Tehdassimulointi osana valmistavan teollisuuden suunnittelua ja ohjausta

Abstract

Neljäs teollinen vallankumous (Industry 4.0) on tuonut uusia kehittyneitä menetelmiä tuotannon suunnitteluun ja ohjaukseen. Nykyaikainen tietoteknologia on mahdollistanut simuloinnin hyödyntämisen eri toimialoilla. Varsinkin valmistavassa teollisuudessa se on ollut merkittävä työkalu tuotantoympäristön rakentamiseen, tarkasteluun ja parantamiseen.

Tehdassimulointi on tietokonesimulointiin perustuva menetelmä, jonka avulla voidaan rakentaa, tutkia ja muokata tuotantojärjestelmiä muuttamatta niiden todellisia ominaisuuksia ja fyysistä kokoonpanoa. Tehdassimulaattorit ovat tietokoneohjelmistoja, joissa olemassa olevasta tai suunnitteilla olevasta reaalijärjestelmästä luodaan digitaalinen malli. Tuotantojärjestelmien mallintaminen virtuaaliympäristössä mahdollistaa tuotantoprosessien laaja-alaista tarkastelua, eri tuotantoskenaarioiden kokeiluja, edesauttaa nopeiden ja tehokkaiden päätösten tekemistä sekä helpottaa järjestelmien ja materiaalivirtojen rakentamista, ohjaamista ja optimointia.

Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on tutkia tehdassimuloinnin tuomia etuja ja sovelluskohteita valmistavassa teollisuudessa. Työssä tutustutaan simuloinnin keskeisiin käsitteisiin, tarkastellaan tehdassimuloinnin hyötyjä ja sovelluskohteita valmistavassa teollisuudessa, käsitellään oikeaoppista simulointimallin rakennuskehystä, tutkitaan mallin vastaavuutta todellisuuteen sekä vaikutusta päätöksentekoon.

Tutkimusaihe rajataan tehdassimuloinnin hyödyntämiseen yksittäisen tuotantojärjestelmän rakentamisessa, tarkastelussa ja kehittämisessä. Lähteinä käytetään vertaisarvioituja tieteellisiä artikkeleja, konferenssijulkaisuja, kirjoja ja standardeja. Tärkeimpiä tutkimusaiheita ovat tehdassimuloinnin tuomat edut valmistavalle teollisuudelle, pätevän simulointimallin rakentaminen ja simulointimallin vastaavuus todellisuuteen.

Tutkimustulokset kertovat minkälaista etua tehdassimulointi on tuonut valmistavan teollisuuden yrityksille. Sen ansiosta tuotantojärjestelmien suunnitteluajat sekä virheiden riskit ovat huomattavasti pienentyneet, ymmärrys järjestelmien toiminnasta lisääntynyt ja varmuus päätöksenteossa kasvanut. Pätevän simulointimallin rakentamiseksi on noudatettava simulointitutkimuksen periaatteita ja seurattava vaiheittaista mallinrakennuskehystä. Verrattaessa simulointimallia todellisuuteen päädytään päätelmään, ettei simulointimallin tarvitse toimia identtisenä kopiona järjestelmästä, vaan sen tehtävä on toimia yksinkertaisena kokeilumallina reaalijärjestelmästä.