Автомобільна складальна лінія Жива модель

Ви ведете одну зміну на ділянці лінії остаточного складання автомобілів: п'ять станцій послідовно з невеликими буферними лініями між ними. Кожна зупинка відлунює вгору й вниз по лінії, кожен дефект або усувають на станції, або він іде далі, а зміна має виконати план виробництва.

Чого ви навчитеся

Симулятор

Час 0 хв
OEE 0,0% · Випуск до плану 100,0% · Незавершене виробництво 13 · Дефекти, що пройшли далі 0 · S1 Працює, S2 Працює, S3 Працює, S4 Працює, S5 ПрацюєS1▶S2▶S3 ★▶S4▶S5▶3/33/31/31/3⚙ Пропускна здатність 50,0 · Темп щодо такту 100% · Час виконання на лінії 16 хвOEE 0,0 % = доступність 100,0 × продуктивність 0,0 × якість 100,0📋 0 / 0 (100,0%) · ⚑ 0🔧 Одиниць у черзі на ремонт 0 · ⚠ Дефекти, що пройшли далі 0
  • Працює
  • Голодує (немає одиниці)
  • Заблоковано (немає місця далі)
  • У поломці
  • Зупинка андона
  • Одиниця в буферній лінії

Керування

Відсоток номінальної швидкості. Швидші цикли збільшують випуск — і частоту поломок та дефектів.

Скільки одиниць вміщує кожна лінія між станціями. Більше — краще розв'язує зупинки, але збільшує незавершене виробництво.

Кожен технік ремонтує одну станцію; спершу обслуговується вузьке місце, другий технік пришвидшує ремонт.

Оператори зупиняють свою станцію, щоб виправити дефект на місці. Це коштує часу роботи — зокрема й зупинки через відхилення, що виявилися нічим, — але не дає дефектам іти далі.

Бригада з трьох людей протягом години ремонтує одиниці, виявлені на кінцевому тесті, щоб їх можна було відвантажити.

Показники

OEE
0,0%
критично
Випуск до плану
100,0%
норма
Дефекти, що пройшли далі
0
норма
Незавершене виробництво
13
норма
Доступність100,0 %
Продуктивність0,0 %
Рівень якості100,0 %
Темп щодо такту100 %
Пропускна здатність50,0 JPH
Одиниць попереду (+) / позаду (−) плану0
Час виконання на лінії16 min
Одиниць у черзі на ремонт0
Людино-години на одиницю0,00 h
Станції в поломці0
Простій вузького місця (голодування чи блокування)0,0 %

Тренд

OEE: — %100,00,0

Кризові сценарії

Рівень 1 · Захистіть вузьке місце від зупинки попереду

План: 50 одиниць на годину для чотиригодинної піврозмінки. Станція 3 — вузьке місце лінії, а на зміні лише один технік з обслуговування. Служба обслуговування повідомляє, що зношену деталь на станції 2 — прямо перед вузьким місцем — потрібно замінити на 35-й хвилині: робота на 40 хвилин для одного техніка.

  • Випуск ≥ 101 % плану наприкінці піврозмінки
  • Вузьке місце простоює ≤ 7 % часу
  • Середній незавершений виробіток ≤ 18 одиниць

Рівень 2 · Відхилення якості на станції оздоблення

План: 52 одиниці на годину для чотиригодинної піврозмінки, а десять одиниць з минулої зміни ще чекають у ремонтній зоні. Через двадцять хвилин на станції 4 з'являється проблема з кріпленням: приблизно кожна восьма одиниця виходить з дефектом. Кінцевий тест виявляє більшість із них — але не всі.

  • Не більше 1 дефекту потрапляє до клієнта
  • Випуск ≥ 104 % плану наприкінці (відремонтовані одиниці із заділу враховуються)
  • Не більше 3 одиниць залишається в зоні ремонту
  • Середній незавершений виробіток ≤ 16 одиниць

Рівень 3 · Стрибок попиту

Лінія працювала на 80 % швидкості за плану 47 одиниць на годину. Через двадцять хвилин піврозмінки відділ продажів підвищує план до 56 одиниць на годину — такт скорочується з приблизно 1,28 до 1,07 хвилини, і вузьке місце не встигає на 80 %. Понаднормові заборонені.

  • Випуск ≥ 102 % плану через дві години
  • Випуск ≥ 103 % плану наприкінці піврозмінки
  • Не більше 1 дефекту доходить до клієнта
  • Середнє незавершене виробництво ≤ 20 одиниць

Основа — модель за цифрами

Кожне співвідношення, яке використовує симулятор, із джерелом. Константи, позначені як припущення, — ілюстративні калібрування.

