(14/06/2024) עלו היום לאתר 9 סמינריונים 2 תזות 2 מאמרים

לרכישה גלול למטה לסוף הדוגמית

איזון קווי ייצור Production line balancing with discrete event simulation – A case study

איזון קווי ייצור בעזרת סימולציית אירוע דיסקרטית: מקרה בוחן

תקציר

במאמר זה אנו מציגים מקרה בוחן לאופטימיזציה של קו הייצור באמצעות גישה הכוללת איזון וסימולציית אירוע דיסקרטית. ראשית, נציג את התיאוריה הבסיסית ואת הצעדים לאיזון קווי הייצור. עבור תהליך הייצור הריאלי, הכולל שני קווי ייצור ומקום הרכבה, נבנה מודל סימולציה והושגו התוצאות הראשוניות. לאחר איזון תהליך הייצור ושיפור ביצועיו, ננקטו צעדים נוספים הכוללים אופטימיזציה של התהליך על ידי שימוש במודל הסימולציה המשופר. תוצאות השילוב של איזון קווי הייצור והאופטימיזציה של התהליך מגבירים באופן משמעותי את קצב הייצור של התהליך, דבר הניכר מהתוצאות המחקריות של מאמר זה.

1. הקדמה

בדיונים המתנהלים סביב “מפעלי העתיד”, אחת המטרות העיקריות היא למצוא דרך לניהול אפקטיבי של המגבלות הבלתי נמנעות ולאפשר למערכות מונעות-ביקוש לייצר לפי לוח זמנים מדויק. לפיכך, פרקטיקת הייצור העכשווית מבוססת לעתים קרובות על תיאוריות ייצור שונות, כמו ייצור רזה (lean production), ייצור בזמן אמת (just-in-time), מערכות קנבן (Kanban) ומשיכה (pull), המבוססות על מערכת הייצור של טויוטה (TPS) וכן הלאה, וכמו כן על אופטימיזציה של שרשרת אספקה ויעילות ציוד כוללת (OEE). המערכת הרזה אפילו הפכה למודל ההתייחסות עבור אופטימיזציה של ייצור וביצועים כללים אצל חברות גדולות וגם אצל עסקים קטנים ובינוניים (SMEs). בשל כך, חלק מהעבודות המחקריות מתמקדות גם בסימולציה של תהליכי ייצור וגם בזרימת חומרים ואופטימיזציה של כמות אצווה (batch quantity). כל ייצור יתר וכל מלאי עודף נחשבים כמקור לבזבוז, וייצור אך ורק במידה שדרושה לצרכן הוא אחד העקרונות החשובים של תפיסת הייצור הרזה.

לכן, אחת המטרות העיקריות של ההרכבה התעשייתית היא לצמצם מחסור במוצרים מצד אחד ועודף מלאי מצד שני. בחברות רבות תהליך ההרכבה מונע על ידי מערכת “דחיפה”, המבוססת על ביקוש חזוי. במקרה זה, המוצרים מורכבים ונשלחים לתחנת העבודה הבאה, או, אם מדובר בתחנת העבודה הסופית, נדחפים למלאי הסחורה המוגמרת. במערכת ה”משיכה” החלופית, תנועת העבודה מתבססת על הדרישות של תחנת העבודה הבאה בתור. כל תחנת עבודה עוקבת מושכת (דורשת) תפוקה מתחנת העבודה הקודמת לה, לפי הצורך. תחנת העבודה הבאה בתור קובעת מתי וכמה תפוקה נדרשת. התפוקה של תחנת העבודה האחרונה נמשכת על בסיס ביקוש הצרכן או לפי לוח הזמנים הכולל של הייצור. מכיוון שהבנת הבעיה אינה מבוססת דיה וההחלטה לגבי שתי האסטרטגיות אינה פשוטה, הופנתה תשומת לב רבה לכיוון פיתוח הבנה מלאה יותר של מערכות דחיפה-משיכה באמצעות הצעה של “משחק רזה” אינטראקטיבי הנעתי המיועד למטרה זו. משחק זה מתאים במיוחד למטרות לימוד באוניברסיטאות או בתוכניות הכשרה בסדנאות תעשייתיות.

