji (IFS Applications/Produkcja) Harmonogramowanie procesu montażu system ASPROVA APS Podsumowanie projektu Montaż elementów stanowiska Za wykonanie stanowiska odpowiedzialna jest zewnętrzna firma, dlatego czynności należące do naszego zespołu są w pełni bezpieczne. Każdy z członków zespołu został przeszkolony z zakresu pracy w pracowniach informatycznych. Organizacja projektu Menedżerem projektu jest dr inż. Jolanta Krystek. Dodatkowo w zarządzie znajdują się dr inż. Mieczysław Jagodziński oraz dr inż. Witold Ilewicz. Zarząd ma do dyspozycji zespół składający się z pięciu studentów różnych specjalizacji. Margines bezpieczeństwa Odbiór stanowiska od firmy zewnętrznej jest przewidziany na 2 tygodnie przed datą oddania stanowiska. Jest wystarczający czas na wykonanie ewentualnych poprawek i nie wpłynie na ostateczny sukces projektu. 7

8 4. Wykaz oraz opis spotkań Tabela 2. Wykaz spotkań Data Opis spotkania Spotkanie organizacyjne Zapoznanie się ze szczegółami projektu Ustalenie terminów spotkań Przedstawienie propozycji literatury Przedstawienie propozycji szkoleń zewnętrznych z konsulatami Prezentacja literatury Zapoznanie się z możliwościami urządzenia Leap Motion Dyskusja na temat możliwości zastosowania takiego urządzenia w naszym systemie Szczegółowe omówienie poszczególnych elementów projektowanego systemu Omówienie procesów produkcyjnych krążka oraz zestawów składających się z połączenia 2 różnych lub identycznych krążków z określonego materiału i o odpowiednim kolorze Dyskusja na temat możliwości łącznia krążków w zestawie Prezentacja stanowiska w środowisku Unity 3D i prostej symulacji Ustalenie terminu szkolenia z Asprovy na Spotkanie z wykonawcą stanowiska Prezentacja stanowiska przez konsultanta Ustalenie wyglądu, właściwości i działania poszczególnych elementów systemu takich jak: - rodzaje i budowa krążków - rodzaje i wstępne rozmieszczenie czujników - rozmieszczenie i pojemności magazynu głównego o raz magazynu karuzelowego - możliwości wykorzystania magazynu karuzelowego w systemie produkcyjnym 8

9 Analiza procesu produkcji: - potencjalne miejsca występowania wąskich gardeł - omówienie elastyczności jakie można znaleźć w naszym systemie - omówienie ograniczeń produkcyjnych Szkolenie Asprova APS Zapoznanie się z obsługą i możliwościami środowiska Zapoznanie się z zasadami tworzenia drzewa struktury produktu Stworzenie drzewa struktury produktu dla przykładowego krążka z określonego materiału i o określonym kolorze Prezentacja i omówienie stworzonej dokumentacji technicznej stanowiska indeksów magazynowych, drzew struktury poszczególnych produktów, lokacji magazynowych oraz linii i gniazd produkcyjnych Dyskusja na temat możliwości zastąpienia krążka innym elementem, który mógłby być produkowanych w systemie produkcyjnym o takiej samej strukturze jak nasz Prezentacja i omówienie poprawionej wersji dokumentacji procesu produkcyjnego Prezentacja wstępnego projektu w środowisku MS Project Spotkanie z wykonawcą stanowiska Zapoznanie się z wymaganiami stawianymi algorytmowi sterowania systemem Omówienie ponownie szczegółowo każdego elementu systemu i zasady jego działania Prezentacja twardych założeń systemu, które muszą zostać uwzględnione w algorytmie Techniczne przygotowanie produkcji z wykorzystaniem systemu klasy ERP - IFS Applications Ustalenie terminu szkolenia z MS Project na Harmonogramowanie i planowanie produkcji w środowisku Asprova APS Prezentacja wstępnego algorytmu działania projektowanego systemu 9

10 produkcyjnego Analiza i propozycje możliwości rozbudowania algorytmu o elementy optymalizacji sterowania procesem produkcyjnym Omówienie potrzebnych dokumentów do egzaminu 5. Dokumentacja w MS Project 2013 Do stworzenia dokumentacji projektu wykorzystano oprogramowanie dostarczane przez Microsoft, czyli MS Project Pozycję tą wybrano, gdyż jest najpopularniejszym tego typu programem na rynku, dodatkowo jest bardzo łatwa w obsłudze. Umożliwia łatwe generowanie wszelkich potrzebnych raportów, sama generuje wykres Gantta, który w znaczny sposób ułatwia nam analizę szyku zadań koniecznych do zrealizowania w procesie powstawania całego projektu. MS Project umożliwia kontrolę kosztów, zasobów oraz zadań w projekcie. Przy jego pomocy można wygenerować niemal całą potrzebną dokumentację. 5.1 Harmonogram prac Harmonogram został stworzony przy użyciu programu MS Project Zadania zostały podzielone na grupy tematyczne, takie jak: - szkolenia, - cotygodniowe spotkania, - zadania do wykonania po każdym ze spotkań, - wykonanie stanowiska, Każde zadanie ma przydzielony czas potrzebny na jego wykonanie. Dodatkowo zostały określone zależności pomiędzy pojedynczymi zadaniami, które wyznaczają chronologię postępowania. Do każdego z zadań możemy przypisać niezbędny do jego wykonania zasób. Pozwala nam to szacować koszty całego projektu, jak i pojedynczych zadań. Jest to pomocne 10

11 zwłaszcza gdy nie mamy dostępu do wszystkich źródeł finansowania od samego początku projektu. Tabela 3. Harmonogram prac projektu 11

12 5.2 Zasoby Lista zasobów także została opracowana w programie MS Project Przedstawiona w tabeli 4 lista, pozwala określić typ zasobu (materiał/praca) oraz koszt jego ewentualnego użycia. Każdy wprowadzony zasób można w łatwy sposób przydzielić do określonego zadania. To m.in. dzięki tej opcji można mieć całkowitą kontrolę nad swoimi finansami na każdym etapie projektu. Tabela 4. Lista zasobów 12

