A termelési rendszerek kezelésében mind nagyobb szerep jut a számítógéppel támogatott eljárásoknak. Ma már a termékéletciklus során nemcsak a számítógépes konstrukciós eszközök játszanak fontos szerepet, hanem a termelésirányításban is mind nagyobb hangsúlyt kapnak a folyamat- és anyagáram-szimulációs eljárások. Az alábbiakban példák segítségével betekintést nyújtunk a szimulációs eljárásba, valamint az anyagáramlás és a termelési rendszer modelljének kialakításába.

A Széchenyi István Egyetem Járműipari Regionális Egyetemi Tudásközpontja, valamint Anyagismereti és Járműgyártási Tanszéke együttműködik az ipar számos képviselőjével. Tudományos munkájuk során a tanszék és a kutatóközpont az ipar számára is hasznosítható eredményeket céloz meg. A hosszú ideje tartó sikeres együttműködés révén fogalmazódott meg több üzemi környezetre vonatkozó elemzés lehetősége. A kutatómunka során gyakorlati és elméleti ismeretek összesítésének eredményeként jöhetett létre a bonyolult folyamatok leképezése szimulációs eljárással. A termelési modellt egy termelésütemezést végző szoftver kialakítása is követte. Az üzemen belüli anyagáramlás tervezési eszközének létrehozása összetett folyamatok leképezésének sorát jelentette.

Szimulációs algoritmus

A szimulációs eljárások alkalmazása számos elemzési, tanulmányozási lehetőséget biztosít:

• a valóságban még nem létező rendszerek elemzése
• valós rendszerek vizsgálata közvetlen üzemi beavatkozás nélkül
• különböző variánsok és beállítások tesztelése viszonylag alacsony többletfelhasználással
• hosszú időtartamú rendszerviselkedés analizálása rövid szimulációs időkkel
• speciális üzemi állapotok, mint például beüzemelés, hibastratégiák vizsgálata.

A szimulációs elemzések, vizsgálatok alapján az üzemi gyártási folyamatok tervezési paramétereinek megerősítését érhetjük el (pozitív esetben), a vállalat beruházási kockázata csökkenthető, minimalizálható, valamint értékelhetjük a tervezett rendszer funkcionalitását.


A szimulációs eljárás metodikája

A szimulációs eljárás metodikáját az 1. ábra szemlélteti. Első lépésként be kell határolni a modellezni kívánt rendszert a szimuláció céljainak megfelelően. Az absztrakció során a kívánt eredmények figyelembevételével kell megállapítani a modell határait, mivel a túl részletes modellalkotás rendkívüli idő- és adatigénnyel járhat, a gyors, de nem elegendően pontos modellalkotás pedig kétségessé teheti a kívánt eredmények kalkulációját. A modell megépítése után iterációs eljárás keretében pontosíthatók a modell beállításai és paraméterei. A futtatások eredményeként kapott értékek értelmezése után a szimulációs eljárás során tapasztaltakat átültethetjük a gyakorlati használatba.

Alkalmazott program

A feladat megoldása során a Siemens objektumorientált modellezési környezetet biztosító Tecnomatix szoftverét alkalmazták. A diszkrét sztochasztikus termelési folyamat elemzésére is alkalmas program a Széchenyi István Egyetem kutatóközpontjának 2006. második félévétől áll rendelkezésére. A programcsomag számos összetevőből áll. A FactoryCAD modullal üzemi elrendezéstervezés valósítható meg, a Plantsimulation az anyagáramlási, anyagmozgatási folyamatok vizsgálatát teszi lehetővé, a RobCAD robotszimulációs eszköz, míg a Jack a humánergonómiai tervezést segíti.

Gyakorlati elemzések

Termelési folyamat modellezése, szimuláció és ütemezés

A gyártási folyamat elemzéséhez a három présből álló, négy robot által kiszolgált kisszériás gyártósort kellett leképezni. A karosszériaelemeket speciálisan erre a célra tervezett megfogókarokkal mozgatják a robotok a prések között. A gyártósor vázlatos elrendezését a 2. ábra mutatja.

A modellezés során számos gyártott karosszériaelemet vizsgáltak meg, amelyek szerszámainak viselkedése típusonként eltérő. Az egyes termékek átfutási időinek és szakadási tulajdonságainak kiértékelése és szimulálása összetett feladat. A különböző darabok többféle lefutási folyamat szerint haladhatnak végig a soron. Amelyek műveletigénye meghaladja a három prés által egyszerre biztosítható műveletszámot, ott köztes tárolás szükséges, majd a termelési program függvényében a darabok újra visszakerülnek a sorra.

A gyártósor vázlatos elrendezése

A termelőrendszer szimulációs eljárással történő vizsgálatát követően a termelésirányítási elvek vizsgálatára került sor. Az elemzés során megfogalmazódott egy lehetséges új eljárás bevezetése a termelésprogramozásban, amelynek célja, hogy a termelés közbeni és a készárukészleteket megfelelő szintek között tartsa, valamint a tervezési időnek is csökkennie kellett. A termelésirányítási alapelvet egy alsó és felső szinten korlátos készletmodell jelenti, amely önmagában azonban még nem felel meg a kisszériás gyártási technológia által támasztott feltételeknek. A termelési rendszerre vonatkozó sajátosságok, a műszakrend beosztása, a technológiai kötöttségek, az egyes termékek újra besorolása a prés termelési programjába, a vevői igények figyelembevétele, a hosszú távú kiszolgálóképesség biztosítása, mind szükségessé tették egy meglehetősen összetett termelésszabályozási algoritmus kialakítását.

A termelési programterv elkészítéséhez szükséges mindenkori bemenő adatok két részre oszthatók. A paraméterek jelentős része technológiai paraméter, változtatásuk ritkán történik, kifejezetten terméktípushoz kötöttek. A gyakran változó paraméterek, mint a vevői igények, aktuális készletszint, nyersanyag rendelkezésre állása külön kezelői felületre kerültek. A termelési program felelőse számára a gyakran változó értékek beállítása után azonnal láthatóvá válik a következő termelési ciklus programja, valamint kéthónapos előrejelzést lát a termelési kapacitás megfelelő volumenéről. A termelési ütemterv létrejön a bemenő paraméterek megadását követően, ezzel hosszas számításoktól kíméli meg a termelésprogramozót. A termelési program megállapítja a megfelelő terméksorrendet, a szükséges termelési mennyiséget, valamint a lehetőségekhez mérten üresjárati időszakokat is tervez a karbantartási, illetve kísérleti feladatok elvégzésére. A termelési program azonnal nyomtatható formában jön létre, amely tartalmazza az adott napon gyártandó termékeket, azok termelési mennyiségét, a szükséges munkaerő létszámát, továbbá az adott termék várható készletszintjét a termelés kezdetekor.

Üzemen belüli anyagáramlási folyamatok szimulációs tervezése

Az Audi Hungaria Motor Kft. áruátvételi és belső anyagmozgatási rendszere rendkívül sok részfolyamatból, résztvevőből és eszközből áll. Az elemzés során a közúti kapcsolatokat, a vasúti árubeszállítást, valamint az üzemen belüli áruátvételi lépéssort kellett figyelembe venni, továbbá az áruféleségek üzemen belüli szállítási rendszerét is érintette a vizsgálat. A belső szállítási rendszer által ellátott göngyölegkezelési folyamat lépéseit, résztvevőit, valamint funkcionális elemeit is analizálni kellett a megfelelő részletezettség és terhelésvizsgálat elvégzése érdekében. A feladat behatárolása értelmében a folyamatelemzés az egyes termelőterületek szériaraktáráig tartó tevékenységekre vonatkozott.

Az Audi áruátvételi rendszerének szimulációs modellje

A modellezés során az egyes rendszerelemek viselkedésének elemzése volt az első lépés. Az egyes lépésekhez szükséges emberi erőforrások és anyagmozgató eszközök elemzése részletes és időigényes tevékenység, eredményeként a modell dinamikáját meghatározó rendszerelemek viselkedését befolyásoló paraméterek, illetve tartományok jönnek létre. Ezt követően a részfolyamatok egymás közötti kapcsolódási helyeinek azonosítása, valamint a kapcsolódás módjának azonosítására volt szükség a modellépítéshez. A részfolyamatok működési elvei és az egymással kialakításra kerülő kontaktusok egyúttal a rendszer viselkedését befolyásoló vezérlési elveket is jelentik, amelyek modellbe ültetése a fizikai parametrizálás mellett további programozási feladatokat jelentett. Az anyagáramlási folyamat egyes műveleteinek elemzése során a sztochasztikus viselkedéseket leíró paraméterek megállapítása és modellben történő alkalmazása rendkívül idő- és energiaigényes lépés. A sztochasztikus adatelemzés során számos esetben volt szükség empirikus eloszlási értékek alkalmazására.


Jósvai János, Kardos Károly
josvai@sze.hu
kardos@sze.hu