Adventory
882 subscribers

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

304 full reads
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Задачи проектирования производства

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Решаемые задачи:

  • Расчет ресурсов, необходимых для выпуска требуемого объема номенклатуры продукции
  • Планировка и оптимальное размещение оборудования
  • Рациональная организация материалопотока
  • Выделение зон складирования материалов и межоперационных заделов
  • ...

Требования:

  • Гарантировать достижение планируемых показателей
  • Учесть перспективные планы развития и обеспечить достаточную гибкость производства
  • Уложиться в бизнес-требования (сроки, бюджет)

Одно из решений задач проектирования производства: Tecnomatix Plant Simulation

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Профессиональный инженерный инструмент Tecnomatix Plant Simulation позволяет моделировать и оптимизировать производственные системы и процессы. Используя Plant Simulation, можно оптимизировать материальный поток, использование ресурсов и логистику для всех уровней планирования завода - от глобальных производственных мощностей, через локальные заводы до конкретных линий.

Plant Simulation помогает создавать цифровые модели логистических систем (например, производства) для изучения характеристик систем и оптимизации их производительности. Цифровая модель позволяет пользователям проводить эксперименты и сценарии «что если», не нарушая существующую производственную систему или - при использовании в процессе планирования - задолго до установки реальной системы. Обширные инструменты анализа, статистика и диаграммы позволяют пользователям оценивать различные производственные сценарии и принимать быстрые и надежные решения на ранних этапах планирования производства.

Tecnomatix Plant Simulation примеры внедрения.

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

В чём сложности при традиционном подходе

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
  • Традиционные методики плохо подходят для оценки влияния случайных и динамических факторов
  • Нет средств оценки взаимных зависимостей между элементами системы
  • На этапе проекта узкие места не очевидны – часто они проявляются лишь после запуска производства
  • Нет возможности проверить несколько альтернатив, так как изменения требуют трудоёмких расчетов

Пример: расчет необходимого количества оборудования

В рамках ОНТП 14-96 «Отраслевые нормы технологического проектирования предприятий автомобильной промышленности. Механообрабатывающие цехи.»

Достаточно часто расчет возможностей производства выполняется по станкоёмкости операций.

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Ор – расчетное количество оборудования;

С – станкоемкость обработки деталей по данной группе оборудования на годовую программу, ст.ч ;

Фэ – эффективный годовой фонд времени работы оборудования, ч ;

Полученное расчётное количество приводим к целочисленному значению:

Оп – принятое количество оборудования, целое число обеспечивающее оптимальный коэффициент загрузки оборудования

Что может быть не так в этом расчёте?

  • Не учитываются очереди перед оборудованием
  • Некорректно учитываются переналадки
  • Динамические факторы учитываются коэффициентами

Пример расчёта:

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Рабочих дней: 244
Сменность: 1
Фонд времени, ч: 1952
Размер партии: 20

Заключение:

Выбранный состав оборудования обеспечит выполнение годовой программы 30 тысяч деталей

Средняя загрузка оборудования - 66%

Имитационная модель

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Шаг 1: оборудование всегда доступно

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Результат совпадает с вычислениями:

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Шаг 2: имеются ограничения в работе оборудования

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Общий выпуск – 26140 штук

Выполнение плана – 87%

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Шаг 3: межоперационные запасы (накопители)

Суммарная производительность – 29600 штук
С вероятностью 95% выпуск [29550 … 29650] штук
Детали находятся в накопителях 8-9% времени

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Шаг 4: влияние размера партии

Размер партии в эксперименте от 5 до 100 шт.
Оптимальный размер партии – 20 … 25 шт.

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Создание цифрового двойника в
Plant Simulation
2D - схема

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
  • Двумерное представление модели отражает функциональную структуру или планировку
  • Иерархическая структура с неограниченной вложенностью и детализацией
  • Динамическая визуализация протекающих процессов
  • Минимум дополнительных усилий для моделирования

Создание цифрового двойника в
Plant Simulation
3D - модель

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
  • 3D - представление ассоциативно связано с 2D - моделью
  • Дополнительные возможности (например, автоматический поиск кратчайшего пути)
  • Создание графики, библиотека моделей, импорт сторонней геометрии
  • Качественная визуализация, узнаваемая модель

Создание цифрового двойника в Plant Simulation скан окружения

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
  • В 3D- представлении может использоваться скан окружения в виде облака точек
  • Сильное сокращение затрат на отрисовку статичного окружения
  • Возможность увидеть нестыковки в проекте из-за расхождения документации с реальностью

Интерактивная симуляция вместо «черного ящика»

Настройка поведения цифрового двойника

Параметры:

Времена операции, вместимость, надёжность, режимы работы, пользовательские характеристики

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Поведение:

Изменение логики работы объекта, управление материалопотоком

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Обработка событий:

Пользовательские методы при входе, выходе, изменении состояния

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Случайные факторы
Отказы, поломки, брак, режимы поставки…

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Пример использования:
BMW Motoren
GmbH

Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Моделирования производства с учетом энергопотребления и оптимизации управления - экономия 3 млн кВт × ч в год.

  • Интеллектуальный перевод оборудования в ждущий режим
  • Останов вспомогательного оборудования (например, насосы высокого давления для подачи СОЖ)
  • Снижение уровня шума в цехе
  • Результат получен за две недели
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.
Использование имитационного моделирования для задач промышленного инжиниринга. Общий обзор.

Пример использования: Tecnomatix Plant Simulation помогает АО «АЭМ-Технологии» увеличивать объем выпуска продукции

Полезные ссылки:

Скачать пробную версию Tecnomatix Plant Simulation

При подготовке публикации использовались материалы и изображения SIEMENS AG

<-