13 5.3 Wykres Gantta Wykres Gantta graf uwzględniający podział projektu na zadania oraz określa ich rozplanowanie w czasie. Rozwój wykresów Gantta spowodował możliwość oznaczania na nich m.in. kamieni milowych, zadań krytycznych oraz podsumowań dotychczas wykonanych części projektu. Rysunek 1. Wykres Gantta harmonogram projektu Zgodnie z definicją wykres Gantta jest graficznym przedstawieniem zadań do wykonania oraz czasu potrzebnego do ich zrealizowania. Jest to więc o wiele bardziej przejrzysty sposób zaprezentowania podziału pracy niż zwykła lista zadań w tabeli. MS Project 2013 na podstawie zaprezentowanych wcześniej wprowadzonych danych sam generuje nam 13

14 pożądany wykres Gantta. Jest on tworzony na bieżąco na podstawie dodawanych zadań, zależności między nimi oraz ram czasowych określających czas trwania danego zdania. Oprogramowanie dostarcza nam również natychmiast informację na temat przewidywanej ścieżki krytycznej, oznacza powiązania pomiędzy poszczególnymi zadaniami i oznacza klamrą zadania podrzędne, należące do jednej grupy. 6. Pojęcia podstawowe System produkcyjny celowo zaprojektowany i zorganizowany układ materialny, energetyczny i informacyjny eksploatowany przez człowieka i służący do produkowania określonych produktów w celu zaspokojenia potrzeb konsumentów. Proces produkcyjny uporządkowany ciąg działań, w wyniku którego konsument otrzymuje gotowe produkty. Elastyczny system produkcyjny system produkcyjny, w którym zastosowano środki elastycznej automatyzacji produkcji oparte na komputerowym sterowaniu. Zapewnia to ciągłą i automatyczną realizację zadań. Cechy charakterystyczne elastycznego sytemu produkcyjnego to spora wielostronność oraz łatwość przezbrajania. Elastyczne systemy produkcyjne łączą ze sobą wysoką wydajność i różnorodność asortymentu. ERP klasa systemów informatycznych składających się ze współdziałających ze sobą niezależnych modułów, którego zadaniem jest integrowanie działania przedsiębiorstwa. Głównym celem wdrożenia systemów ERP jest wzrost efektywności działania firmy oraz zmniejszenie kosztów związanych z działalnością przedsiębiorstwa. 14

15 7. Opis projektowanego stanowiska Projektowany dydaktyczny elastyczny system produkcyjny wyposażono w systemy produkcyjne będące fizycznymi modelami systemów produkcyjnych stosowanych w przemyśle. Systemy te pomimo redukcji ich wielkości, nie straciły cech charakterystycznych dla rozwiązań przemysłowych i umożliwią prowadzenie testów, które nie są możliwe do przeprowadzenia w działającym przedsiębiorstwie, a są niezbędne do uzyskania założonych celów badawczych i dydaktycznych. Na stanowisku symulowany jest proces wielowersyjnego montażu. Wyrobem finalnym jest jeden z 48 zestawów krążków z opcjonalnym wyposażeniem w marker. Każdy zestaw składa się z dwóch krążków połączonych ze sobą magnesem. Dodatkowo zestaw może zostać oznaczony jednym z dwóch markerów. Krążki są wykonane z aluminium lub plastiku i występują w dwóch kolorach: czarnym, bądź białym. Wielkość i asortyment produkcji określane są w nadrzędnym harmonogramie produkcji. Rysunek 2. Ilustracja kolejnych etapów montażu zestawu krążków Stanowisko projektowanego elastycznego systemu produkcyjne składa się z magazynu wejściowego, którym jest magazyn grawitacyjny. Jego konstrukcja pozwala na umieszczeniu w nim do 15 krążków. Magazyn jest zapełniany krążkami. Krążki z magazynu grawitacyjnego trafiają na pierwszą taśmę transportową. Naj taśmie znajduje się czujnik indukcyjny oraz czujnik koloru. Za ich pomocą identyfikujemy krążki, pojawiające się na transporterze. W 15

16 przypadku pojawienia się nieodpowiedniego elementu, zostaje on skierowany do magazynu karuzelowego, który pełni rolę magazynu buforowego. Jeżeli to jest konieczne zostaje wprowadzony zastępczy element z tego samego magazynu. Kolejnym gniazdem produkcyjnym jest separator na którym krążki są rozdzielane na dwie niezależne ścieżki produkcyjne. Na ich końcach znajduje się manipulator umożliwiający przeniesienie elementu z lewej ścieżki na prawą i zainicjowanie operacji montażu. Magnesy znajdujące się w krążkach umożliwiają ich połączenie. W wyniku tej operacji powstaje nowy półprodukt, który następie transportowany jest pod manipulator odpowiedzialny za opcjonalny montaż markera. Zgodnie z zamówieniem produkcyjnym może tu nastąpić umiejscowienie markera (opcjonalnie: 2 rodzaje markera lub jego brak) w stworzonym półprodukcie. Przedostatnim etapem jest kontrola jakości za pomocą systemu wizyjnego, który sprawdza czy nasz produkt końcowy składa się z odpowiednich elementów oraz czy są prawidłowo zmontowane. Na podstawie decyzji z tego systemu produkt końcowy zostaje przetransportowany do jednego z trzech magazynów wyjściowych. Rysunek 3. Schemat projektowanego stanowiska produkcyjnego 16

17 Rysunek 4. Stanowisko produkcyjne 8. Elastyczności systemu produkcyjnego Elastyczny system produkcyjny (ESP) łączy przeciwstawne właściwości klasycznych systemów produkcyjnych: wysoka wydajność (jak w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych produkcja rytmiczna) oraz różnorodność asortymentu produkcji, charakterystyczną dla gniazd technologicznych produkcja nierytmiczna. Aktualne wymagania rynku, a w szczególności wzrastająca liczba różnych wersji i typów produkowanych wyrobów, krótkie serie produkcyjne, krótkie czasy życia wyrobów sprawiają, że elastyczna automatyzacja procesów produkcji i montażu decydować o konkurencyjności przemysłu. Elastyczne systemy produkcyjne są to systemy charakteryzujące się wszechstronnością. Najważniejszymi cechami są: sterowanie komputerowe, wysoki stopień automatyzacji i integracji systemów, połączenie wydajności z produkcją różnorodnych produktów. Elastyczność systemu produkcyjnego jest własnością wyrażającą zdolność systemu do przystosowania się do zmiennych zadań produkcyjnych. Ta cecha ESP jest zdeterminowana przez elementy, z których zbudowano system, jego strukturę, technologię. 17