טכניקה נוספת של ה-TPS להפחתת בזבוז והגברת יעילות הייצור היא האחדה (leveling) והחלקה (smoothing) של הייצור. זמן המחזור של קו ההרכבה נקבע מראש על ידי קצב ייצור רצוי, כך שהכמות הרצויה של מוצר הקצה מופקת בתוך תקופת זמן מסוימת. מבחינה זו, אחת הסוגיות העיקריות היא כיצד לארגן את ביצוע המטלות השונות בקו הייצור. אחת הדרכים היעילות להשיג מטרה זו היא לאזן את קווי הייצור ואת תאי העבודה. כלי יעיל זה יכול לסייע בשיפור התפוקה של קווי הייצור ותאי העבודה ובו זמנית להפחית עלויות ודרישות כוח אדם. איזון קווי ייצור פירושו האחדה או הקצאת התפעול לתחנות עבודה ועומס העבודה על פני כל הפעולות בקו הייצור כך שההקצאה היא אופטימאלית וצווארי בקבוק מוסרים מהייצור. איזון קווי ייצור דורש בדרך כלל שיטות ואלגוריתמים שונים הנוגעים לאספקטים שונים בתהליך הייצור. התפיסה של איזון קו הייצור הופיעה לראשונה ב-1961, ומאז, חוקרים רבים הציעו גישות שונות והציגו מקרי בוחן שונים העוסקים באיזון קווי ייצור.

במאמר זה אנו מציגים סימולציית אירוע דיסקרטית ואיזון משך הפעולות בתוך זמן מחזור נתון. איזון קווי הייצור הריאליים מבוצע על בסיס התיאוריה המוצגת בפרק 2. בהשוואה למחקרים קודמים, המחקר שלנו מציג מקרה בוחן של התאמות איזון מינוריות והתאמה של תהליך הייצור, בשילוב עם מודל סימולציית האירוע הדיסקרטית (DES), המאפשר מצבי “מה אם” וכתוצאה מכך אופטימיזציה מראש של תהליך הייצור.

2. התיאוריה מאחורי איזון קווי ייצור

2.1 מילון סימנים

* tNAJ – זמן מחזור NAJ [דקות/חלק]

* tShf – משך זמן המשמרת [דקות/משמרת]

* NShf – מספר המשמרות ביום העבודה (Wd) [משמרת/Wd]

* mnaj – כמות דרושה לכל יום עבודה [חלק/Wd]

* p – גורם דירוג לכמות הבזבוז

* ηCB – מידת ההשפעה של המסוע

* NPOi – מספר הפעולות המקבילות הדרושות ל- c לביצוע פעולה i

* teli – הזמן של כל יחידה בפעולה i [דקות/חלק]

*   – ההשפעה הממוצעת של העובדים

* λi – ניצול הזמן של מקום עבודה i באחוזים

* NPOChoi – מספר העבודות המקבילות שנבחרו לפעולה i

המשתנים אותם אנו רוצים להביא לאופטימאליות הם זמן מחזור tNAJ ושיעור עבודות ניצול הזמן λi.

2.2. מתודולוגיה

על מנת לאפשר את איזון קו הייצור, נדרש לקבוע את זמן המחזור tNAJ, מספר העבודות NPOi, שיעור עבודות ניצול הזמן λi, וכוונון משך זמן הפעולות עם זמן המחזור.

א) קביעת זמן המחזור:

זמן המחזור, או זמן מחזור העבודה, מייצג את משך הזמן שבו מופק מוצר אחד. זמן המחזור tNAJ עבור הפקה על קו הייצור מחושב בעזרת משוואה (1):

image3 136

ב) קביעת מספר העבודות במקום העבודה:

עבור כל מקום עבודה, מספר העבודות הדרושות לביצוע פעולה i ניתן לקביעה באמצעות משוואה (2):

image1 174

ג) קביעת שיעור ניצול הזמן של העבודות:

המספר המחושב של העבודות NPOi תמיד מעוגל למספרים שלמים במקרים ש:

– מספר שלם החורג עד 10% אנו מעגלים מטה

– אם החריגה עולה על 10% נעגל מעלה

עיגול העבודות משפיע בשל כך על אחוז ניצול הזמן במקומות העבודה (3):

image2 154

ד) שיטות לכוונון משך זמן הפעולות עם זמן המחזור (ביצוע האיזון):

ישנן שלוש אפשרויות לכוונון משך זמן הפעולות עם זמן המחזור:

1) חלוקה מחודשת של הפעולות, או חלק מהן, לפעולה הקודמת או לפעולה הבאה (איור 1).

2) שיפור שיטות העבודה ועל ידי כך הפחתת הזמן פר יחידה tei.

3) שיתוף כמות מקומות העבודה הכוללת על פני מספר עבודות זהות – פעולות מקבילות (איור 2).

איור 1: חלוקת פעולות מחודשת

image6 83

איור 2: הצגת פעולות מקבילות

image7 74

3. קונפיגורציה של קווי הייצור

כל תהליך הייצור מורכב משני קווי ייצור ומקום הרכבה, לשם הפקת מוצר הכולל ארבעה רכיבים שונים (איור 3).

איור 3: סכמת תהליך הייצור כולל הרכבה

image8 65

קו הייצור הראשון מייצר שני חלקי רכיבים שונים, CP1 ו- CP2. בקו הייצור השני מיוצר רק רכיב אחד, המעטפת (CP3). שלושת רכיבים אלו מיוצרים במפעל, בעוד שהרכיב הרביעי (CP4) מגיע מספק חיצוני. בסוף קו הייצור נמצא מקום ההרכבה, בו מרכיבים יחד את ארבעת הרכיבים למוצר סופי. בסך הכול, כ- 5% מהמוצרים המורכבים הם פסולים. תהליך הייצור פועל על בסיס 2 משמרות ביום, 5 ימים בשבוע. המשמרת הראשונה היא מ- 6:00 AM עד 2:00 PM עם הפסקה מ- 9:00 AM עד 9:15 AM והפסקת צהריים מ- 12:00 PM עד 12:45 PM. המשמרת השנייה נמשכת מ- 2:00 PM עד 00:00 AM עם הפסקה מ- 6:00 PM עד 6:30 PM ומ- 8:30 PM עד 9:00 PM.

3.1. קו הייצור הראשון

קו הייצור הראשון כולל 5 מקומות עבודה. כל מקום עבודה מסוגל לעבד רק רכיב אחד בכל פעם. חומר הגלם מגיע בפעולה הראשונית. כל הפעולות לאחר מכן מקבלות חלק מהפעולה הקודמת. לכל מקום עבודה יש חוצץ הקודם לפעולה שבו כל הרכיבים מאוחסנים וממתינים לתורם. בקו הראשון, הרכיב הראשון (CP1) מקבל טיפול בכל מקומות העבודה על הקו, בעוד שהרכיב השני (CP2) מדלג על מקום הקידוח (איור 4). השינוע מקו הייצור למקום ההרכבה מתבצע באמצעות מלגזה המסוגלת לשאת 20 רכיבים בבת אחת. זמן השינוע הוא 2 דקות בכיוון אחד. היחס של מוצרים טובים עבור CP1 ו- CP2 הוא 100%. מידע נוסף לגבי קו הייצור הראשון מוצג בטבלה 1.

איור 4: רצף הפעולות עבור כל רכיב בקו הייצור הראשון

image4 125

3.2. קו הייצור השני

קו הייצור השני הינו דומה למדי לראשון, אך הוא כולל רק 4 מקומות עבודה. קו זה מייצר רק רכיב אחד, CP3 – המעטפת, והוא עובר דרך כל הפעולות ברצף המוצג באיור 5.

איור 5: רצף הפעולות עבור רכיב CP3 בקו הייצור השני

image5 106

במקום הבקרה יש 50% רכיבים פסולים. השינוע מקו הייצור השני למקום ההרכבה מבוצע באמצעות מלגזה המסוגלת לשאת 2 רכיבים בבת אחת וזמן השינוע הוא 12 דקות בכיוון אחד. מידע נוסף לגבי קו הייצור השני מוצג בטבלה 1. מבנה החומרים של המוצר הסופי P1 מוצג בצורת מבנה עץ באיור 6. מידע נוסף לגבי מקום ההרכבה מוצג בטבלה 1.

איור 6: רצף הפעולות עבור רכיב CP3 בקו הייצור השני

image9 57

טבלה 1: מידע נוסף לגבי התהליך והחלקים

image17 23

אינטרוול הזמן של כניסת חומרי גלם לכל קו ייצור הוא 5 דקות.

4. מודל הסימולציה של הקווים הקיימים ותוצאות הסימולציה

לאחר הגדרת הבעיה, יש לאסוף את כל המידע, התכונות והלוגיסטיקה הפנימית מתהליך הייצור. מודל הסימולציה נבנה בהתבסס על המידע הנאסף. מודל הסימולציה של קו הייצור (איור 7) נעשה בעזרת חבילת התוכנה Plant Simulation. מודל הסימולציה מדגים את המצב הנוכחי וכולל את כל התכונות של הייצור הנוכחי.

מודל הסימולציה הראשוני, הנקרא גם “לא מאוזן”, ומתאר את המצב הנוכחי של קווי ייצור לא אופטימאליים, נבנה בעזרת טבלאות המכילות את המידע הראשוני לגבי תהליך הייצור ועל בסיס תכנית הייצור הראשונית. תוצאות הסימולציה מוצגות לפי טבלאות, גרפים ומשתני התהליך. ניתן לעקוב אחר מצב אזורי החיץ בעזרת מצב הגרפים, בעוד שהטבלאות והמשתנים מציגים מידע לגבי:

– מספר המוצרים שהופקו;

– מספר הפריטים שנדחו במהלך ההרכבה ובקו הייצור השני;

– העלות (כוללת ולפי חלקים), ההכנסות והרווח.

איור 7: מודל סימולציה של ייצור הרכבה

image15 25

מודל הסימולציה הראשוני, הכולל רק תכונות של ייצור לא-אופטימאלי, נותן לנו מידע לגבי פעולת המערכת הנוכחית. לאחר הרצת סימולציה במשך 8 ימי עבודה (Wd), הושגו תוצאות הסימולציה המוצגות בטבלה 2.

טבלה 2: תוצאות מודל סימולציה “לא מאוזן”

image10 49

התוצאות מלמדות כי מודל הייצור הנוכחי אינו מאפשר רווח מכיוון שהקווים אינם מאוזנים, וכתוצאה מכך קיימות עלויות בלתי נחוצות (טבלה 2). אחת האינדיקציות לכך היא מצב אזורי החיץ (איור 8), המלמד כי המלאי גבוה מדי. יש כ- 500 חלקים באזור חיץ אחד ולמעלה מ- 1700 חלקים בכל אזורי החיץ יחד. מכיוון שתוצאות הסימולציה מראים כי קיימות עלויות בלתי נחוצות, יש לבצע איזון של הייצור הנוכחי. איזון שני קווי הייצור מתבצע באמצעות המשוואות והעקרונות המפורטים בפרק 2.

4.1. איזון הפעולות

לפני שמתחילים באיזון הקו, ראשית יש להגדיר כמה מוצרים קו הייצור נדרש להפיק. מכיוון שקונפיגורציית קו הייצור הקיימת (איור 3) מפיקה רק 76 מוצרים מוגמרים ב- 8 ימי עבודה (Wd), המטרה היא כי אותו קו ייצור יפיק 300 מוצרים בתקופה דומה של 8 Wd, או 38 מוצרים ב- 1 Wd.

איור 8: מצב אזורי החיץ – גרף a) קו ראשון, גרף b) קו שני, גרף c) חלקי הרכיבים הממתינים להרכבה

image13 28

image12 33

image11 39

לאחר שקבענו את מספר העבודות במקום העבודה עבור כל הפעולות באמצעות משוואות (1) ו – (2) וקביעת אחוז הניצול של זמן העבודות באמצעות משוואה (3), ניתן כעת לבצע איזון קווים. התוצאות עבור מצב קו הייצור לפני ואחרי האיזון מוצגות בטבלה 3.

