Table of Contents
Κατανόηση των καιρών ρύθμισης του προγραμματισμού των καταστημάτων ροής
Ο προγραμματισμός του καταστήματος ροής είναι μια βασική πρόκληση στην κατασκευή, όπου πολλαπλές θέσεις εργασίας πρέπει να επεξεργαστεί σε μια σειρά από μηχανές με την ίδια σειρά. Ο στόχος είναι να βρει μια ακολουθία που ελαχιστοποιεί το συνολικό χρόνο ολοκλήρωσης, γνωστή ως makepan, ή άλλες μετρήσεις απόδοσης.
Ο χρόνος εγκατάστασης αναφέρεται στην περίοδο που απαιτείται για την προετοιμασία μιας μηχανής για την επεξεργασία μιας νέας εργασίας. Αυτό περιλαμβάνει δραστηριότητες όπως η αλλαγή εργαλείων κοπής, η αναδιαμόρφωση jigs και fixtures, η φόρτωση νέων προγραμμάτων, τα υπολείμματα καθαρισμού, και η ρύθμιση της θερμοκρασίας ή των ρυθμίσεων πίεσης. Σε ορισμένες βιομηχανίες, οι χρόνοι εγκατάστασης μπορεί να αντιπροσωπεύουν μέχρι και 30% του συνολικού χρόνου παραγωγής, καθιστώντας τη διαχείρισή τους απαραίτητη για την αποδοτικότητα.
Τύποι ώρας ρύθμισης
Οι χρόνοι ρύθμισης μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την εξάρτηση τους από την ακολουθία εργασιών. Οι χρόνοι εγκατάστασης που εξαρτώνται από την αλληλουχία είναι συνεχείς για μια δεδομένη εργασία ανεξάρτητα από την προηγούμενη εργασία. Για παράδειγμα, ο καθαρισμός ενός μίξερ μετά από οποιαδήποτε παρτίδα μπορεί να χρειαστεί τον ίδιο χρόνο. Αντίθετα, οι χρόνοι εγκατάστασης που εξαρτώνται από την αλληλουχία ποικίλλουν ανάλογα με τη σειρά των εργασιών. Η αλλαγή από ένα ανοιχτό χρώμα σε σκούρο χρώμα σε ένα πιεστήριο εκτύπωσης μπορεί να απαιτεί λιγότερο καθαρισμό από το αντίστροφο.
Μέτρηση ώρας ρύθμισης
Οι εταιρείες χρησιμοποιούν μελέτες χρόνου και κίνησης, αυτοματοποιημένη λήψη δεδομένων από ελεγκτές μηχανών, και χειροκίνητη παρατήρηση για να καταγράψετε τις περιόδους εγκατάστασης. Αυτές οι μετρήσεις τροφοδοτούν σε αλγόριθμους προγραμματισμού και βοηθούν στον εντοπισμό σημείων συμφόρησης. Οι κοινές μετρήσεις περιλαμβάνουν μέσο χρόνο εγκατάστασης ανά εργασία, χρόνο εγκατάστασης ως ποσοστό του συνολικού χρόνου επεξεργασίας, και το λόγο του εσωτερικού (διαμορφωμένο ενώ η μηχανή σταματά) σε εξωτερικές (διαμορφωμένη ενώ η μηχανή λειτουργεί) δραστηριότητες εγκατάστασης.
Ο αντίκτυπος των καιρών ρύθμισης στην αποδοτικότητα προγραμματισμού
Η άγνοια χρόνου εγκατάστασης στο πρόγραμμα καταστημάτων ροής μπορεί να οδηγήσει σε υποβέλτιστες ακολουθίες που αυξάνουν το χρόνο αδράνειας, επιμήκυνση makepan, και αύξηση του κόστους. Όταν οι ρυθμίσεις είναι μεγάλες, ο προγραμματιστής πρέπει να ισορροπήσει την ανταλλαγή μεταξύ ομαδοποίηση παρόμοιων θέσεων εργασίας για τη μείωση των ρυθμίσεων και την εκπλήρωση των προθεσμιών για διαφορετικούς πελάτες.