18 Typowe rodzaje elastyczności dla ESP: 1. elastyczność maszyn określa podatność maszyn na przeprowadzenie niezbędnych zmian, przy produkcji pewnej grupy części, dla której system był dedykowany; miarą tej elastyczności może być przykładowo czas potrzebny na wymianę zużytego lub uszkodzonego narzędzia, 2. elastyczność asortymentu produkcji - zdolność do szybkiego i ekonomicznego przejścia z produkcji produktów jednego typu do produkcji produktów innego typu; miarą tej elastyczności może być przykładowo czas potrzebny do przejścia od produkcji jednej grupy wyrobów do innej, 3. elastyczność wielkości produkcji zdolność systemu do rentownej produkcji niezależnie od jej wielkości; miarą tej elastyczności może być przykładowo najmniejsza wielkość produkcji, przy której ten system jest jeszcze rentowny, 4. elastyczność procesu technologicznego zdolność do produkcji danego zbioru typu części przy użyciu różnych sposobów i/lub przy wykorzystaniu różnych materiałów; miarą tej elastyczności może być przykładowo liczba typów części, które mogą być jednocześnie wytwarzane w sposób jednostkowy, 5. elastyczność marszrut technologicznych zdolność systemu do kontynuacji produkcji danej grupy produktów w przypadku wystąpienia stanu awaryjnego; miarą tej elastyczności może być współczynnik wyrażany stosunkiem ilości wszystkich marszrut do liczby wytwarzanych części, 6. elastyczność rozwoju systemu zdolność systemu do modularnej rozbudowy i rozwoju.; elastyczność tę można osiągnąć poprzez rozmieszczenie urządzeń tak, by nie były przeznaczone do jednego konkretnego procesu, a także stosowania elastycznego systemu transportu oraz modularnych, elastycznych gniazd obróbkowych, 7. elastyczność ograniczeń kolejnościowych zdolność do zmiany kolejności pewnych wykonywanych operacji dla każdego typu części, 8. elastyczność produkcji określa ogół typów części, które ESP może wytwarzać; elastyczność produkcji mierzona jest poziomem nowoczesności istniejącej technologii; dla elastyczności produkcji konieczne są wymienione wcześniej typy elastyczności, 18

19 9. elastyczność ekspansyjna jest miernikiem możliwości rozbudowy systemu; jest ona charakterystyczna oraz większa dla modularnych ESP, a stosunkowo mała dla systemów dedykowanych, 10. elastyczność dla zmian projektowych charakteryzuje ESP, w których istnieje możliwość szybkiego wprowadzania zmian projektowych dla produkowanych przez system przedmiotów; ESP jest zintegrowany z systemami CAD/CAM, 11. elastyczność krótko-, średnio- i długookresowa odnosi się do rozważanych horyzontów czasowych oraz pewnych dodatkowych aspektów, z których większość została wymieniona we wcześniejszych określeniach; krótki, średni i długi horyzont czasowy oznaczają w tym wypadku odpowiednio: ok. 1-2 miesiące, kilka do kilkunastu miesięcy, kilka lat. Niektóre z elastyczności występujące w naszym stanowisku produkcyjnym: elastyczność asortymentu produkcji - wytwarzanie wielu różnych produktów (48), elastyczność wielkości produkcji system rentowny w dużym zakresie wielkości produkcji, elastyczność marszrut technologicznych w przypadku awarii jednej z taśm, możliwość przeniesienia całej produkcji na drugą, sprawną taśmę, elastyczność rozwoju systemu możliwa zmiana miejsc czujników, manipulatorów, systemu wizyjnego, elastyczność ekspansyjna prosta możliwość rozbudowy systemu o np. kolejne czujniki, taśmy montażu, gniazda robocze. 9. Modułowość elastycznego systemu produkcyjnego W zaprojektowanym stanowisku produkcyjnym wyróżniono następujące moduły (rys.5a 5c): moduł wejściowo/transportowy magazyn grawitacyjny, z którego kolejne krążki przekazywane są na transporter taśmowy, moduł identyfikacji czujniki, które rozpoznają kolor oraz materiał elementów, moduł segregacji rozdzielenie krążków na odpowiednie ścieżki produkcyjne, 19

20 moduł montażu połączenie krążków w zestaw oraz montaż odpowiedniego markera, moduł inspekcji system wizyjny sprawdzający prawidłowość montażu końcowego, moduł wyjściowy trzy niezależne linie transportowe prowadzące do magazynów wyjściowych. Rysunek 5a. Stanowisko produkcyjne moduł wejściowy Rysunek 5b. Stanowisko produkcyjne moduł transportu 20

21 Rysunek 5c. Stanowisko produkcyjne moduły montażu i inspekcji. Rysunek 5d. Stanowisko produkcyjne moduł wyjściowy 21

22 10. Algorytm działania elastycznego systemu produkcyjnego Jednym z zaplanowanych zadań było stworzenie algorytmu działania projektowanego systemu przeznaczonego do zaimplementowania na sterownikach PLC. Pełny algorytm został zaprezentowany na rysunku 6. Na rysunkach 7 i 8 przedstawiono działanie poszczególnych etapów algorytmu podzielonych ze względu na odpowiadający mu moduł elastycznego systemu produkcyjnego Ogólny algorytm działania elastycznego systemu produkcyjnego Rysunek 6. Algorytm działania głównej linii montażowej. 22

23 Rysunek 7. Algorytm działania głównej linii montażowej cz.1. 23

24 Rysunek 8. Algorytm działania głównej linii montażowej cz.2. 24

25 10.2 Algorytm działania modułu segregacji Rysunek 9. Algorytm działania modułu segregacji elementów 25

26 10.3 Algorytm odpowiedzialny za działanie magazynu karuzelowego Rysunek 10. Algorytm działania magazynu karuzelowego 26

27 11. Symulator linii montażowej Kolejnym zaplanowanym i zrealizowanym zadaniem było stworzenie symulatora działania zaprojektowanego elastycznego systemu produkcyjnego Rysunek 11. Symulator działania elastycznego systemu produkcyjnego - okno główne 11.1 Narzędzie użyte do stworzenie symulatora Unity 3D zintegrowane środowisko do tworzenia aplikacji w 3D. Skrypty zostały napisane w języku C# Możliwości parametryzacji symulatora przez użytkownika Użytkownik ma możliwość definiowania danych wejściowych: prędkości wszystkich taśmociągów, częstotliwość podawania nowych krążków, pojemność wejściowego magazynu grawitacyjnego, 27