OEE перемножує доступність, продуктивність і якість, виміряні на вузькому місці; він дорівнює ідеальний час циклу × придатні одиниці ÷ запланований час.
OEE = A × P × Q; A = (T_plan − T_stop)/T_plan, P = CT_ideal · N_bn / (T_plan − T_stop), Q = N_first-pass / N_out; OEE = CT_ideal · N_good / T_plan when N_bn = N_out[1][2]Добуток дорівнює ідеальному часу циклу × придатні одиниці ÷ запланований час лише доти, доки випуск вузького місця дорівнює випуску лінії; одиниці, що ще між станцією 3 і кінцем лінії, дають невелику різницю.
Станція передає одиницю далі, лише якщо в наступному буфері є місце (інакше вона заблокована), і починає роботу, лише якщо в попередньому буфері є одиниця (інакше вона голодує).
station i: cycle = c_i / v; moves on iff buffer_i < K (else blocked); starts iff buffer_{i−1} > 0 (else starved)[3][4]
Лінія ніколи не може працювати швидше за свою найповільнішу станцію; такт — це доступний час, поділений на попит.
r_line ≤ r_b = v / max_i c_i; takt = available time / demand = 60 / plan [min/unit][5][7]
Швидкісне навантаження: втрати, зумовлені швидкістю, ростуть необмежено, коли лінія наближається до межі своїх можливостей обладнання й операторів (105 % номінальної швидкості).
σ_n(v) = ((1.05 − 0.85) / (1.05 − v))^n (σ = 1 at 85 %; σ_1: 2× at 95 %, 4× at 100 %; σ_2: 4× at 95 %, 16× at 100 %)Припущення: часи циклу, часи відмов і ремонтів, частоти дефектів і хибних зупинок, закон швидкісного навантаження та розміри бригад — ілюстративні значення, а не дані реального заводу.
Станції ламаються лише під час роботи, тим частіше, чим ближче лінія працює до межі; час ремонту скорочується, коли долучається другий технік.
P(fail in Δt) = 1 − exp(−λ_i · t_work), λ_i = σ_1(v) / MTBF_i; repair work ~ Erlang-3(mean MTTR_i), done at rate 1 + 0.6·(n−1), n ≤ 2[4][1]Припущення: часи циклу, часи відмов і ремонтів, частоти дефектів і хибних зупинок, закон швидкісного навантаження та розміри бригад — ілюстративні значення, а не дані реального заводу.
Дефектів стає ще різкіше більше зі зростанням швидкості, ніж поломок. З андоном більшість дефектів виявляють і виправляють на станції ціною коротких зупинок (частина з них — хибні тривоги); без нього кінцевий тест виявляє частину, а решта потрапляє далі.
p_i = p0_i · σ_2(v) (+0.12 excursion at S4); andon: detect 90 %, stop 1.5 min, fix; false stops 0.3 % · σ_2(v) per unit and station; end-of-line test catches 70 %[7][1]Припущення: часи циклу, часи відмов і ремонтів, частоти дефектів і хибних зупинок, закон швидкісного навантаження та розміри бригад — ілюстративні значення, а не дані реального заводу.
Закон Літтла: середній час проходження лінією дорівнює незавершеному виробництву, поділеному на пропускну здатність.
lead time W = WIP / throughput (L = λW)[6][5]
Інші експлуатаційні сталі, які використовує модель.
cycle c = 0.62/0.64/0.90/0.75/0.72 min at rated speed (S3 = bottleneck) · MTBF 120/100/200/110/150 min of work, MTTR 4/4/3/4/3 min at 85 % speed · S2 part replacement 40 technician-min · p0 = 0.15/0.15/0.2/0.2/0.05 % per unit · excursion contained after 3 andon pulls or 15 units caught at test · rework 4 min/unit, team of 3 for 1 h per call · 40 line operators · moving averages over 30 minПрипущення: часи циклу, часи відмов і ремонтів, частоти дефектів і хибних зупинок, закон швидкісного навантаження та розміри бригад — ілюстративні значення, а не дані реального заводу.

Випадковість: генератор mulberry32 із зерном; використані розподіли — рівномірний, експоненційний (обернена CDF), нормальний (Бокса–Мюллера), Пуассона (Кнут). Зерно показано, і ним можна ділитися.

Джерела

  1. S. Nakajima — Introduction to TPM: Total Productive Maintenance (OEE = availability × performance × quality; six big losses) — Productivity Press, 1988
  2. ISO 22400-2:2014 — Automation systems and integration — KPIs for manufacturing operations management — Part 2: Definitions and descriptions (availability, effectiveness, quality ratio, OEE index) — ISO, 2014
  3. J. A. Buzacott, J. G. Shanthikumar — Stochastic Models of Manufacturing Systems (flow lines with finite buffers, blocking, starvation) — Prentice Hall, 1993
  4. Y. Dallery, S. B. Gershwin — Manufacturing flow line systems: a review of models and analytical results (operation-dependent failures, blocking after service) — Queueing Systems 12, 1992
  5. W. J. Hopp, M. L. Spearman — Factory Physics, 3rd ed. (bottleneck rate, variability buffering, Little’s law) — Waveland Press, 2011
  6. J. D. C. Little — A Proof for the Queuing Formula L = λW — Operations Research 9(3), 1961
  7. T. Ohno — Toyota Production System: Beyond Large-Scale Production (jidoka, stopping the line on abnormalities, takt) — Productivity Press, 1988

Хто цим займається професійно

Навчальна модель — не для оперативних рішень. Реальні об’єкти калібрують кожну константу під власне обладнання та дані.