Energetické fórum

Průmysl 4.0 („chytrá továrna“)

• Zvýšení produktivity výroby
• Zvýšení kvality
• Řešení naléhavých problémů v co nejkratším čase
• Systémy pro podporu rozhodování
• Snižování emisí při výrobě
• Vytvoření virtuální továrny

Každý z nás čeká ve frontě:

• v autě při dopravní zácpě
• v supermarketu u pokladny
• v rychlém občerstvení
• v bankách a na úřadech
• na to být obsloužen

Obecně se dá říci, že nikdo z nás v těchto frontách nečeká rád

Proč fronta vzniká? Odpověď je jednoduchá:

• Je zde více požadavků na servis (obsloužení), než je kapacita servisní služby (obsluhy)

Proč tomu tak je? Zde může být více příčin:

• Je zde málo volných kapacit
• Může být ekonomicky nemožné zaručit takovou úroveň servisních služeb aby nedošlo k čekání
• Může být nedostatek prostoru pro rozšíření služeb

Zde přichází dvě hlavní otázky:

• „Jak dlouho musí zákazník čekat?“
• „Kolik lidí (zboží) utváří frontu?“

Teorie front má za úkol odpovědět na tyto otázky pomocí detailní matematické analýzy

• Prvotní práci která se dá pokládat že spadá do teorie front napsal matematik Agner Krarup Erlang v roce 1909
• Největší rozmach pak teorie front zaznamenala v padesátých létech minulého století
• Teorie front má uplatnění v mnoha oblastech:
• Teorie pravděpodobnosti
• Operační výzkum
• Studium managementu
• Průmyslové inženýrství
• Výraz „zákazník“ neznamená nutně znamenat přítomnost lidského činitele. Můžeme mít na mysli letadlo čekající na přistávací dráze, nebo počítačový program čekající na spuštění, nebo výrobek čekající na další zpracování, … Dále se budeme držet pojmu „entita“.
• Výraz „obsluha“ znamená, že se jedná o operaci ve které musí entita zůstat určité množství času. Dále se budeme držet pojmu „server“.

Příklad problému z teorie front::

MATLAB – SIMULINK – SIMEVENTS

• Komerční software
• Jednoduchá implementace
• Přímé spojení s MATLABem

INHOUSE C++ IMPLEMENTACE

Vstupní a výstupní data:

• MS excel *.xls, *.xlsx
• Textový soubor *.txt
• Matlab *.mat

Výstupní grafy

• Obrázky v *.png, *.fig, *.tif, …

Animace

• Matlab visual studio

Ukázka simulace

Výrobní linka

• Entita je obrobek procházející více stupňovou operací
• Server je CNC obráběcí stroj

• Šest stupňů se čtyřmi paralelními servery
• Sedm FIFO omezených front
• Servisní vzor po skupinách (4 entity zároveň)
• Deterministický příchod entit
• Deterministické servisní časy
• Omezený počet entit v čase
• Simulace bez a se servisní údržbou

Případ 1

• Celkový počet entit 1000
• Čas simulace 20 hodin
• Kapacita front [50 24 60 32 68 24 32]
• Terminály mezi servery a frontou
• Servisní časy [500 400 600 500 600 500 s]
• Čas výstupu entit na konci procesu [50 s]

• Každá výrobní linka může být simulována s větším nebo menším zjednodušením
• Model může počítat s více různými entitami zároveň při využití atributů
• Model může být jednoduše rozšířen o využití náhodnosti pomocí různých rozdělení pravděpodobnosti

Závěry

• Simulace založená na teorie front může optimalizovat aktuální výrobní situaci
• Umožní nacházení úzkých míst ve výrobním řetězu
• Může optimálně plánovat odstávky serverů
• Zvýšit produktivitu (redukovat CO2 emise)
• Může ukázat, co se stane když server má poruchu, délka fronty je limitována, nové servery jsou přidány nebo odstraněny, …
• Simulace může vycvičit operátory strojů jak by měli reagovat v případě nestandardní nebo poruchové situace
• Může napomoct při návrhu nové výrobní linky
• Průmysl 4.0

Reference

Kontakt