Problemy harmonogramowania cyklicznego w zrobotyzowanych komórkach. Wojciech Muszyński Katedra Cybernetyki i Robotyki

Podobne dokumenty
Instrukcja. Laboratorium Metod i Systemów Sterowania Produkcją.

Sterowanie wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe, zarządzanie zdolnością produkcyjną prof. PŁ dr hab. inż. A. Szymonik

METODY PLANOWANIA I STEROWANIA PRODUKCJĄ OBLICZENIA NA POTRZEBY OPRACOWANI HARMONOGRAMU PRACY GNIAZDA. AUTOR: dr inż.

Harmonogramowanie produkcji

WSPOMAGANIE PROJEKTOWANIA LINII PRODUKCYJNYCH U-KSZTAŁTNYCH METODĄ PROGRAMOWANIA SIECIOWEGO

PODSTAWY FUNKCJONOWANIA PRZEDSIĘBIORSTW

Metody planowania i sterowania produkcją BUDOWA HARMONOGRAMU, CYKL PRODUKCYJNY, DŁUGOTRWAŁOŚĆ CYKLU PRODUKCYJNEGO.

Harmonogramowanie produkcji

Harmonogramowanie produkcji

Plan wykładu. Podstawowe pojęcia i definicje

HARMONOGRAMOWANIE OPERACYJNE Z OGRANICZENIAMI W IFS APPLICATIONS

Planowanie i organizacja produkcji Zarządzanie produkcją

Metody optymalizacji dyskretnej

ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ I USŁUGAMI. Ćwiczenia

TEMAT: Ustalenie zapotrzebowania na materiały. Zapasy. dr inż. Andrzej KIJ

PRZEWODNIK DO NARYSOWANIA HARMONOGRAMU WZORCOWEGO

Projektowanie logistycznych gniazd przedmiotowych

Sterowanie wykonaniem produkcji

Proces, rozmieszczenie urządzeń, sposoby przepływu produkcji, normy prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik Łódź 2015

Zarządzanie zapasami. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE PROCESEM PRODUKCYJNYM W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM

Proces, rozmieszczenie urządzeń, sposoby przepływu produkcji, normy prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik Łódź 2016/2017

Zarządzanie zapasami. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

Opracowywanie harmonogramów na budowie.

Sterowanie wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe, zarządzanie zdolnością produkcyjną prof. PŁ dr hab. inż. A. Szymonik

ORGANIZACJA PRODUKCJI I LOGISTYKI W PRZEMYŚLE SAMOCHODOWYM

PROCES PRODUKCJI, CYKL PRODUKCYJNY

LOGISTYKA ZAOPATRZENIA I PRODUKCJI ĆWICZENIA 13 ROZMIESZCZENIE STANOWISK (LAYOUT)

Zarządzanie zapasami. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

Logistyka w sferze magazynowania i gospodarowania zapasami analiza ABC i XYZ. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

PROCES PRODUKCJI CYKL PRODUKCYJNY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁY RYSOWANIE HARMONOGRAMU

OPTYMALIZACJA PRZEBIEGU PRODUKCJI Z WYKORZYSTANIEM HARMONOGRAMÓW PRACY ORAZ METODY BLOCHA-SCHMIGALLI

Technologie informacyjne - wykład 12 -

Studia stacjonarne I stopnia

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: ZZIP s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Proces, rozmieszczenie urządzeń, sposoby przepływu produkcji, normy prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik Łódź 2017/2018

Krótkookresowe planowanie produkcji. Jak skutecznie i efektywnie zaspokoić bieżące potrzeby rynku w krótszym horyzoncie planowania?

Krótkookresowe planowanie produkcji. Jak skutecznie i efektywnie zaspokoić bieżące potrzeby rynku w krótszym horyzoncie planowania?