טבלה 3: תוצאות מודל סימולציה “לא מאוזן”

image19 21

כפי שניתן לראות בטבלה 3, בחלק מהמקרים נדרשו עבודות נוספות (חריטה, טחינה וכן הלאה) ובחלק מהמקרים בוצעה חלוקה מחודשת של הפעולות. לדוגמא, בפעולת החריטה הראשונה הפועל מבצע בנוסף הכנות לפעולת הטחינה הבאה בתור.

4.2. מודל סימולציה של קווי ייצור מאוזנים

לאחר איזון קו הייצור כל המידע החדש והשיפורים צריכים להיות מוזנים למודל הסימולציה, שנקרא כעת מודל הסימולציה של קווי הייצור המאוזנים. מודל הסימולציה מראה כי המודל המאוזן הינו יעיל יותר, אך נוצרים צווארי בקבוק חדשים – שינוע המלגזות והאינטרוולים של כניסת חומרי הגלם לשני הקווים. המלגזה אינה מסוגלת לשנע את כל חלקי הרכיבים החדשים מקווי הייצור 1 ו- 2 למקום ההרכבה. ואינטרוול הכניסה לפעולה הראשונה בכל קו אינו מתאים, מכיוון שהפעולה הראשונה כבר ממתינה לחלקים (טבלה 4).

מודל הסימולציה הוא למעשה הכלי הטוב ביותר לביצוע תרחישי “מה אם” ועל ידי הוספת מלגזה אחת נוספת לכל קו ייצור ניתן להסיר את צוואר הבקבוק הראשון.

על ידי התאמת אינטרוול חומרי הגלם הנכנסים לכל קו ייצור ניתן להסיר גם את צוואר הבקבוק השני. האופן בו אינטרוול הכניסה ומספר המלגזות משפיעים על הייצור מוצג בטבלה 4, הכולל רק מספר קטן של תרחישים לצורך הדוגמא.

אינטרוול הכניסה האופטימאלי של חומרי גלם עבור הקו הראשון הוא לפיכך 3 דקות ו- 20 שניות, ועבור הקו השני הוא 5 דקות ו- 10 שניות, כשבכל קו עובדות 2 מלגזות. אם מצמצמים אינטרוול זה, נוצרים יותר חלקים המצטברים באזורי החיץ, וכאשר מגדילים את האינטרוול, ניתן להפיק פחות מוצרים.

שיפור קווי הייצור מפחית באופן דרמטי את המלאי באזורי החיץ. יש רק 4 חלקים בכל אזורי החיץ בקו הראשון והשני יחד, ו- 76 רכיבים הממתינים לפני מקום ההרכבה (טבלה 4).

טבלה 4: השפעת אינטרוול הכניסה של חומרי הגלם על הייצור

image18 22

4.3. התוצאות הסופיות של מודל הסימולציה

כאשר מזינים את כל השיפורים של מערכת הייצור לתוך מודל הסימולציה, הסימולציה מראה את התוצאות המוצגות בטבלה 5:

טבלה 5: תוצאות: מודל סימולציה עם כל השיפורים

image14 26

5. ניתוח והשוואה בין המודל המאוזן למודל הלא-מאוזן

עם כל השיפורים, מספר המוצרים שהופקו עולה מ- 76 ל- 302, וקווי הייצור פועלים כעת ללא כמות גדולה של מלאי דרוש באזורי החיץ. תוצאות מודל הסימולציה מראות גם סקירה של ניצול הזמן של המכונות בשני קווי הייצור (איור 9) ואת המצב לפני ואחרי האיזון. ברור לעין כי לאחר איזון הקווים, זמן ההמתנה לרכיבים מהפעולה הקודמת פוחת משמעותית.

איור 9: ניצול המכונות לפני (שמאל) ואחרי (ימין) איזון הקווים

image16 22

לאחר ביצוע איזון הקווים קווי הייצור מיושרים כך שכמעט אין פעולה הממתינה לרכיבים מהפעולה הקודמת. באותו זמן, המלאי הדרוש שנוצר לפני האיזון נעלם כמעט לחלוטין. זמן המחזור של הייצור פוחת כמעט פי 4 מ- 88,5 דקות ל- 22,5 דקות וזמן המחזור קרוב עתה לזמן ההרכבה, העומד על 20 דקות ± 5 דקות (טבלה 1).

6. מסקנות

מאמר זה מציג מקרה בוחן של תהליך ייצור ריאלי, שבתחילה הציע תפוקה נמוכה ביותר והפסדים. בעזרת שילוב של איזון קווים ומודל סימולציית אירוע דיסקרטית, התפוקה עולה מ- 76 בתחילה ל- 302 מוצרים בסוף. לפיכך, התפוקה עולה בכמעט 400%. הרווח גם הוא גדל מהפסד ראשוני של 48591 € ב- 8Wd לרווח של €122836 באותה תקופת זמן. זמן המחזור של הייצור מצטמצם מ- 88 דקות ו- 30 שניות ל- 22 דקות ו- 15 שניות. בזכות איזון הקווים לייצור יש זמן המתנה מינימאלי לחלקים בכל פעולה אינדיבידואלית ומלאי מינימאלי באזורי החיץ. לפני האופטימיזציה שיעור זמן ההמתנה לרכיבים מהפעולה הקודמת הגיע ל- 30% מזמן העבודה ולאחר האופטימיזציה זמן ההמתנה עומד רק על 2.6% מזמן העבודה. מלאי הביניים פחת מ- 1700 חתיכות לכ- 80 חתיכות.

במחקרים קודמים ניתן לראות כי שימוש באיזון הקווים בלבד מפיק תוצאות טובות, אך לא אופטימאליות. אם ברצוננו להגיע לאופטימיזציה נוספת, באפשרותנו ליישם מספר רב של גישות שונות. במאמר זה אנו מראים כי סימולציית אירוע דיסקרטית מציעה לנו אפשרות לבחון מראש מספר תרחישי “מה אם” בזמן קצר ביותר וכי זו אחת הדרכים הפשוטות והמהירות ביותר לעשות זאת. גישה זו מתאימה ל- SMEs וגם לחברות גדולות מכיוון שהן יכולות ליישם גישה זו לגבי קווי ייצור קיימים או מתוכננים.

מודל הסימולציה נבנה על בסיס פלטפורמה מסחרית, אך המודל בנוי כך שהוא מאפשר גם ל- SMEs להשתמש בו ביעילות לצורך אופטימיזציה של תהליכי ייצור ריאליים. ניתן לבדוק יישום של תרחישי “מה אם” שונים לגבי תוכנית הייצור של שנה שלמה, במספר דקות בלבד. על ידי שינוי קל של פרמטרי התהליך ניתן לראות באופן מיידי את ההשפעה של פרמטרים שונים על ביצוע תהליך הייצור. זו תכונה חשובה ביותר, מכיוון שעל ידי שימוש בתרחישי “מה אם” מראש, ניתן להימנע מעלויות בלתי נחוצות מפני שאפשר לחזות באופן מדויק מתי ועד כמה נחוץ לרכוש חומרים לאחסון (מערכת המשיכה), לחזות באופן מדויק מתי יסתיים הייצור ולהימנע מהטלת עלויות על הצרכן, לקבוע מראש את זמן העבודה בעזרת ידע מדויק לגבי מספר המוצרים המופקים בתוך פרק זמן מסוים, להתכונן מראש לטיפולים במכונה ספציפית, ולהפחית את אפקט השוט (Bullwhip effect).

תוצאות מחקר זה מוכיחות כי שיטת איזון הקווים בשילוב מודל סימולציית אירוע דיסקרטית הם מועילים ויעילים ביותר לשם אופטימיזציה של קו הייצור, ובמיוחד לצורך הגברת היצרנות שלו.