Επιδράσεις στην Διαπεραστική και Makepan
Σε ένα κατάστημα ροής, το makepan είναι η ώρα από την έναρξη της πρώτης εργασίας μέχρι την ολοκλήρωση της τελευταίας εργασίας στο τελευταίο μηχάνημα. Υψηλές ώρες εγκατάστασης φουσκώνουν το makepan άμεσα. Επιπλέον, αν οι ρυθμίσεις είναι εξαρτημένες από την ακολουθία, μια αναποτελεσματική ακολουθία μπορεί να προκαλέσει μια καταπακτή των καθυστερήσεων. Για παράδειγμα, μια εργασία που απαιτεί μια μακρά εγκατάσταση στο πρώτο μηχάνημα θα σπρώξει πίσω όλες τις επόμενες εργασίες σε αυτό το μηχάνημα, ενδεχομένως λίπανση κατάντη μηχανήματα. Μελέτες δείχνουν ότι η παραμέληση χρόνοι εγκατάστασης μπορεί να αυξηθεί makespan κατά 15% ⁇ 40% σε καταστήματα πρακτική ροή.
Επιπτώσεις στο κόστος παραγωγής
Αυτό μειώνει την αποτελεσματική ικανότητα του καταστήματος, αναγκάζοντας τις εταιρείες να επενδύσουν σε πρόσθετα μηχανήματα ή υπερωρίες για να καλύψουν τη ζήτηση. Το κόστος εργασίας αυξάνεται επίσης επειδή οι φορείς εκμετάλλευσης μπορεί να είναι σε αδράνεια κατά τη διάρκεια των εγκαταστάσεων ή απαιτούν πριμοδότηση για τις αλλαγές εκτός ωρών.
Επιδράσεις στον Χρόνο Οδηγού και Ικανοποίηση Πελατών
Ο χρόνος αναμονής περιλαμβάνει όλο το χρόνο από την τοποθέτηση παραγγελίας στην παράδοση. Οι χρόνοι εγκατάστασης αυξάνουν τη μεταβλητότητα του χρόνου, καθιστώντας δυσκολότερο να παραθέσουν ακριβείς ημερομηνίες παράδοσης. Οι καθυστερημένες παραδόσεις ζημιώνουν την εμπιστοσύνη των πελατών και μπορεί να επιφέρουν κυρώσεις. Ο αποτελεσματικός προγραμματισμός που εξηγεί τις ρυθμίσεις βοηθά στη σταθεροποίηση των ωρών μολύβδου, επιτρέποντας στις εταιρείες να προσφέρουν ανταγωνιστικές, αξιόπιστες υποσχέσεις παράδοσης.
Μαθηματική μοντελοποίηση των ώρας ρύθμισης στο πρόγραμμα καταστημάτων ροής
Για να βελτιστοποιηθεί ένα κατάστημα ροής με ρυθμίσεις, το πρόβλημα πρέπει να τυποποιηθεί μαθηματικά. Το κλασικό μοντέλο κατάστημα ροής προϋποθέτει επεξεργασία μόνο χρόνους. Με τους χρόνους εγκατάστασης, το μοντέλο γίνεται πιο περίπλοκο, ιδιαίτερα όταν οι ρυθμίσεις είναι εξαρτημένες από την ακολουθία.
Χρόνοι ρύθμισης ακολουθίας-αποτίμησης (SDST)
Σε ένα κατάστημα ροής SDST, ο χρόνος εγκατάστασης σε μια μηχανή εξαρτάται από την εργασία που μόλις ολοκληρώθηκε και την επόμενη εργασία που θα επεξεργαστεί. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί από μια μήτρα S όπου το στοιχείο sij] είναι ο χρόνος εγκατάστασης όταν η εργασία i προηγείται της εργασίας [j. Το πρόβλημα βελτιστοποίησης γίνεται μια παραλλαγή του προβλήματος του ταξιδιώτη πωλητή (TSP) για κάθε μηχανή, με τον πρόσθετο περιορισμό της σταθερής τάξης εργασίας σε όλες τις μηχανές. Αυτό είναι NP-hard, και ακριβείς μέθοδοι μπορούν να λύσουν μόνο μικρές περιπτώσεις.
Μικτή ακέραιος γραμμικός προγραμματισμός (MILP) μοντέλα
Οι σκευές MILP για τον προγραμματισμό καταστήματος ροής με τις ρυθμίσεις χρησιμοποιούν δυαδικές μεταβλητές για να αντιπροσωπεύουν ακολουθίες εργασίας και συνεχείς μεταβλητές για την έναρξη και το τέλος χρόνους. Οι περιορισμοί επιβάλλουν ότι κάθε εργασία επεξεργάζεται μια φορά, ότι οι εργασίες επεξεργασίας μηχανών στην ίδια σειρά (κατάστημα ροής μεταστοιχείωσης), και ότι μια εγκατάσταση σε μια μηχανή συμβαίνει πριν από την έναρξη μιας εργασίας. Οι αντικειμενικές λειτουργίες συνήθως ελαχιστοποιούν makepan ή ολική αργοπορία. Οι εμπορικοί λύτες όπως η CPLEX ή η Gurobi μπορούν να χειριστούν μέτριας μεγέθους προβλήματα, αλλά για μεγάλες βιομηχανικές περιπτώσεις, είναι απαραίτητες ηγετικές προσεγγίσεις.