28 pojemność magazynu karuzelowego. Symulacja produkcji odbywa się w oparciu o nadrzędny harmonogram produkcji realizowany poprzez utworzenie zleceń produkcyjnych. Dodatkowo istnieje możliwość symulowania awarii Platformy docelowe Symulator może działać w następujących środowiskach: Windows, Mac OS, ios Symulacja awarii W aplikacji można symulować następujące awarie: zbyt duża szybkość taśm stacje montażu nie są w stanie pracować z tak dużą prędkością, zbyt wysoka częstotliwość podawania krążków magazyn karuzelowy nie jest w stanie pracować prawidłowo. Kolejne krążki są zbyt blisko siebie na taśmie, awaria jednej z linii cały proces produkcji musi zostać puszczony jedną ścieżką produkcyjną, montaż nie został dokonany poprawnie krążki są przesunięte względem siebie, element znakujący (marker) nie został zamontowany prawidłowo Algorytm rozdzielania elementów Na podstawie zlecenia produkcji następuje decyzja gdzie dany element powinien zostać wysłany na prawą ścieżkę produkcyjną, na lewą lub też element nie powinien w tym 28

29 momencie znaleźć się na transporterze, dlatego też zostaje wysłany do magazynu karuzelowego Kontrola jakości Na elastycznej linii produkcyjnej znajduje się kamera, która służy jako kontrola jakości. Ocenia czy kolor krążków jest zgodny z zamówieniem oraz czy montaż wszystkich elementów został wykonany prawidłowo Podsumowanie zrealizowanego zlecenia Po zakończeniu realizacji procesu produkcji następuje podsumowanie wykonanej pracy. Użytkownik otrzymuje informację o czasie produkcji, liczbie wytworzonych dobrych produktów, liczbie błędnych elementów oraz aktualnych stanach magazynowych(dokładne produkty w magazynie karuzelowym oraz czy w magazynie grawitacyjnym znajduje się jakiś element). 29

30 12. Opis produktu Działanie elastycznego, modułowego systemu produkcyjnego przedstawiono na przykładzie produkcji zestawu krążków. Każdy zestaw składa się z dwóch krążków połączonych ze sobą magnesem. Dodatkowo zestaw może zostać oznaczony jednym z dwóch markerów. Krążki są wykonane z aluminium lub plastiku i występują w dwóch kolorach: czarnym, bądź białym. W rezultacie możliwe jest wyprodukowanie 48 różnych zestawów krążków Opis procesu produkcji W celu wyprodukowania zestawu krążków potrzeba najpierw wykonać pojedyncze krążki. Krążki plastikowe są formowane z gotowego granulatu, natomiast aluminiowe są wycinane z aluminiowych prętów. Następnie w krążkach są wywiercane wgłębienia, w których mocowane są magnesy. Na tak przygotowane elementy nakładana jest farba. Po otrzymaniu pojedynczych krążków są one łączone ze sobą w odpowiedniej konfiguracji. W zależności od zlecenia istnieje możliwość oznaczenia zestawów małą albo dużą kulką. W końcowym etapie produkcji sprawdzana jest jakość wykonania zestawu Przepływ materiału w przedsiębiorstwie W stworzonym przedsiębiorstwie można wyróżnić trzy wydziały: zaopatrzenia, produkcji oraz dystrybucji. Wydział zaopatrzenia odpowiada za zakup oraz dostarczenie do magazynu wejściowego KRM 00 materiałów do produkcji zestawów krążków. Następnie materiały są dostarczane do 3 magazynów KRM 10, KRM 60 i KRM 70 zaopatrujących linie produkcyjne. Krążki aluminiowe są produkowane na linii produkcyjnej KRL 20, składającej się z 3 gniazd produkcyjnych. Następuje w nich wycinanie oraz obróbka krążków aluminiowych, montaż magnesów oraz malowanie. Linia produkcyjna KRL 30 również składa się z 3 gniazd produkcyjnych, w których kolejno następuje formowanie krążków plastikowych, montaż magnesów i malowanie. Operacje związane z montażem zestawów są wykonywane na linii produkcyjnej KRL 10. W jej skład wchodzi 10 gniazd produkcyjnych, w których następuje detekcja koloru i materiału 30

31 krążków, montaż krążków oraz markerów, a także kontrola jakości. Gotowy produkt transportowany jest do magazynu wyjściowego, skąd następuje jego dystrybucja. Rysunek 12. Schemat przepływu materiałów 31

32 13. Techniczne planowanie produkcji W ramach technicznego planowania produkcji utworzono: indeks magazynowy drzewo struktury produktu spis lokalizacji magazynowych spis linii i gniazd produkcyjnych spis operacji technologicznych 13.1 Indeks magazynowy Indeks magazynowy zawiera spis elementów wykorzystywanych w procesie produkcji, od materiałów zakupowych po produkt końcowy. Dla każdego elementu przypisano Id pozycji, nazwę, typ, jednostkę i normę zużycia. Tabela 5. Indeks magazynowy Nr pozycji Nazwa pozycji Typ pozycji J/M Norma zużycia KR 001 Krążek - zestaw 1 Produkowana sztuka 1 KR 048 Krążek - zestaw 48 Produkowana sztuka 1 KR 101 Kulka duża Zakupowa sztuka 1 KR 102 Kulka mała Zakupowa sztuka 1 KR 103 Magnes Zakupowa sztuka 1 KR 104 Pręt aluminiowy Zakupowa sztuka 0,1 KR 105 Granulat Zakupowa porcja 1 KR 110 Czarna farba Zakupowa sztuka 1 32

33 KR 111 Biała farba Zakupowa sztuka 1 KR 120 Krążek aluminiowy Produkowana sztuka 1 KR 121 Krążek plastikowy Produkowana sztuka 1 KR 130 KR 131 KR 140 KR 141 KR 142 KR 143 Krążek aluminiowy z magnesem Krążek plastikowy z magnesem Krążek aluminiowy czarny Krążek aluminiowy biały Krążek plastikowy czarny Krążek plastikowy biały Produkowana sztuka 1 Produkowana sztuka 1 Produkowana sztuka 1 Produkowana sztuka 1 Produkowana sztuka 1 Produkowana sztuka Drzewo struktury wybranego produktu Rysunek 13. Drzewo struktury wybranego produktu KR

34 13.3 Lokalizacje magazynowe W fabrykach produkcyjnych potrzebne są magazyny, w których przechowywane są poszczególne elementy poszczególnych etapów produkcji. Magazyny podzielono na jeden magazyn wejściowy (przechowujący dostarczone przez dostawców materiały), trzy magazyny wyjściowe(przechowujące wytworzone produkty główne oraz produkty wadliwe) oraz na magazyny przy liniach produkcyjnych (przechowujące elementy zużywane na danej linii produkcyjnej). Tabela 6. Wykaz lokalizacji magazynowych Numer lokalizacji KRM 00 KRM10 KRM20 Typ lokalizacji Magazyn wejściowy Magazyn grawitacyjny Magazyn karuzelowy KRM30 Magazyn wyjściowy 1 KRM40 Magazyn wyjściowy 2 KRM 50 Magazyn wyjściowy 3 KRM 60 Linia produkcyjna KRL 20 KRM 70 Linia produkcyjna KRL Linie i gniazda produkcyjne Na liniach produkcyjnych wytwarzane są półprodukty i produkty końcowe. Materiały są dostarczane z magazynu wejściowego do magazynu przy każdej linii produkcyjnej. W gniazdach produkcyjnych wykonywane są operacje technologiczne. W tabeli 7 przedstawiono wykaz linii produkcyjnych oraz znajdujących się w ich obrębie gniazd produkcyjnych. 34

35 Tabela 7. Wykaz linii i gniazd produkcyjnych Nr linii produkcyjnej Nr gniazda produkcyjnego Nazwa KRG 010 Podajnik KRG 020 Czujnik koloru KRG 030 Czujnik pojemnościowy KRG 040 Czujnik indukcyjny KRG 050 Karuzela KRL 10 KRG 060 Separator KRG 070 Stacja montażu krążków KRG 075 Stacja montażu markera KRG 080 System wizyjny KRG 085 Segregacja KRG 090 Obróbka aluminium KRL 20 KRG 100 Stacja montażu KRG 110 Lakierowanie KRG 120 Wtryskarka KRL 30 KRG 130 Stacja montażu KRG 140 Lakierowanie 13.5 Wykaz operacji technologicznych Operacje technologiczne określają działania związane bezpośrednio z wytwarzaniem produktu końcowego. Poniżej przedstawiono spis operacji technologicznych wykonywanych przy montażu zestawów krążków na linii produkcyjnej KRL 01. Kolumny tabeli zawierają kolejno: 35

36 Linia prod. nr identyfikacyjny linii produkcyjnej, na której wykonywana jest dana operacja technologiczna, Nr nr identyfikacyjny operacji technologicznej, Nazwa operacji opis wykonywanej operacji technologicznej, Nr gniazda nr identyfikacyjny gniazda produkcyjnego, na którym wykonywana jest dana operacja technologiczna, Czas operacji czas potrzebny na wykonanie określonej operacji technologicznej, Jednostka czasochłonności jednostka określająca maszynochłonność i pracochłonność operacji, Czas transportu czas potrzebny na przetransportowanie materiałów i produktów, Tabela 8. Wykaz operacji technologicznych. 36

37 14. Implementacja procesu produkcji w systemie IFS Applications Na podstawie technicznego planowania produkcji zaimplementowano jego wybrane elementy w wybranym systemie klasy ERP IFS Applications. W tym celu wygenerowano w systemie fikcyjną firmę oraz zatrudniono w niej fikcyjnego planistę. Po wykonaniu tych czynności oraz zdefiniowaniu umiejscowienia, zaimplementowano w systemie pozycje magazynowe oraz struktury produktowe Pozycje magazynowe Wprowadzono wszystkie pozycje magazynowe w folderze IFS/Magazyn/Pozycje magazynowe/pozycja magazynowa. Dla każdej pozycji magazynowej zdefiniowano: Poz. magaz. numer magazynowy pozycji, Opis poz. w użyciu opis pozycji magazynowej, Typ poz. typ pozycji magazynowej (np. Produkowana, Zakupowa), Planista identyfikator planisty, J/M jednostka miary w jakiej mierzona jest pozycja magazynowa, Rysunek 14. Pozycja magazynowa, zakładka ogólne przykład. 37

38 14.2 Struktura produktu Rysunek 15. Przegląd wybranych pozycji magazynowych. W folderze IFS/Standardy produkcji/struktury/struktura produktowa utworzono struktury produktowe dla wszystkich półproduktów i produktu finalnego. Po wprowadzeniu wszystkich struktur, możliwe jest wyświetlenie struktury wybranego produktu w postaci graficznej. Podgląd ten można uruchomić w folderze IFS/Standardy produkcji/zapytania Struktury/Struktura produktowa graficznie. 38

39 . Rysunek 16. Struktura produktowa przykład. Rysunek 17. Graficzne drzewo struktury wybranego produktu w IFS Applications. 39

40 15. Przykład wykorzystania dydaktycznej linii montażowej dla rzeczywistego produktu Jako przykład wykorzystania dydaktycznego stanowiska w rzeczywistym procesie produkcyjnym wybrano proces produkcji kamienia curlingowego. Utworzono dla tego produktu indeksy magazynowe oraz drzewo struktury, a następnie zaimplementowano wymienione elementy w systemie IFS Applications. Poniżej przedstawiono zaimplementowane elementy procesu produkcji kamienia curlingowego. Rysunek 18. Kamień curlingowy przegląd pozycji magazynowych. Rysunek 19. Kamień curlingowy drzewo struktury. 40