Automatyzacja w produkcji stolarki otworowej. Mirosław Krzemioski

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE. Logistyka. niestacjonarne. I stopnia. dr inż. Marek Krynke. ogólnoakademicki. kierunkowy

Krzysztof Jąkalski Rafał Żmijewski Siemens Industry Software

Planowanie przedsięwzięć

OPTYMALIZACJA PRZEPŁYWU MATERIAŁU W PRODUKCJI TURBIN W ROLLS-ROYCE DEUTSCHLAND LTD & CO KG

Sterowanie procesami dyskretnymi

TEMAT: Planowanie i sterowanie produkcją i realizacją usług. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

Matulewicz Jolita Nowak Magdalena

Projektowanie zakładów przemysłowych

AL 1302 ZARZĄDZANIE PROJEKTAMI W OPARCIU O METODYKĘ PRINCE2

POD O EJŚ J CIE I P ROC O ESOW

Spis treści Supermarket Przepływ ciągły 163

Projektowanie bazy danych przykład

Zarządzanie zapasami. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Planowanie i sterowanie zapasami międzyoperacyjnymi

Planowanie tras transportowych

Praca Dyplomowa Magisterska. Zastosowanie algorytmów genetycznych w zagadnieniach optymalizacji produkcji

K.Pieńkosz Badania Operacyjne Wprowadzenie 1. Badania Operacyjne. dr inż. Krzysztof Pieńkosz

Cechy systemu MRP II: modułowa budowa, pozwalająca na etapowe wdrażanie, funkcjonalność obejmująca swym zakresem obszary technicznoekonomiczne

Optymalizacja harmonogramów budowlanych - szeregowanie zadań. Mgr inż. Aleksandra Radziejowska AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Język UML w modelowaniu systemów informatycznych

Z-ZIP-072z Zarządzanie produkcją Production Management. Stacjonarne Wszystkie Katedra Inżynierii Produkcji Dr inż. Aneta Masternak-Janus

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE. Logistyka (inżynierskie) stacjonarne. I stopnia. dr inż. Marek Krynke. ogólnoakademicki. kierunkowy

Mapy strumienia wartości (Value Stream Mapping)

Zaawansowane planowanie i harmonogramowanie produkcji. Wrocław r.

System Zarządzania Produkcją Opis funkcjonalny

Sterowniki Programowalne (SP)

Zarządzanie Produkcją III

Harmonogramowanie przedsięwzięć

mapowania strumienia wartości

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Diagramy obiegu dokumentów a UML w modelowaniu procesów biznesowych. Stanisław Niepostyn, Ilona Bluemke Instytut Informatyki, Politechnika Warszawska

Politechnika Częstochowska Wydział Zarządzania Instytut InŜynierii Produkcji

Ćwiczenia laboratoryjne - 4. Projektowanie i harmonogramowanie produkcji metoda CPM-COST. Logistyka w Hutnictwie Ćw. L. 4

Rola stacji gazowych w ograniczaniu strat gazu w sieciach dystrybucyjnych

PR kwietnia 2012 Mechanika Strona 1 z 5. XTS (extended Transport System) Rozszerzony System Transportowy: nowatorska technologia napędów

Zarządzanie produkcją Production Management. Technologie Produkcyjne Katedra Inżynierii Produkcji Dr inż. Aneta Masternak-Janus

Od ERP do ERP czasu rzeczywistego

Spis treści. Przedmowa Wykaz oznaczeń Wstęp Układy kombinacyjne... 18

Projektowanie rozmieszczenia stanowisk roboczych

NORMA CZASU A ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ W ASPEKCIE PRACY WIELOSTANOWISKOWEJ

prof. PŁ dr hab. inż. Szymonik Łódź 2015/2016

t i L i T i

Usprawnij swoją produkcję

Spis treści. Część I Diagramy języka UML Wstęp 7. Rozdział 1. Studia przypadków 13. Rozdział 2. Diagramy przypadków użycia 29

ZAGADNIENIE TRANSPORTOWE

Marek Szatkowski

NIETYPOWE WŁASNOŚCI PERMUTACYJNEGO PROBLEMU PRZEPŁYWOWEGO Z OGRANICZENIEM BEZ PRZESTOJÓW

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE

Logistyka w sferze magazynowania i gospodarowania zapasami analiza ABC i XYZ. prof. PŁ dr hab. inż. Andrzej Szymonik

Ustalanie kosztów procesów, produktów i usług z programem ADONIS. Zbigniew Misiak Daria Świderska - Rak Jolanta Rutkowska

Logistyka produkcji i dystrybucji MSP ćwiczenia 4 CRP PLANOWANIE ZAPOTRZEBOWANIA POTENCJAŁU. mgr inż. Roman DOMAŃSKI Katedra Systemów Logistycznych

1.4. Uwarunkowania komodalności transportu Bibliografia... 43

WYŻSZA SZKOŁA MENEDŻERSKA W WARSZAWIE WYDZIAŁ ZARZĄDZANIA W CIECHANOWIE KARTA PRZEDMIOTU - SYLABUS

CM (Computer Modul) Formy produkcji ze względu na komputeryzację. CM (Computer Modul)

dr inż. Szymon Woziwodzki

Programowanie współbieżne Wykład 2. Iwona Kochańska

Organizacja produkcji

Zarządzanie produkcją.