Βελτιστοποίηση Αλγόριθμων Λογιστική για την οργάνωση των καιρών
Δεδομένης της πολυπλοκότητας, οι ερευνητές και οι επαγγελματίες έχουν αναπτύξει πολυάριθμους αλγόριθμους ⁇ από την ακριβή έως την κατά προσέγγιση ⁇ για να λύσουν τον προγραμματισμό του καταστήματος ροής με τις ρυθμίσεις.
Επεκτάσεις Κανόνων Τζόνσον
Για το κατάστημα ροής δύο μηχανών χωρίς ρυθμίσεις, ο κανόνας του Johnson παρέχει μια βέλτιστη ακολουθία. Επεκτάσεις που ενσωματώνουν μικρούς χρόνους εγκατάστασης υπάρχουν, αλλά είναι περιορισμένες. Μια προσέγγιση αντιμετωπίζει τους χρόνους εγκατάστασης ως μέρος του χρόνου επεξεργασίας ή χρησιμοποιεί τροποποιημένους κανόνες κατάταξης. Για μεγαλύτερα καταστήματα ροής, ο κανόνας του Johnson σπάνια ισχύει άμεσα.
NEH Ηρωισμός με ⁇ Εξετάσεις
Η NEH είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές εποικοδομητικές μεθόδους για τον προγραμματισμό της ροής της ροής μεταστοιχείωσης. Ξεκινά με τη διαλογή των εργασιών κατά συνολικό χρόνο επεξεργασίας, στη συνέχεια εισάγει τις θέσεις εργασίας μία προς μία στην καλύτερη θέση. Για να λογοδοτήσουμε για τις ρυθμίσεις, το κόστος εισαγωγής υπολογίζεται χρησιμοποιώντας το συνολικό χρόνο (επεξεργασία + ρύθμιση) για κάθε μερική ακολουθία. Παραλλαγές της NEH που θεωρούν τις εξαρτημένες από την αλληλουχία ρυθμίσεις έχουν αποδειχθεί ότι παράγουν λύσεις υψηλής ποιότητας γρήγορα. Εξωτερικός πόρος: Neh ευρισκειστικό στη Βικιπαίδεια.
Μεταρευστική: Γενετικοί Αλγόριθμοι και Προσομοίωση της Ανοιξιάτικης Διάκρισης
Ένας γενετικός αλγόριθμος κωδικοποιεί τις ακολουθίες εργασίας ως χρωμοσώματα και χρησιμοποιεί crossover και τους φορείς της μετάλλαξης για να εξερευνήσει το χώρο λύσης. Η λειτουργία καταλληλότητας υπολογίζει το makepan συμπεριλαμβανομένων των χρόνων εγκατάστασης. Προσομοίωση ανόπτησης επαναλαμβανόμενα διαταράσσει την ακολουθία και δέχεται καλύτερες λύσεις, καθώς και μερικές χειρότερες λύσεις για να αποφύγει την τοπική optima. Η βελτιστοποίηση σμήνους σωματιδίων και αναζήτηση tabu είναι επίσης κοινές. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να χειριστούν εκατοντάδες θέσεις εργασίας και μηχανές και να παράγουν σχεδόν βέλτιστα προγράμματα σε εύλογο χρόνο.
Στρατηγικές για να ελαχιστοποιήσετε τις ώρες ρύθμισης
Πέρα από τη βελτιστοποίηση, η μείωση του χρόνου φυσικής εγκατάστασης είναι ένας ισχυρός μοχλός.
