Metody i modele optymalizacji produkcji z wykorzystaniem
Transkrypt
Metody i modele optymalizacji produkcji z wykorzystaniem
Wojciech Wojciechowicz Instytut Informatyki, Politechnika Poznańska Stypendysta projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki Metody i modele optymalizacji produkcji z wykorzystaniem algorytmów szeregowania zadań w systemach przepływowych Głównym celem pracy doktorskiej jest opracowanie metod i modeli optymalizacji produkcji w oparciu o algorytmy szeregowania zadań w systemach przepływowych (ang. flow-line production systems). Praca ta jest inspirowana realnymi problemami sterowania wielowariantową produkcją masową, w szczególności produkcją samochodów osobowych. Autor rozprawy skupia się na analizie systemów produkcyjnych oraz proponuje własne algorytmy i modele mogące zwiększyć efektywność systemów produkcyjnych. Szczególny nacisk jest położony na opracowanie algorytmów sterujących automatyką przemysłową (linie produkcyjne, bufory, stacje montażowe) które to zwiększyłyby wydajność i efektywność obecnych systemów produkcyjnych. Przemysł motoryzacyjny jest kluczową gałęzią dzisiejszej gospodarki nie tylko Polski, ale także całej Unii Europejskiej. Odpowiada on za ok 10% produkcji przemysłowej i ok 5% PKB Polski. Ok 12 milionów obywateli UE jest zatrudnionych właśnie w branży „automotive”. Ponadto przemysł ten jest silnym motorem napędzającym inne sektory gospodarki – np. stalowy, tekstylny czy ICT. Z drugiej zaś strony, przemysł ten jest szczególnie podatny na zmiany w sytuacji ekonomicznej. I tak, obecna recesja gospodarcza bardzo widocznie i negatywnie wpływa na sytuacje branży, w szczególności produkcję nowych samochodów osobowych. Rynek ten zmniejszył się w roku 2012 o 8% - i jest to piąty rok recesji z rzędu. Ponadto, jest to także największy spadek od prawie 20. lat. Sytuacja ta jest szczególnie istotna z perspektywy województwa wielkopolskiego – gdyż jest to region, gdzie szczególnie istotną rolę w gospodarce lokalnej odgrywa sektor motoryzacyjny. To tutaj zlokalizowane są duże zakłady produkcyjne (np. VW Poznań, Solaris Bus&Coach), a przemysł ten ma istotny udział w PKB i WDB regionu. Wg. raportu DGA i Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego PBS branża ta stanowi podstawy gospodarcze wielkopolski. Firma MAN jest największym eksporterem autobusów w Polsce, zakład Volkswagen Poznań (VWP) jest za to największym pracodawcą w regionie. Sama firma VWP zatrudnia ponad 6 100 osób; dodatkowo w samym swarzędzkim parku dostawców funkcjonuje 10 firm produkujących komponenty na potrzeby tej fabryki, zatrudniając około 500 osób. Łańcuch dostawców na terenie wielkopolski jest oczywiście zdecydowanie większy. Optymalizacja procesu produkcyjnego jest szansą na zwiększenie rentowności produkcji. Zakłady produkcyjne coraz częściej stosują politykę Just in Time. Polega ona na redukcji zapasów w całym procesie produkcyjnym do minimum. Ciekawym rozwinięciem JiT jest polityka Just in Sequence (JiS), gdzie nie tylko dostarczamy minimalny konieczny wolumin półproduktów, ale także są one ustawione w odpowiedniej kolejności. Obecnie obserwuje się bardzo duże zainteresowanie branż produkcyjnych tą polityką. Wśród znaczących korzyści gospodarczych które ona dostarcza wymienić należy: • zwiększenie efektywności i wydajności linii produkcyjnych, • redukcja buforów koniecznych do utrzymania ciągłości produkcji, • redukcja środków kapitału zamrożonego w niezbędnych zapasach (w tym półproduktów na liniach produkcyjnych - tzw. „work in progress” i komponentów składowanych na magazynach), • redukcja zapasów (w tym zapasów bezpieczeństwa) w całym łańcuchu dostaw, • zwiększenie ROA (Return On Assets) przedsiębiorstwa bez degradacji jakości, elastyczności czy efektywności produkcji, Jednakże wdrożenie polityki Just in Time, a tym bardziej Just in Sequence nie jest zagadnieniem trywialnym. Główną trudnością (w szczególności w implementacji polityki JiS) jest wymóg wysokiej jakości (tutaj - stabilnej) sekwencji produkcji – tak, aby można było z wyprzedzeniem ustawić podzespoły w odpowiedniej kolejności. Jest to jednak trudno osiągalne, gdyż w procesie produkcyjnym sekwencja ulega zaburzeniom – zarówno deterministycznym jak i niedeterministycznym, a problem resekwencjonowania jest trudny obliczeniowo (T. Kis, 2004). Ponadto optymalna dla jednego działu sekwencja często bywa niewłaściwa dla pozostałych działów. Rozwiązania algorytmiczne będące przedmiotem tej rozprawy pozwolą na zwiększenie wydajności i elastyczności produkcji bez konieczności zmiany infrastruktury w zakładach produkcyjnych. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego