Monitasoinen simulointi tuotantojärjestelmien suunnittelussa
Rauhala, Onni (2023)
Rauhala, Onni
2023
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-02-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202301181540
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202301181540
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkitaan monitasoisen simuloinnin hyödyntämistä tuotantojärjestelmien suunnittelussa. Työssä esitellään monitasoisen järjestelmän ja simuloinnin käsite ja vertaillaan kattavasti eri tasojen simulointimenetelmiä ja niiden erityispiirteitä. Lisäksi tutkitaan, miten eri tasojen mallit on mahdollista integroida yhdeksi, monitasoiseksi simulointimalliksi. Lopuksi esitellään tuotantojärjestelmien suunnittelun periaatteita simuloinnin näkökulmasta sekä yleinen viitekehys simulointiprojektin suorittamiselle onnistuneesti.
Nykyaikaiset tuotantojärjestelmät ovat hyvin monimutkaisia ja yritykset investoivat yhä enemmän tuotannon jatkuvaan kehittämiseen ja edelleen tuottavuuden maksimointiin. Tehdassimulointi on tehokas työkalu tuotantojärjestelmien suunnitellussa ja sitä voidaan hyödyntää sekä uusien että jo olemassa olevien järjestelmien analysointiin. Simulointia voidaan hyödyntää hyvin laajasti erilaisten ongelmien analysoinnissa. Tuotantojärjestelmän suunnitteluvaiheessa sitä voidaan käyttää muun muassa layout-suunnitteluun ja teknologisten laitehankintojen varmentamiseen. Lisäksi järjestelmän toimintaa on mahdollista testata virtuaalisesti, jolloin voidaan ennakoida mahdolliset ongelmat tehtaan ylösajossa ja reagoida niihin ajoissa. Operatiivisessa toiminnassa simulointia voidaan käyttää esimerkiksi tuotannon aikataulutuksessa, jolloin on mahdollista ennustaa tilauksen toimitusaika ja vaadittavat resurssit.
LEAN-periaatteiden mukaan tuotantoa on jatkuvasti parannettava. Tuotantokustannusten noustessa ja asiakasvaatimusten tiukentuessa tuottavuus on saatava mahdollisimman korkealle. Arvoa tuottamaton työ on siis pyrittävä poistamaan. Tämä tarkoittaa esimerkiksi työstökoneiden asetusaikojen ja jonotusaikojen minimoimista. Simulointi auttaa ihmistä hahmottamaan järjestelmän ja löytämään ongelmakohdat ja ratkaisut niihin. Esimerkiksi materiaalivirtojen intensiteettiä simuloimalla voidaan helposti tunnistaa tuotannon pullonkaulat ja edelleen eliminoida ne.
Usein simuloidaan tuotantosolua tai kokonaista tuotantolinjaa. Prosessien yksityiskohtia ei yleensä oteta huomioon, vaikka prosessisimuloinnin menetelmät ovat hyvin tunnettuja. Enää ei kuitenkaan riitä, että keskitytään vain tiettyyn kokonaisuuteen irrallaan muusta järjestelmästä, vaan alijärjestelmien väliset riippuvuussuhteet on otettava huomioon simuloinnissa. Tähän tarpeeseen vastaa monitasoinen simulointi.
Monitasoisen simuloinnin tavoitteena on integroida alijärjestelmien simulointimallit yhdeksi kokonaisvaltaiseksi malliksi. Huomattavimpia etuja verrattuna yksitasoiseen malliin ovat mahdollisuus simuloida jokaista alijärjestelmää sille sopivimmassa ympäristössä, olemassa olevien mallien hyödyntäminen ja simulointiajan lyheneminen. Monitasoinen simulointi tarjoaa parhaimmillaan täsmällisiä tuloksia tuotannon kaikilla tasoilla. Näin ollen merkittävä etu on myös monitasoisen mallin skaalautuvuus, sillä sen avulla voidaan analysoida tuotantojärjestelmää niin aikataulutuksen kuin fysikaalisen työstöprosessin kannalta.
Nykyaikaiset tuotantojärjestelmät ovat hyvin monimutkaisia ja yritykset investoivat yhä enemmän tuotannon jatkuvaan kehittämiseen ja edelleen tuottavuuden maksimointiin. Tehdassimulointi on tehokas työkalu tuotantojärjestelmien suunnitellussa ja sitä voidaan hyödyntää sekä uusien että jo olemassa olevien järjestelmien analysointiin. Simulointia voidaan hyödyntää hyvin laajasti erilaisten ongelmien analysoinnissa. Tuotantojärjestelmän suunnitteluvaiheessa sitä voidaan käyttää muun muassa layout-suunnitteluun ja teknologisten laitehankintojen varmentamiseen. Lisäksi järjestelmän toimintaa on mahdollista testata virtuaalisesti, jolloin voidaan ennakoida mahdolliset ongelmat tehtaan ylösajossa ja reagoida niihin ajoissa. Operatiivisessa toiminnassa simulointia voidaan käyttää esimerkiksi tuotannon aikataulutuksessa, jolloin on mahdollista ennustaa tilauksen toimitusaika ja vaadittavat resurssit.
LEAN-periaatteiden mukaan tuotantoa on jatkuvasti parannettava. Tuotantokustannusten noustessa ja asiakasvaatimusten tiukentuessa tuottavuus on saatava mahdollisimman korkealle. Arvoa tuottamaton työ on siis pyrittävä poistamaan. Tämä tarkoittaa esimerkiksi työstökoneiden asetusaikojen ja jonotusaikojen minimoimista. Simulointi auttaa ihmistä hahmottamaan järjestelmän ja löytämään ongelmakohdat ja ratkaisut niihin. Esimerkiksi materiaalivirtojen intensiteettiä simuloimalla voidaan helposti tunnistaa tuotannon pullonkaulat ja edelleen eliminoida ne.
Usein simuloidaan tuotantosolua tai kokonaista tuotantolinjaa. Prosessien yksityiskohtia ei yleensä oteta huomioon, vaikka prosessisimuloinnin menetelmät ovat hyvin tunnettuja. Enää ei kuitenkaan riitä, että keskitytään vain tiettyyn kokonaisuuteen irrallaan muusta järjestelmästä, vaan alijärjestelmien väliset riippuvuussuhteet on otettava huomioon simuloinnissa. Tähän tarpeeseen vastaa monitasoinen simulointi.
Monitasoisen simuloinnin tavoitteena on integroida alijärjestelmien simulointimallit yhdeksi kokonaisvaltaiseksi malliksi. Huomattavimpia etuja verrattuna yksitasoiseen malliin ovat mahdollisuus simuloida jokaista alijärjestelmää sille sopivimmassa ympäristössä, olemassa olevien mallien hyödyntäminen ja simulointiajan lyheneminen. Monitasoinen simulointi tarjoaa parhaimmillaan täsmällisiä tuloksia tuotannon kaikilla tasoilla. Näin ollen merkittävä etu on myös monitasoisen mallin skaalautuvuus, sillä sen avulla voidaan analysoida tuotantojärjestelmää niin aikataulutuksen kuin fysikaalisen työstöprosessin kannalta.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8798]