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

Transkrypt:

Problemy harmonogramowania cyklicznego w zrobotyzowanych komórkach Wojciech Muszyński Katedra Cybernetyki i Robotyki

Organizacja produkcji Sąsiadujące stanowiska mogą ze sobą współpracować w różny sposób. Wyróżnia się dwie formy organizacji produkcji: Produkcja niepotokowa Produkcja potokowa

Organizacja produkcji Produkcja niepotokowa - brak ścisłego, systematycznego powiązania procesem produkcyjnym stanowisk wykonywujących kolejne operacje, - brak regularności w powtarzalności produkcji, - w niepotokowych formach organizacji produkcji stanowiska robocze wykonują różne mniej lub bardziej przypadkowo przydzielone operacje produkcyjne, - produkcja niepotokowa wykonywana jest w komórkach produkcyjnych zwanych gniazdami.

Organizacja produkcji Produkcja potokowa - istotą produkcji potokowej jest ciągłość i równomierność natężenia przepływu przedmiotów pracy na wszystkich stanowiskach roboczych, - przepływ występuje w zasadzie bez przerwy, - przepływ odbywa się jednokierunkowo, - produkcja potokowa odbywa się w komórkach produkcyjnych specjalizowanych wg zasady przedmiotowej, - wysoko wyspecjalizowane stanowiska, - produkcja potokowa odbywa się w strukturach zwanych liniami potokowymi.

Zrobotyzowane komórki produkcyjne Specjalizacja przedmiotowa Specjalizacja technologiczna zasoby specjalizowane dla produkcji niewielu typów części, wydajność przez specjalizację zasoby grupowane wg podobieństwa operacji technologicznych, zdolność produkcji wielu typów części Cellular manufacturing Komórka zrobotyzowana to struktura łącząca zalety obu specjalizacji

Czynniki różnicujące komórki ROBOTY MASZYNY PRODUKCJA CHWYTAKI ROZMIESZCZENIE URZĄDZEŃ TRANSPORT - komórki zawierające pojedyncze roboty - komórki wielorobotowe - pojedyncze maszyny - maszyny równoległe - produkcja jednego typu części - produkcja wielu typów - chwytaki pojedyńcze - chwytaki podwójne - jednorzędowe - wielorzędowe - cykliczne - jednokierunkowy - dwukierunkowy - cykliczny

Planowanie i sterowanie w FMS Dlugookresowe perspektywy (miesiace, lata) Planowanie strategiczne Projektowanie systemu Wybor asortymentu produkcji Planowanie wymagan zasobowych Sredniookresowe prognozy sprzedazy (dnie, tygodnie) Planowanie taktyczne Plan produkcji Obliczanie partii produkcyjnych Obliczanie obciazenia maszyn Biezacy stan systemu (min, godziny) Planowanie i sterowanie operacyjne Harmonogram produkcji Szeregowanie wejsciowe czesci Szeregowanie operacji technologicznych Szeregowanie operacji transportowych Korygowanie zaklocen FMS

Planowanie i sterowanie w FAS Dlugookresowe perspektywy (miesiace, lata) Planowanie strategiczne Projektowanie systemu Projektowanie wyrobow do montazu Planowanie procesow montazu Sredniookresowe prognozy sprzedazy (dnie, tygodnie) Planowanie taktyczne Plan produkcji Planowanie zapotrzebowan zasobowych Optymalizacja obciazen Biezacy stan systemu (min, godziny) Planowanie i sterowanie operacyjne Harmonogram produkcji Szeregowanie zaladunku czesci bazowych Szeregowanie operacji montazowych Szeregowanie operacji transportowych Korygowanie zaklocen FAS

Zrobotyzowane komórki produkcyjne Integracja maszyn i robotów w ramach komórki. Najważniejsze obszary zastosowań produkcja półprzewodników produkcja układów elektronicznych przemysł maszynowy