SMED (Μονόλεπτη ανταλλαγή στοιχείων)
Αναπτύσσεται από Shigeo Shingo για Toyota, SMED έχει ως στόχο να μειώσει τους χρόνους εγκατάστασης σε κάτω από δέκα λεπτά. Διακρίνεται μεταξύ [[LFT:0]] εσωτερική εγκατάσταση[ (διαμορφώνεται ενώ η μηχανή σταματά) και εξωτερική εγκατάσταση[] (που γίνεται ενώ η μηχανή εκτελείται). Η μέθοδος μετατρέπει τα εσωτερικά βήματα σε εξωτερικά, εξορθολογίζει τα υπόλοιπα βήματα, και τυποποιεί τις διαδικασίες. Οι εταιρείες έχουν αναφέρει μειώσεις εγκατάστασης κατά 50% ⁇ 90% χρησιμοποιώντας SMED. Περισσότερες πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στο SMED στη Βικιπαίδεια.
Ομαδοποίηση εργασίας και παραγωγή κυττάρων
Στην κυτταρική κατασκευή, οι μηχανές τοποθετούνται σε κύτταρα αφιερωμένα σε οικογένειες μερών. Μέσα σε ένα κελί, οι ρυθμίσεις μεταξύ των μελών της οικογένειας είναι ελάχιστες. Αυτή η προσέγγιση, σε συνδυασμό με τον προγραμματισμό που επεξεργάζεται ολόκληρες οικογένειες μαζί, μειώνει δραματικά το συνολικό χρόνο εγκατάστασης.
Αυτοματοποίηση και τυποποίηση
Αυτοματοποιημένοι μετατροπείς εργαλείων, γρήγορα-αλλαγής εξαρτήματα, και προγραμματιζόμενοι ελεγκτές μηχανών μειώνουν τη συμμετοχή του ανθρώπου και τη διάρκεια εγκατάστασης. Τυποποιημένες οδηγίες εργασίας και εκπαίδευση χειριστή εξασφαλίζουν τη συνέπεια.
Μελέτη περίπτωσης: Μείωση της ώρας εγκατάστασης σε έναν κατασκευαστή ανταλλακτικών αυτοκινήτων
Ένας προμηθευτής αυτοκινήτων εξαρτημάτων μηχανών λειτουργούσε ένα κατάστημα ροής με πέντε μηχανές CNC. Οι χρόνοι εγκατάστασης ήταν αλληλοεξαρτώμενοι, κατά μέσο όρο 25 λεπτά ανά μετάβαση. Η ανάλυση έδειξε ότι οι ρυθμίσεις αντιστοιχούσαν στο 35% του συνολικού χρόνου μετατόπισης. Η εταιρεία εφάρμοσε το SMED, μετατρέποντας το 60% των εσωτερικών βημάτων εγκατάστασης σε εξωτερικά (π.χ., προ-διαμορφωτικά εργαλεία, προ-ρύθμιση αντισταθμίσεων). Επίσης, ομαδοποίησε τις εργασίες κατά απαιτήσεις ποιότητας υλικού και εργαλείων. Ένας νέος προγραμματιστής με βάση το NEH ενσωμάτωσε τη μειωμένη μήτρα εγκατάστασης. Πάνω από έξι μήνες, μέσος χρόνος εγκατάστασης μειώθηκε σε 11 λεπτά, κάνει την αύξηση κατά 22%, και η έγκαιρη παράδοση βελτιώθηκε από 78% σε 96%. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε κατασκευάστηκε στις αρχές που περιγράφονται σε Μελέτη για τη βελτιστοποίηση της ροής SDST από Ribas et al..
Συμπέρασμα
Οι χρόνοι εγκατάστασης είναι καθοριστικός παράγοντας στη βελτιστοποίηση του προγραμματισμού των καταστημάτων ροής. Επηρεάζουν το makepan, το κόστος, τους χρόνους μολύβδου και την ικανοποίηση του πελάτη. Οι κατασκευαστές πρέπει πρώτα να μετρήσουν και να κατανοήσουν τα πρότυπα εγκατάστασης τους ⁇ ιδιαίτερα τις εξαρτήσεις αλληλουχίας ⁇ τότε εφαρμόζουν κατάλληλα μαθηματικά μοντέλα και αλγόριθμους βελτιστοποίησης για να προγραμματίσουν αποτελεσματικά. Σε συνδυασμό με τεχνικές φυσικής μείωσης όπως η SMED, η ομαδοποίηση, και η αυτοματοποίηση, οι εταιρείες μπορούν να επιτύχουν σημαντικά κέρδη στη διαπερατότητα και την ανταπόκριση. Η ενσωμάτωση δεδομένων χρόνου εγκατάστασης στα συστήματα σχεδιασμού παραγωγής δεν είναι προαιρετική· είναι ένα θεμέλιο για ανταγωνιστική κατασκευή σε περιβάλλοντα υψηλής έντασης.