סיכום

קיימות כיום גישות רבות במחקר ובפרקטיקה העוסקות בשיפור היצרנות ובאופטימיזציה של תהליך הייצור, כמו ייצור רזה, ייצור בזמן אמת, מערכות דחיפה ומשיכה, האחדה, החלקה ומערכות קנבן. מערכת דחיפה מתבססת על ביקוש חזוי, ובמהלכה המוצרים מורכבים ונשלחים לתחנת העבודה הבאה בתור או למלאי הסחורה. במערכת משיכה הייצור מבוסס על הדרישות של כל תחנת עבודה, המושכת תפוקה מתחנת העבודה הקודמת לה לפי הצורך. מכיוון שהבחירה בגישה זו או אחרת הינה מורכבת ביותר, חלק גדול מהמחקר מוקדש להבנה מעמיקה יותר של הבעיות השונות המשפיעות על תהליך הייצור. מאמר זה מציג גישה חדשנית לאופטימיזציה של קווי ייצור, באמצעות שילוב של איזון קווים וסימולציית אירוע דיסקרטית. איזון קווי ייצור פירושו האחדה או הקצאה של הפעולות בקו הייצור לכל תחנות העבודה באופן אופטימאלי וללא היווצרות של צווארי בקבוק. סימולציית האירוע מציגה מודל מתמטי המציע דרכים שונות לשיפור היצרנות והיעילות של קו הייצור בהתבסס על נתונים ופרמטרים שונים. לפי הגישה המוצגת במאמר, השילוב ביניהם מאפשר אופטימיזציה של תהליך הייצור, עלייה בתפוקה, עלייה ברווחיות, צמצום הפסדים ובזבוז ויצרנות יעילה יותר.  

המאמר מציג מודל המבוסס הכולל שני קווי ייצור ומקום הרכבה. קווי הייצור מפיקים מוצר המכיל 4 רכיבים שונים, וכוללים פעולות שונות כמו חריטה, השחזה, טחינה, קידוח, כיפוף וליטוש. קו הייצור הראשון מייצר שני רכיבים וכולל 5 מקומות עבודה. קו הייצור השני מייצר רכיב אחד, המעטפת, וכולל 4 מקומות עבודה. הרכיב הרביעי מגיע מספק חיצוני. המגבלות השונות הפוגעות ביעילות הייצור כוללות פרמטרים כמו זמן עבודה, דרישות כוח אדם, עלויות תפעול וחומרים, הצטברות רכיבים וחלקים באזורי החיץ בין תחנות העבודה, זמני המתנה בין התחנות ושיהוי מלגזות, מוצרים פסולים ואינטרוול הזמן של כניסת חומרי הגלם בתחילת התהליך.

מודל הסימולציה הראשוני, הבלתי מאוזן ולפני אופטימיזציה, מראה תפוקה נמוכה, צווארי בקבוק, הצטברות חומרים באזורי החיץ, זמני המתנה ארוכים בין התחנות, עלויות גבוהות והפסדים כספיים. באמצעות משוואות 1 – 3, העוסקות בפרמטרים כמו זמן המחזור, מספר מקומות העבודה וניצול זמן העבודה,  ניתן להציג שיפורים שונים לתהליך הייצור וליצור מודל מאוזן ויעיל יותר. בעזרת המודל המשולב, התפוקה עלתה מ- 76 מוצרים לפני האיזון ל- 302 מוצרים לאחר האיזון (עלייה של 400%), הרווח עלה מהפסד של €48591 לרווח של €122836 ב- 8 ימי עבודה, זמן המחזור ירד מ- 88 דקות ו- 40 שניות ל- 22 דקות ו- 15 שניות, זמן ההמתנה לרכיבים ירד מ- 30% מזמן העובדה ל- 2.6% מזמן העבודה, ומלאי הביניים הצטמצם מ- 1700 חתיכות ל- 80 חתיכות.  מודל הסימולציה המאוזן והאופטימאלי מאפשר לבחון תרחישי ייצור שונים באופן פשוט ומהיר, מצמצם את זמני ההמתנה, מפחית את העלויות, משפר את זרימת העבודה ובסופו של דבר תורם באופן דרמטי להגדלת הרווחיות ושיפור היצרנות.

