Na sliki 2.8 z blokovno shemo prikazan primer uporabe simulacijskega modela je povzet iz vira [28] in je oblikovan z namenom analize delovanja montažne linije podjetja, ki se ukvarja z izdelavo ter montažo pohištva in industrijskih lesnih izdelkov. Glavne komponente omenjenega modela so [28]:
- nadzorovani vhodni podatki:
- število izdelkov, n
- število delovnih postaj, w - verjetnostni vhodni podatki:
- čas premikanja materiala od predhodne delovne postaje do trenutne, at
- čas čakanja izdelka na izvedbo procesa na trenutni delovni postaji, bt
- čas izvajanja procesa za izdelek na trenutni delovni postaji, c
Teoretične osnove in pregled literature
- osrednji model za izračun časa izvajanja procesa za n število izdelkov - izhodni parametri:
- celoten čas prisotnosti n izdelkov na delovni postaji, tw
- celoten čas prisotnosti n izdelkov v montažnem sistemu, ts
- obratovalne karakteristike (stanje montažnega sistema po eni uri delovanja, povprečni čas čakanja na izvajanje operacije, celotni čas prisotnosti n izdelkov na montažni liniji) V primeru iz slike 2.8 je glede na velikost izdelkov in zmožnost posamezne delovne postaje število izdelkov, ki vstopijo na montažno linijo, omejeno s številom n. To število v danem času ne sme biti preseženo in je zato poleg števila delovnih postaj nadzorovan vhodni parameter simulacijskega modela. Verjetnostni vhodni časi at, bt, ct in dt so definirani na podlagi zbranih podatkov dejanskega sistema in njihove analize. Po oblikovanju okvirnega simulacijskega modela z definiranimi vhodi in izhodi je za izvajanje simulacij modeliranih materialnih tokov potrebno modelu v pravilnem zaporedju dodati še logične ukaze [28].
Količina detajlov, ki jih je potrebno vključiti v model, je odvisna od namena, za katerega se model razvija in mejnih prispevkov dodatnega detajla. Simulacijski model, ki se na primer razvije z namenom določitve triletnega strateškega načrta podjetja, ni potrebno, da vključuje zelo podrobno definirane proizvodne urnike na vseh strojih. Po drugi strani pa mora model, ki je oblikovan za vrednotenje alternativnih proizvodnih urnikov za izpolnitev mesečne kvote, vsebovati podroben opis procesov vključujoč čase na vseh strojih za vse izdelke [27].
Potek proizvodnega procesa je zapleten sistem, na katerega vplivajo številni faktorji in interakcije med njimi. Simulacijski model je podprt z ustrezno logiko in kontrolno strategijo, da se preko simulacije lahko virtualno prikaže potek modeliranega procesa ali možne variante izvajanja procesa. Obstaja kar nekaj računalniških orodij oziroma programske opreme za oblikovanje simulacijskih modelov proizvodnih linij. Med najbolj uporabljenimi so Tecnomatix Plant Simulation, Delmia in Arena® Simulation Software [15, 25, 28].
Vključevanje računalniških rešitev kot je simulacijski model v proizvodni inženiring pripomore k zmanjšanju tveganja za napake med implementiranjem večjih sprememb obstoječega proizvodnega sistema (npr. moderniziranje proizvodnih linij). Posledično se lahko občutno zmanjšajo stroški in skrajšajo časi načrtovanja in poseganja v obstoječ sistem.
Z rešitvami, ki so podkrepljene s simulacijskim modelom podjetje torej učinkoviteje izbira proizvodne strategije. Simulacijski modeli prikazujejo lastnosti in omejitve preučevanih sistemov kot tudi obnašanje sistemov oziroma način izvajanja procesov v specifičnih pogojih. Običajno se uporabljajo, ko je nemogoče ali zelo težko razviti analitično rešitev obravnavanega problema, kar se pojavi v primeru analiziranja dinamičnega obnašanja proizvodnih sistemov in procesov [25].
Pri gradnji modela je potrebno stremeti k temu, da se oblikuje čim bolj enostaven model, ki čim bolj natančno popisuje aktivnost modeliranega objekta. Sklene se veliko kompromisov in poenostavitev, saj se z večanjem natančnosti modela veča njegova kompleksnost [3]. Če se v model vključi preveč podrobnosti opazovanega sistema, je opredelitev vpliva ključnih spremenljivk otežena. Iz tega razloga modeliranje od oblikovalca zahteva ustrezno znanje o modeliranem objektu in dobro poznavanje uporabljenega računalniškega programa. Po izdelavi modela se izvede simulacija, da se analizira točno določene elemente sistema ali procesa [25].
Teoretične osnove in pregled literature
2.6 Računalniška simulacija
Preučevanje pojavov in procesov je povezano z vrsto aktivnosti začenši s praktičnimi aktivnostmi v obliki opazovanja preučevanega subjekta in vplivnih dejavnikov ter z zaključkom v obliki teoretične analize [25]. V industriji 4.0, kjer je v ospredju uporaba informacijsko-komunikacijske tehnologije, se vse več industrijskih sistemov in procesov preučuje z aktivnostmi vezanimi na virtualno okolje. Omenjene aktivnosti s skupno besedo imenujemo računalniška simulacija.
Simulacija se lahko izvede tudi brez uporabe računalnika (na fizičnih modelih) vendar je to zelo zamuden način pridobivanja zadovoljive rešitve in obravnavan problem v tem času lahko že spremeni lastnosti. Večina simulacij je zato računalniških. Izbere se ustrezna programska oprema, da modeliranje, izvajanje simulacijskega procesa ter analiza podatkov potekajo hitreje, enostavneje ter učinkoviteje [3, 27].
Vir [25] računalniško simulacijo pojasnjuje kot učinkovito raziskovalno metodo, ki s pomočjo ustrezne programske opreme v virtualnem okolju z uporabo simulacijskega modela približno ponazarja delovanje preučevanega sistema. Sestavljajo jo sledeče aktivnosti [25]:
- opredelitev problema,
- izdelava simulacijskega modela, - oblikovanje programa za računalnik, - preverjanje primernosti modela,
- načrtovanje simulacijskih eksperimentov,
- izvajanje simulacijskega procesa in analiziranje rezultatov.
Naštete aktivnosti so med seboj tesno povezane. Na primer, če se pri vrednotenju in analiziranju rezultatov simulacije pokaže potreba po spremembi modela, se je potrebno vrniti na začetne aktivnosti in jih dopolniti. Po zaključku določene aktivnosti torej ni nujno, da se ta aktivnost delno ali v celoti ne ponovi v nadaljevanju raziskovanja, kar je razvidno tudi iz slike 2.9. Pri izvajanju vseh aktivnosti se je potrebno zavedati raziskovalnega cilja simulacije, da se izbere čim bolj enostavna pot do izpolnitve cilja. Na sliki 2.9 so prikazani posamezni koraki, ki se odvijajo znotraj prej naštetih šestih aktivnosti računalniške simulacije. Prva aktivnost, tj. opredelitev problema je dodatno razmejena na tri korake, v katerih se formulira problem, našteje omejitve in razmisli o smiselnosti uporabe simulacije za reševanje problema. V naslednjih podpoglavjih, v katerih so podrobneje opisane posamezne aktivnosti računalniške simulacije, so vključeni tudi opisi korakov, ki so za pridobitev ustreznih rezultatov pri raziskovanju ključni in si sledijo v takšnem zaporedju kot je predstavljen na sliki 2.9 [27].
Teoretične osnove in pregled literature