Zrobotyzowane komórki produkcyjne Projektowanie komórki zrobotyzowanej Sekwencjonowanie ruchów robota Optymalne szeregowanie części Produkcja cykliczna - cykliczność akcji robotów i maszyn Schemat problemów cyklicznej produkcji w komórkach zrobotyzowanych Możliwość klasyfikacji zadań i problemów Możliwość klasyfikacji metod i algorytmów dla zastosowań praktycznych

Rozmieszczenie liniowe x j d ij x i inp m i R m j out a i szerokość m i d ij odstęp f ij ilości przejazdów c ij koszt przejazdów min K m i 1 j i f ij c ij x i x 1 i j i, j 1,... m xi x j ai a j dij 2 j

Rozmieszczenie półkołowe m j m j m i R m k m i R m k I/O I O Nie ma możliwości przejścia input-output

Rozmieszczenie kołowe m j m j m i R m k m i R m k I/O I O Możliwość przejścia output - input

Schemat klasyfikacji i notacja a b g a środowisko maszynowe b g charakterystyki procesowe funkcja celu

Schemat klasyfikacji i notacja a środowisko maszynowe liczba maszyn liczba robotów typy robotów (chwytaków) rozmieszczenie urządzeń b charakterystyki procesowe kryterium pobierania metryki odległości typy części g funkcja celu wydajność produkcji (maksymalny przepływ) koszty jednostkowej produkcji czas produkcji

Schemat klasyfikacji i notacja Założenia o danych opisujących komórkę zrobotyzowaną wszystkie dane oraz czasy są deterministyczne proces składa się z niepodzielnych etapów (operacji) części na wejściu są zawsze dostępne produkty gotowe zawsze można odłożyć na wyjście dane są wymierne: czasy etapów (operacji) czasy załadunku i rozładunku stany komórki akcje robotów

Schemat taksonomii zrobotyzowana komórka produkcyjna komórka bez maszyn równoległych komórka z maszynami równoległymi a jednorobotowa wielorobotowa pojedynczy chwytak podwójny chwytak

Schemat taksonomii (cd) sposób pobierania free pickup no-wait interval b czas przejazdu A C E A C E A C E jeden typ detali wiele typów detali strategia produkcji k-cykliczna dowolna k-cykliczna dowolna

Schemat taksonomii (cd) g wydajność produkcji koszty produkcji czas produkcji wydajność produkcji koszty produkcji czas produkcji

Notacja symboli a,b,g a RF g,l m,r,b (m 1,,m m ) gdzie: RF Robotic Flowshop m liczba etapów (maszyn) (m 1,,m m ) liczba identycznych maszyn w każdym z etapów r liczba robotów b = (b 1,,b m ) wielkość buforów g typ robota (np. g=1 oznacza pojedynczy chwytak) l typ rozmieszczenia (np. l = lin, l = cir)

Notacja symboli a,b,g b= (pickup, travel-metric, part-type, prod-strat) gdzie pickup = free no-wait interval travel-metric = A C E part-type = MP wiele typów części; pomijany gdy jeden typ części prod-strat = k-cykl all

Elementarny problem harmonogramowania cyklicznego BCSP Dany jest skończony zbiór operacji: O = {o 1,, o i,, o n } oraz ograniczenia kolejnościowe operacji. R = o i, o j (o i, o j R o i pred o j } (Munier96, Kampmeyer06) Każdej operacji przyporządkowany jest czas wykonania: T = t 1,, t i,, t n, t i N + Operacje o i powtarzane są nieskończenie wiele razy. Każdemu wykonaniu (k-temu z kolei) odpowiadają kolejne momenty rozpoczęcia operacji x i k C. Zbiór X = x i k i = 1 n; k C jest harmonogramem cyklicznym o okresie α gdy: x i k = x i 0 + α k, i = 1 n; k C; α N +

Elementarny problem harmonogramowania cyklicznego BCSP Każdy harmonogram cykliczny można więc przedstawić jako: X = X, α gdzie X = (x 1,, x i,, x n ) jest sekwencją określającą momenty rozpoczynania pierwszego wykonania operacji o i k = 0 : x i = x i 0, α długość cyklu. Problem BCSP: Znając O, R, T poszukujemy sekwencji operacji X, która minimalizuje długość cyklu α. Problem realizacji komórki robotycznej: Znaleźć przyporządkowanie zasobów i strukturę tych zasobów, aby dla nieskończonej sekwencji operacji cykl produkcji wynosił a.