41 16. Harmonogramowanie analizowanego procesu produkcji Harmonogramowanie to planowanie czynności w odpowiedniej kolejności i umiejscowienie ich w czasie. Pozwala na identyfikację czasów rozpoczęcia i zakończenia każdej czynności oraz pokazuje zależności pomiędzy nimi. Umożliwia ustalenie sekwencji wykonywanych zadań, wyznaczenie newralgicznych punktów procesu i zapobieganie niechcianym zdarzeniom, które jesteśmy w stanie przewidzieć. Ponadto stworzenie harmonogramu porządkuje zadania, zasoby w czasie i zwiększa szanse na terminowe dostarczenie zlecenia. Prostym i przejrzystym sposobem na przedstawienie harmonogramu jest wyświetlenie go na wykresie Gantta. Harmonogramowanie analizowanego procesu produkcji polegało na po pierwsze zgromadzeniu potrzebnych danych o procesie produkcyjnym czyli o gniazdach produkcyjnych takich jak stacje montażowe, systemy inspekcji oraz segregacji, półproduktach oraz produkcie końcowym oraz analiza operacji wykonywanych na kolejnych stanowiskach modułowego, elastycznego systemu produkcyjnego. Następnie na podstawie zebranych informacji należało wprowadzić dane do programu Asporva APS w celu stworzenia harmonogramów produkcji Analiza i przygotowanie danych Harmonogramowanie dotyczyło tylko tej części stanowiska produkcyjnego, która była realizowana ze środków z projektu PBL. Obejmowało ono 4 gniazda: stacje montażu krążków, stację montażu oznaczeń, system wizyjny, system rozdziału produktów końcowych do magazynów. Elementem wejściowym były krążki zbudowane z różnych materiałów i o różnym kolorze natomiast produkt końcowy był zestawem dwóch, połączonych krążków, za pomocą magnesu umieszczonego w każdym z nich (rys. 20). Opcjonalnie, do zestawu dodawane było oznaczenie w postaci kulki, która mogła być duża lub mała. Materiał wykonania krążków: 41

42 plastik lub aluminium oraz kolor biały lub czarny, plus oznaczenia, dawały możliwość stworzenia 48 różniących się od siebie zestawów. Rysunek 20. Ilustracja kolejnych etapów montażu zestawu krążków. Pierwsza stacja montażowa odpowiedzialna była za łączenie dwóch krążków za pomocą manipulatora i umieszczonych w krążkach magnesów. Następnie manipulator nr 2 opcjonalnie montował na jednym z krążków oznaczenie w postaci małej lub dużej kulki. Kolejny element - system wizyjny odpowiedzialny był za weryfikację poprawnego złożenia produktu a system rozdziału umieszczał produkt końcowy w odpowiednim magazynie. Po zapoznaniu się z systemem produkcyjnym i jego elementami stworzono tabelę produktów wejściowych, gniazd produkcyjnych oraz tabelę wszystkich możliwych do uzyskania zestawów krążków. Tabela 9. Wykaz produktów wejściowych. Symbol pozycji Nazwa pozycji Nr pozycji indeksu magazynowego D duża kulka KR 101 M mała kulka KR 102 B brak kulki - AC krążek aluminiowy czarny KR 140 AB krążek aluminiowy biały KR 141 PC krążek plastikowy czarny KR 142 PB krążek plastikowy biały KR

43 Tabela 10. Wykaz gniazd produkcyjnych Nr gniazda produkcyjnego KRG 070 KRG 075 KRG 080 KRG 085 Nazwa gniazda produkcyjnego Stacja montażu krążków Stacja montażu oznaczeń System wizyjny System rozdziału Tabela 11. Wykaz produktów końcowych Zestaw Krążek 1 Krążek 2 Kulka KR 001 AB AB M KR 002 AB AC M KR 003 AB PB M KR 004 AB PC M KR 005 AC AB M KR 006 AC AC M KR 007 AC PB M KR 008 AC PC M KR 009 PB AB M KR 010 PB AC M KR 011 PB PB M KR 012 PB PC M KR 013 PC AB M KR 014 PC AC M KR 015 PC PB M KR 016 PC PC M KR 017 AB AB D KR 018 AB AC D KR 019 AB PB D KR 020 AB PC D 43

44 KR 021 AC AB D KR 022 AC AC D KR 023 AC PB D KR 024 AC PC D KR 025 PB AB D KR 026 PB AC D KR 027 PB PB D KR 028 PB PC D KR 029 PC AB D KR 030 PC AC D KR 031 PC PB D KR 032 PC PC D KR 033 AB AB B KR 034 AB AC B KR 035 AB PB B KR 036 AB PC B KR 037 AC AB B KR 038 AC AC B KR 039 AC PB B KR 040 AC PC B KR 041 PB AB B KR 042 PB AC B KR 043 PB PB B KR 044 PB PC B KR 045 PC AB B KR 046 PC AC B KR 047 PC PB B KR 048 PC PC B Po zapoznaniu się z systemem produkcyjnym i jego elementami przystąpiono do wprowadzenia danych do systemu Asprova APS umożliwiającego harmonogramowanie produkcji. 44

45 17. Harmonogramowanie w środowisku Asprova APS Systemy APS (ang. Advanced Planning and Scheduling) to klasa systemów informatycznych pozwalająca na wykonywanie złożonych operacji planistycznych i optymalizacyjnych. Zapewniają szybką reakcję systemu na zmianę potrzeb klientów, pojawienie się niespodziewanych zamówień lub ich modyfikację. Umożliwiają symulację i analizę podejmowanych decyzji kontrolując na bieżąco poziom zasobów i statusy zamówień. Jednym z rodziny systemów APS jest system Asprova APS. Asprova APS jest narzędziem wspomagającym w tworzeniu harmonogramów produkcji i zakupów, automatycznie biorąc pod uwagę takie czynniki jak terminy dostaw, czas pracy maszyn, ich rzeczywistą wydajność a nawet doświadczenie operatora danej maszyny. Uwzględniając to wszystko jest w stanie wygenerować harmonogramy i instrukcje pracy na wiele tygodni w przód zwiększając tym samym zysk, optymalizując poziom zapasów w magazynach i dbając o dotrzymywanie terminów. Poniżej przedstawiono schemat przepływu informacji w omawianym środowisku Asprova APS (rys. 21). Rysunek 21. Schemat przepływu informacji w środowisku Asprova APS. 45

