Kapazitäts-Steigerung und Durchlaufzeit Optimierung mittels Steuerungsart sowie struktureller Änderung eines komplexen flexiblen Montagesystems

Abstract

Flexible Fertigungssysteme (FFS) sowie Flexible Montage Systeme stellen die effizienteste und sofistizierteste Form heutiger auf CIM-Lösungen basierter Produktionssysteme dar. Die FFS -Abläufe sind sehr komplex. In Störfällen muss der Operator (Entscheidungsträger) in relativ kurzer Zeit ein durchführbares Alternativszenario auswählen, das größere Maschinenstillstände (die sich auf die Effizienz der Flexiblen Montage Systeme sehr stark auswirken) verringert. Die zur Verfügung stehende Zeit ist zu kurz, um eine Optimierung durchzuführen. Um den Operator (Entscheidungsträger) bei der Entscheidung unterstützten zu können, sollen Software eingebaut werden, welche imstande sind, bei den Notfällen in kürzeste Zeit eine schnellere Alternative und bei der Planung eine qualitative Lösung zu ermitteln. Die vorliegende Dissertation erfasst diese Aufgabestellung. Das Ziel ist es, dass durch den Einsatz von Simulation, die Qualität der erzeugten Pläne zu erhöhen, bei den Fertigungskosten zu sparen und die Auslastung von Ressourcen zu optimieren. Im ersten Abschnitt wurde über Neue Produktionskonzepte eine Übersicht gegeben. In den zweiten Abschnitt wurden über: Logistik als Strategie zur Optimierung der Produktion, Integrierte Produktionssysteme, Produktions- Planung und Steuerung, Flexible Fertigungssysteme, Flexible Montagesysteme und Modellbildung und Simulation eine Übersicht zusammengefasst. Der dritte Abschnitt diskutiert den Schwerpunkt dieser Forschung. Die vorliegende Arbeit präsentiert ein neues Simulationsmodell, das mit Hilfe einer Computersimulation erstellt wurde. Die Grundlage dafür ist ein bereits vorhandenes komplexes flexibles Montagesystem für die Montage von Geräteelektromotoren. Es sei noch angemerkt, dass dieses Simulationsmodell mit seinen Untersuchungen einen ersten Schritt auf dem Gebiet der Simulation bzw. Analyse dieses Motorenmontagesystems darstellt. Dies ermöglicht Anwendung der Simulationsbasierten Software für die Kapazitätssteigerung, des Erweiterungssystems und die Optimierung des Systemparameters. Ein besonderes Augenmerk soll dabei auf: Maschinenausfälle, Palettenanzahl, Parallele Montagesysteme, gelenkt werden. Die erste Untersuchung wird anhand von Maschinenausfällen stattfinden. Es werden zwei Arten von Maschinenausfällen festgestellt werden können. Ein Totalausfall und ein Teilausfall. Bei einem Totallausfall wird das gesamte System in den Stillstand versetz werden, bei einem Teil Ausfall werden nur einzelne Maschinen hin und wieder aus ausfallen. Die zweite Untersuchung wird darin bestehen den Einfluss der Palettenanzahl auf die Durchlaufzeit der Motoren zu analysieren. Bei einer weiteren Analyse wird die Anzahl von Stationen im System verdoppelt. Anhand dieses Simulationsmodells sollen dann wesentliche Antworten auf das Systemverhalten gefunden werden. Die Simulation wurde mittels ARENA, eines des komfortabelsten und auf dem Markt aktuellsten Softwarepakets, erprobt. Im letzten Abschnitt werden die Schlussfolgerungen angerissen, die sich aus dieser Forschung ergeben.

Flexible manufacturing systems (FMS) as well as flexible assembly systems (FAS) represent the most efficient and most sophisticated form of production systems based on CIM solutions. The FMS processes are very complex. In malfunction situation the operator (decision-maker) must select a feasible alternative scenario in relatively short time. This scenario should reduce greater machine deadlocks. This affects very strongly the efficiency of the flexible assembly system. While the available time is too short, an optimization could not be carried out by the operator alone. Thus decision support software should be installed which is capable of providing alternative scenarios in shortest time and by planning to give a qualitative solution. This thesis includes this problem setting. The aim of this work is to increase the quality of the produced plans, economize the production costs and to optimize the exploitation of resources through the use of simulation. In the first section an overview of new production concepts is given. The second section handles the following problems: logistics as a strategy for the optimization of the production, integrated production systems, production planning and control, flexible manufacturing systems, flexible assembly systems, design of simulation models and simulation. The third section is the main part of this work. It presents a simulation model which was made with the help of a computer simulation. The basis for the model is one existing complex flexible assembly system for the assembly of electrical motors. Presented simulation model represents a first step of the simulation and analysis of this motor assembly system. On the basis of that model it is possible to examine capacity fluctuation, possible expansion of the system and the optimization of the system parameters. A special attention should be made on: machine failures, pallet number, and parallel's assembly systems. The first examination treated machine failures. Two types of machine failures can be established: partial and total. By total failure the complete system will be interrupted, by partial failure only single machines will be interrupted. The second examination consists of analysis of influence of the pallet number on the flow time of the motors. Further analysis is made with doubled number of stations in the system. With this simulation model essential answers of the system behaviour should be found. The simulation was made using ARENA, one of the most sophisticated simulation software on the market. Last section summarises the essential research results.