Proponowane podejście Model sieci czynności AOA lub AON Digraf G relacji aktywności dla harmonogramu cyklicznego Sformułowanie modelu optymalizacji Cykliczny harmonogram optymalny Przypisanie zasobów do aktywności Realizacja w linii potokowej (wykorzystanie algorytmów równoważenia linii produkcyjnej) Ewentualne dalsze skracanie cyklu produkcji w oparciu o metody równoważenia linii i zwiększanie zasobów

Analiza koniecznych ograniczeń Ograniczenia dla momentów rozpoczynania kolejnych instancji wykonywanych operacji: Moment rozpoczynania k tej instancji każdej z operacji x i k = x i 0 + α k, i = 1 n; k C; α N + Moment rozpoczynania następnej instancji wynikający z założonych czasów operacji: x i k + 1 x i k + t i t i N + Momenty rozpoczynania wynikające z założonej sieci czynności: x j k + H ij x i k + L ij

Wykorzystane metody Model sieci czynności AOA lub AON Digraf G relacji aktywności dla harmonogramu cyklicznego Sformułowanie modelu optymalizacji Cykliczny harmonogram optymalny Przypisanie zasobów do aktywności Realizacja w linii potokowej Skracanie cyklu

Sieć czynności Przykładowe operacje projektowanego procesu produkcyjnego w notacji AOA O = T = o 1,, o i,, o n t 1,, t i,, t n Operacja Poprz. 1 Poprz. 2 12 - - O = {o 12, o 13, o 23, o 24, o 35, o 45 } T = (2,3,1,2,2,2) 13 - - 23 12-24 12-35 13 23 45 24 -

Harmonogram operacji wg sieci AOA

Digraf G relacji operacji x ml k + H x ij k + L x ij k + 1 x ij k + t ij o ij predo ml x ml k x ij k + t ij x ij (k + 1) x ml (k)

Digraf G relacji operacji dla sieci AOA Sieć AOA x ml k + H x ij k + L o ij pred o ml x ml k x ij k + t ij H = 0 oraz L = 2 x ml = x 45 x ij = x 24 Digraf G sieci AOA

Digraf G relacji operacji dla sieci AOA Sieć AOA o ij pred o ml x ml k x ij k + t ij Digraf G sieci AOA H = 1 oraz L = 0 x ml = x 45 x ij = x 24

Digraf G relacji operacji dla sieci AOA Sieć AOA x ij k + 1 x ij k + t ij H = 1 oraz L = t ij = 2 x ij = x 45 Digraf G sieci AOA

Model optymalizacyjny min F = a a>=3 x 23 >=x 12 +2 x 35 >=x 13 +3 x 35 >=x 23 +1 x 24 >=x 12 +2 x 45 >=x 24 +2 x 12 >=x 23 -a x 13 >=x 35 -a x 23 >=x 35 -a x 12 >=x 24 -a x 24 >=x 45 -a

Harmonogram optymalny

Diagram Gantt a dla optymalnego harmonogramu cyklicznego O 35 1 2 3 O 23 1 2 3 O 13 1 2 3 O 45 1 2 3 O 24 1 2 3 O 12 1 2 3 Cykl produkcji = czas produkcji wielkość produkcji Cykl produkcji = lim n 3(n + 1) n 6 9 12 6 1 9 2 12 3 X = (X, α) gdzie: X = 0,0,2,2,3,4 α = 3

Realizacja w linii potokowej Zakładany cykl produkcji a Ilość stanowisk? Ilość zasobów na stanowiskach? Zrównoważenie linii produkcyjnej? Przyporządkowanie operacji do stanowisk?

Równoważenie linii

LP dla a 3 α = 3 R4 O 35 1 2 3 R2 O 23 1 2 3 R1 O 13 1 2 3 R5 O 45 1 2 3 R3 O 24 1 2 3 R2 O 12 1 2 3 6 9 12

LP dla a 2

LP dla a 1

LP dla a 4

LP dla a 5

LP dla a 6

Literatura Dawande M., Geismar H., Sethi S., Sriskandarajah S., : Throughput Optimization in Robotic Cells, Springer, 2007 Bocewicz G., Modele multimodalnych procesów cyklicznych, Politechnika Koszalińska, Koszalin 2013 Kampmeyer T., Cyclic Scheduling Problems, 2006, Fachbereich Mathematik/Informatik, Universit at Osnabr uck

Model sieci czynności AOA jako czasowa sieć Petri ego