איזון קווי ייצור בעזרת סימולציית אירוע דיסקרטית: מקרה בוחן

תקציר

במאמר זה אנו מציגים מקרה בוחן לאופטימיזציה של קו הייצור באמצעות גישה הכוללת איזון וסימולציית אירוע דיסקרטית. ראשית, נציג את התיאוריה הבסיסית ואת הצעדים לאיזון קווי הייצור. עבור תהליך הייצור הריאלי, הכולל שני קווי ייצור ומקום הרכבה, נבנה מודל סימולציה והושגו התוצאות הראשוניות. לאחר איזון תהליך הייצור ושיפור ביצועיו, ננקטו צעדים נוספים הכוללים אופטימיזציה של התהליך על ידי שימוש במודל הסימולציה המשופר. תוצאות השילוב של איזון קווי הייצור והאופטימיזציה של התהליך מגבירים באופן משמעותי את קצב הייצור של התהליך, דבר הניכר מהתוצאות המחקריות של מאמר זה.

1. הקדמה

בדיונים המתנהלים סביב "מפעלי העתיד", אחת המטרות העיקריות היא למצוא דרך לניהול אפקטיבי של המגבלות הבלתי נמנעות ולאפשר למערכות מונעות-ביקוש לייצר לפי לוח זמנים מדויק. לפיכך, פרקטיקת הייצור העכשווית מבוססת לעתים קרובות על תיאוריות ייצור שונות, כמו ייצור רזה (lean production), ייצור בזמן אמת (just-in-time), מערכות קנבן (Kanban) ומשיכה (pull), המבוססות על מערכת הייצור של טויוטה (TPS) וכן הלאה, וכמו כן על אופטימיזציה של שרשרת אספקה ויעילות ציוד כוללת (OEE). המערכת הרזה אפילו הפכה למודל ההתייחסות עבור אופטימיזציה של ייצור וביצועים כללים אצל חברות גדולות וגם אצל עסקים קטנים ובינוניים (SMEs). בשל כך, חלק מהעבודות המחקריות מתמקדות גם בסימולציה של תהליכי ייצור וגם בזרימת חומרים ואופטימיזציה של כמות אצווה (batch quantity). כל ייצור יתר וכל מלאי עודף נחשבים כמקור לבזבוז, וייצור אך ורק במידה שדרושה לצרכן הוא אחד העקרונות החשובים של תפיסת הייצור הרזה.

לכן, אחת המטרות העיקריות של ההרכבה התעשייתית היא לצמצם מחסור במוצרים מצד אחד ועודף מלאי מצד שני. בחברות רבות תהליך ההרכבה מונע על ידי מערכת "דחיפה", המבוססת על ביקוש חזוי. במקרה זה, המוצרים מורכבים ונשלחים לתחנת העבודה הבאה, או, אם מדובר בתחנת העבודה הסופית, נדחפים למלאי הסחורה המוגמרת. במערכת ה"משיכה" החלופית, תנועת העבודה מתבססת על הדרישות של תחנת העבודה הבאה בתור. כל תחנת עבודה עוקבת מושכת (דורשת) תפוקה מתחנת העבודה הקודמת לה, לפי הצורך. תחנת העבודה הבאה בתור קובעת מתי וכמה תפוקה נדרשת. התפוקה של תחנת העבודה האחרונה נמשכת על בסיס ביקוש הצרכן או לפי לוח הזמנים הכולל של הייצור. מכיוון שהבנת הבעיה אינה מבוססת דיה וההחלטה לגבי שתי האסטרטגיות אינה פשוטה, הופנתה תשומת לב...

295.00 

מק"ט 0d1b1712bbf6 קטגוריה
מק"ט 0d1b1712bbf6 קטגוריה

295.00 

סיוע בכתיבת עבודה מקורית ללא סיכונים מיותרים!

כנסו עכשיו! הצטרפו לאלפי סטודנטים מרוצים. מצד אחד עבודה מקורית שלכם ללא שום סיכון ומצד שני הקלה משמעותית בנטל.