46 Dane podstawowe informacje o strukturze produktów pośrednich i końcowych, ilości potrzebnych surowców, rodzajów oraz czasów wykonywanych operacji Dane zamówień zamówienia wprowadzone przez operatora określające rodzaj oraz ilość zamawianego produktu, termin dostawy i priorytet zamówienia. Zamówienia zakupu Zarównia generowane automatycznie przez narzędzie Asprova dotyczące zakupu surowców potrzebnych do realizacji zamówienia zleconego przez operatora Instrukcje pracy Instrukcje generowane w oparciu o harmonogram zawierające informację operacjach zaplanowanych na każdy dzień Wyniki Sprzężenie zwrotne z poziomu warsztatu do planisty o postępach operacji wykonywanych zgonie z harmonogramem, które on z kolei może uwzględnić w dalszym procesie harmonogramowania 17.1 Tabela główna Tabela główna to miejsce w którym umieszczane są podstawowe dane związane z projektem takie jak nazwa produktu, charakterystyka kolejnych operacji jakie muszą być wykonane w celu wytworzenia produktu, czas tych operacji oraz kilkanaście innych parametrów które możemy dowolnie modyfikować. W naszym przypadku do tabeli głównej należało wprowadzić 48 zestawów krążków. Rysunek 22. Schemat wykonywanych operacji. Proces produkcyjny zestawu rozbito na 4 operacje: montaż krążków, montaż oznaczenia, inspekcję oraz segregację (rys. 19). Każda operacja składa się z jednej lub więcej instrukcji 46

47 wejścia, instrukcji użycia oraz domyślnie tworzonej przez program instrukcji wyjścia. Instrukcja wejścia dotyczy tych elementów, które chcemy wprowadzić do operacji jako np. surowiec z którego ma być wykonany produkt. Instrukcja użycia określa zasób jaki będzie wykorzystany w tej operacji (np. manipulator) a instrukcja wyjścia z kolei charakteryzuje produkt końcowy powstały w wyniku operacji. Poniżej przedstawiono drzewo struktury produktu zestawu 1 oraz graficzne przedstawienie tego zestawu (Rys. 20, Rys 21). Rysunek 23. Drzewo struktury wybranego zestawu KR 001 Rysunek 24. Zestaw 1 schemat graficzny Jak widać zestaw 1 składa się z 3 elementów krążka aluminiowego białego, krążka plastikowego czarnego oraz oznaczenia w postaci dużej kulki. Te elementy będę wprowadzane do operacji poprzez instrukcje wejścia jako surowce natomiast wykorzystanie 47

48 manipulatora w procesie montażu poprzez instrukcje użycia zasobu. Fragment tabeli głównej z wprowadzonymi danymi dla zestawu pierwszego zaprezentowano na ilustracji (rys. 25). Gdzie: Rysunek 25. Tabela główna dla zestawu 1 fragment. Tabela 12. Wykaz gniazd produkcyjnych stacji montażu. Nr pozycji KRG 070 KRG 075 KRG 080 KRG 085 Nazwa pozycji Stacja montażu 1 krążków Stacja montażu 2 oznaczeń System wizyjny System rozdziału Tabela 13. Wykaz pozycji magazynowych dla wybranego zestawu. Nr pozycji KR 101 KR 141 KR 142 Nazwa pozycji duża kulka krążek aluminiowy biały krążek plastikowy czarny 48

49 W tabeli ustawiono także takie parametry jak czas instrukcji użycia montażu oraz czas minimalny i maksymalny potrzebny na transport elementu do następnego gniazda. Struktura produktu w tabeli głównej jest przejrzysta i łatwo zaobserwować analogię do wcześniej przedstawionych schematów (rys. 21, rys. 22). Przykładowo analizując pierwsza operację MK widzimy że pozycjami wejściowymi w tym przypadku są krążek aluminiowy biały (KR 141) oraz krążek plastikowy czarny (KR 142). Jako zasób wykorzystano stację montażu 1 (KR 070) w wyniku czego produktem wyjściowym z tej operacji jest zestaw połączonych ze sobą krążków (KR ) który z kolei razem z dużą kulką (KR 101) jest elementem wejściowym operacji montażu oznaczenia (MO). Metodę relacji między operacjami ustawiono na ES (end -start) ponieważ mam tu do czynienia z procesem przepływowym i kolejna operacja na bieżącym elemencie może być wykonywana dopiero po zakończeniu poprzedniej Tabela pozycji Po wypełnieniu tabeli głównej w tabeli pozycji dane zostały automatycznie wygenerowane. Znajdują się w niej wszystkie pozycje, które zostały określone zarówno przez instrukcję wejścia jak i wyjścia a więc wszystkie surowce, pozycje pośrednie między operacjami oraz gotowe produkty (rys. 26). Rysunek 26. Tabela pozycji fragment 49

50 W tabeli pozycji określono rodzaj pozycji, flagę auto-uzupełnienia na Tak co oznacza wydanie zamówienia na dany produkt od razu po wystąpieniu braku w zapasach, oraz określono czy dana pozycja jest pozycją zakupową czy jest produkowana przez nas. Dodatkowo wprowadzono czasy dostawy i czas oczekiwania równe 5m (m - minut) i maksymalną wielkość partii produkcyjnej równą 1. Flagę ograniczenia stanu ustawiono na Tak. Zamówienie zakupu traktujemy w tym przypadku jako zgłoszenie do operatora elastycznego systemu produkcyjnego o uzupełnienie magazynu wejściowego określonymi surowcami czyli krążkami z materiału i o kolorze zdefiniowanym przez zamówienie Tabela zasobów Tabela zasobów, podobnie jak tabela pozycji została wygenerowana automatycznie w momencie wprowadzania danych do tabeli głównej (rys 27). Zawarte są w niej wszystkie zasoby, które zostały wprowadzone do operacji poprzez instrukcje użycia w naszym przypadku 2 gniazda montażowe, gniazdo inspekcji oraz segregacji. Ponadto możemy zauważyć wygenerowany zasób zamówienia zakupu, który jak sama nazwa wskazuje będzie wykorzystywany do składania zamówień zakupu. Ustawienie minimalnej i maksymalnej partii produkcyjnej na zasobie równej 1 wynika z charakteru systemu w którym jeden zestaw przechodzi po kolei przez wszystkie gniazda i w żadnym z nich nie może być magazynowany. Ustawienie tej wielkości na 1 nie pozwala rozpoczęcia kolejnej operacji w gnieździe dopóki znajdujący się w nim element nie przejdzie dalej. Rysunek 27. Tabela zasobów fragment 50

51 W celu łatwego rozróżnienia zasobów na harmonogramie określono również kolory zasobów oraz ich kolejność. W tabeli zasobów jedną z ciekawszych możliwością jest dodanie umiejętności do zasobu co sprawdzałoby się w przypadku gdyby istniały dwa gniazda produkcyjną potrafiące wykonywać różne operacje. Dzięki zdefiniowaniu takich umiejętności produkty kierowane byłyby do gniazda, które najlepiej poradziłoby sobie z dana operacją. W naszym przypadku każde gniazdo ma przydzielona konkretną operacje i polegającą np. na montażu krążków i nie może ono być zastąpione w tej operacji przez żadne inne. Dodatkowo kolejność wykonywanych operacji jest ściśle określona co uniemożliwia wykonywanie przez zasób montaż krążków montażu oznaczeń Tabela zmiany i kalendarze Tabela zmiany umożliwia zdefiniowanie nowego rodzaju zmiany wraz określeniem godzin pracy (rys. 28) natomiast w tabeli kalendarze możemy przypisać dana zmianę do wybranych dni roku, wprowadzać dni wolne lub nadgodziny (rys. 29). W naszym przypadku zmiana oznacza grupę studentów, którzy maja w danym czasie laboratorium, na którym zapoznają się i uruchamiają elastyczny system produkcyjny. Ponieważ zajęcia trwają przykładowo 1,5 godz. Mogą oni szczegółowo zaplanować proces produkcji, wydrukować instrukcje robocze jednocześnie kontrolując czy zdąża przed końcem zajęć. Rysunek 28. Tabela zmian fragment 51

52 Rysunek 29. Tabela kalendarz fragment W kalendarzy wprowadzono dzień tygodnia, w którym odbywa się laboratorium dla danej grupy oraz priorytet, większy niż priorytet zmiany Cały dzień która reprezentuje pozostałe wolne terminy, w których ktoś może używać tego systemu Tabela zamówienia W momencie, w którym wszystkie podstawowe dane zostały umieszczone w odpowiednich tabelach Asprovy APS pojawia się możliwość wprowadzenia zamówień (rys. 30). W naszym systemie założono że zamówienia będą dotyczyć zestawów krążków. Aby poprawnie wprowadzić zamówienie należy wpisać jego numer, pozycję której zamówienie dotyczy, termin dostawy zamówienia oraz ilość zamawianych produktów. W celu łatwego rozróżnienia zamówień na wykresie Gantta każdemu z nich przypisuje się inny kolor wyświetlania. Dodatkowo do każdego zamówienia można przypisać identyfikator klienta a także priorytet. Umożliwia to szybszą realizację zamówień dla klientów z wyższym priorytetem i w razie niedotrzymania terminów decyduje o tym które zlecenia będę realizowane w pierwszej kolejności. 52

53 Rysunek 30. Tabela zamówienia fragment Po zakończeniu wprowadzania zamówienia można przystąpić do generowania i analizy harmonogramów Wykres Gantta dla zamówień Na wykres Gantta dla zamówień możemy zobaczyć kiedy dane zamówienie się rozpocznie oraz kiedy zostanie zakończone. Tym samym możemy stwierdzić czy zostanie przekroczony termin realizacji zamówienia (rys. 31). Możemy także ręcznie modyfikować, przesuwać w czasie poszczególne operacje lub terminy dostaw zamówień. Jeśli z jakiś przyczyn któraś z operacji musi wykonać się danym dniu istnieje możliwość zablokowania i po wykonaniu kolejnego planowania zamówień zostanie to uwzględnione w harmonogramie. Rysunek 31. Wykres Gantta dla zamówień fragment 53

54 17.7 Wykres Gantta dla zasobów Analiza poziomu zasobów w magazynach jest ważnym elementem planowania produkcji. Wykres Gantta dla zasobów umożliwia operatorowi wgląd w przebieg ilości pozycji pośrednich i produktów końcowych na poszczególnych etapach produkcji. Dzięki temu planując produkcję możemy zaobserwować ujemne stany magazynowe i robiąc zamówienia uzupełniające już wcześniej zapobiec takiej sytuacji. W przypadku naszego systemu produkcyjnego możemy zaobserwować wzrost ilości zamawianych zestawów oraz jednostkowe ilości pojawiające się i znikające w kolejnych gniazdach produkcyjnych reprezentujące pozycję pośrednie (rys. 32). Rysunek 32. Wykres Gantta dla zasobów fragment Analizując wykresy możemy zauważyć że ilość elementów dla tej pozycji w jednej chwili czasu nigdy nie przekroczy wartości 1 co związane jest z przepływowym charakterem systemu i braku magazynów buforujących na kolejnych etapach. 54

55 17.8 Wykres obciążenia zasobów Wykres Gantta dla obciążeń przedstawia nam procentowy poziom obciążenia poszczególnych zasobów. Analizując wykres możemy dostrzec miejsca w których występują wąskie gardła, to które zasoby są nadmiernie obciążone a które za mało i zachować równowagę w systemie (rys. 33) Rysunek 33. Wykres Gantta dla obciążenia fragment Analizując wykres możemy dostrzec że najbardziej obciążonym zasobem jest manipulator służący do montażu krążków i stanowi on również w tym przypadku wąskie gardło tego systemu. Wynika to ponownie z przepływowego charakteru systemu i dłuższego czasu montażu krążków w porównaniu do innych operacji. 55

56 18. Podsumowanie Celem projektu było zaprojektowanie, zamodelowanie i zasymulowanie dydaktycznego, elastycznego, modułowego stanowiska systemu produkcyjnego, służącego do symulacji zarówno kompletnego procesu produkcji jak i jego poszczególnych etapów. Dla projektowanego stanowiska opracowano algorytm działania linii montażowej oraz symulatora elastycznego systemu produkcyjnego. W tak skomplikowanym procesie jakim jest planowanie produkcji wiele przedsiębiorstw wykorzystuje zintegrowane systemy informatyczne wspomagające zarządzanie klasy ERP, których stosowanie stało się obecnie standardem a ich przedstawicielem jest system IFS Applications. Zadaniem informatycznych systemów zarządzania jest wspomaganie procesów zarządzania przedsiębiorstwem, rozumianego jako wieloetapowy, sekwencyjny proces podejmowania decyzji. Podczas pracy nad projektem przeprowadzono proces technicznego przygotowania produkcji wykorzystując system IFS Applications. W tym celu utworzono: indeks magazynowy, drzewa struktury produktów, wykaz lokalizacji magazynowych, wykaz linii i gniazd produkcyjnych, schemat przepływu materiałów w przedsiębiorstwie, wykaz operacji technologicznych. Algorytmy planowania i harmonogramowania analizowanego procesu produkcji zaimplementowano w Asprova APS oprogramowaniu firmy Asprova Corporation z siedzibą w Japonii. 56