시작 및 종료 생산 시뮬레이션

Production Support 56 에서는 프로세스 개선 및 제조 시뮬레이션 을 전문으로 합니다.. 우리는 많은 생산 라인을 모델링했으며 일반적으로 라인이 속도를 낼 때 상대적으로 효율적이라는 것을 발견했습니다. 개선할 수 있는 보다 유익한 기회는 정상적인 운영 밖에서, 일이 잘못되거나 라인 변경이 필요할 때 발견됩니다. 개선을 위해 자주 간과되는 영역은 생산 라인의 시작 및 종료입니다. 이것은 하루 또는 캠페인이 시작되는 기간으로, 기계가 켜지고 재료가 라인을 채우기 시작한 다음 그 반대의 경우 종료됩니다. 이 기간 동안 회선이 최고 속도로 가동될 수 없기 때문에 회선이 정상 작동 중만큼 효율적일 수 없습니다. 이러한 비효율적인 기간은 몇 분, 몇 시간 또는 며칠 동안 지속될 수 있습니다. 제조업체는 종종 과잉 생산을 초래하는 배치 크기와 캠페인 기간을 늘려 이를 보상합니다.

생산 시뮬레이션을 위한 초기 모델 고려 사항

항상 그렇듯이 모델을 시작하기 전에 모델이 대답하려는 질문을 정의해야 합니다. 정상 작동에만 관심이 있는 경우(예상대로 작동하고 회선이 정상 속도일 때) 시작에 대해 걱정하는 데 시간을 낭비하지 마십시오. 이전 기사 에서 좋은 모범 질문을 정의하는 방법에 대해 논의한 적이 있습니다.. 대부분의 시뮬레이션 소프트웨어에는 모델 시작 중에 생성된 데이터가 무시되는 워밍업 기간이 있습니다. 기동 데이터가 정상 운전 데이터를 왜곡하는 것을 방지하기 위함입니다. 이것은 생산 라인의 두 단계이기 때문에 정확합니다. 정상 작동에만 관심이 있는 경우 모델 종료 중에 생성된 데이터도 무시되는지 확인해야 합니다. 이는 전체 흐름에 있을 때 모델을 갑자기 중지함으로써 쉽게 달성되는 경우가 많습니다. 우리는 모델링을 위해 Simul8 시뮬레이션 소프트웨어를 사용합니다. 여기에는 워밍업 기간 기능이 내장되어 있지만 응용 프로그램에 따라 일반적으로 개별 단계에서 데이터를 수집하도록 모델을 프로그래밍합니다.

저는 종종 정상 작동을 모델의 정상 상태라고 합니다. 여기서는 모델의 입력과 출력이 일치하고 라인 로딩과 수행 중인 작업이 상대적으로 일정합니다. 이 정의는 시동에서 안정 상태로 그리고 종료 단계로의 전환을 정의하는 데 도움이 됩니다.

설상가상으로 스타트업에는 콜드와 웜의 두 가지 유형이 있습니다. 콜드 스타트업은 장비 가 완전히 꺼져 있고 작동하기 위해 일련의 활동이 필요한 경우입니다. 예를 들어 용광로를 실온에서 작동 온도로 전환하는 경우 이를 달성하기 위해 일련의 복잡하고 시간이 많이 소요되는 활동이 있습니다. . 웜 스타트업은 장비 가 유휴 상태에 있고 작동하기 위해 약간의 활동이 필요한 경우입니다. 예를 들어 나선형 냉동기는 올바른 온도에 있을 수 있으며 컨베이어 시작만 하면 됩니다. 모델의 경우 올바른 정보를 수집하기 위해 어떤 유형의 스타트업을 시뮬레이션하고 있는지 알아야 합니다.

시작 및 종료가 모델의 목적에 상당한 영향을 미칠 수 있다고 생각한다면 프로젝트 범위를 확장하는 데 추가 시간을 할애할 가치가 있습니다. 즉, 생산 캠페인의 시작과 끝을 정확하게 모델링하고 각각의 개별 단계에 대한 데이터를 수집하도록 소프트웨어를 프로그래밍해야 합니다. 두 번째로 고려해야 할 사항은 어떤 매개변수가 가장 중요하고 모델 결과에 영향을 미칠 것인가입니다.

생산 시작 및 종료 관련 요인

모델 또는 프로세스 개선 프로젝트를 위한 데이터 수집을 계획할 때 잘 알려진 4M 및 1E, 사람, 기계, 재료, 방법 및 환경을 구성하는 5가지 주요 요소를 고려합니다. 각 요소를 고려하고 모델에 영향을 미치고 질문에 답하는 데 중요한 핵심 수단을 식별하는 것이 중요합니다.

생산 시뮬레이션 레버

환경: 제조 공정은 일반적으로 빛, 온도, 습도 및 공기 흐름과 같은 중요한 환경 요인이 제어되는 실내에서 수행됩니다. 그러나 특히 모델링하는 프로세스가 실외인 경우 고려할 가치가 있지만 대부분의 모델링 프로젝트에서는 무시해도 됩니다.

노동(남자): 여기서 중요한 데이터는 교대 패턴, 휴식 시간, 인력 수준 및 기술입니다. 종종 생산 캠페인의 시작과 끝에서 장비와 자재를 관리하는 핵심 인력이 있을 것입니다.

기계: 일부 기계는 예열 기간(예: 냉동고 또는 튀김기)이 필요하거나 보정 또는 설정이 필요합니다. 캠페인이 끝나면 장비를 안전하게 보관하거나 청소해야 할 수 있습니다. 이들은 그 자체로 활동이며 전문 기술이 필요할 수 있지만 캠페인 시작 또는 종료 시 한 번만 발생합니다.

재료: 일부 재료는 반완성 상태로 남아 있을 수 있습니다. 이들은 일반적으로 부패하지 않는 별개의 부품(예: 자동차 엔진)이며, 생산 교대가 끝나면 현재 활동이 완료되고 부품은 다음 날까지 라인에서 대기할 수 있습니다. 다른 자료는 특히 자료가 귀중하거나 위험한 경우 하루가 끝날 때 특별 보관이 필요할 수 있습니다. 일부 재료(예: 식품)는 부패하기 쉬우므로 생산 교대 종료 시 라인을 비우고 청소할 수 있습니다.

방법: 이 방법은 라인을 시작하고 종료하는 데 필요한 주기 시간과 기술을 정의합니다. 방법(또는 캠페인 철학)은 캠페인 시작 중에 부분 완제품 재료(진행 중인 작업, WIP)의 축적을 요구할 수 있으며 캠페인 종료 시 해당 WIP가 소진되거나 WIP가 중단될 수 있습니다. 캠페인이 끝날 때 저장되고 다음 캠페인이 시작될 때 다시 가져옵니다. WIP를 전술적으로 사용하면 시작 속도를 높이고 라인의 원활한 운영을 보장할 수 있습니다.

스타트업 및 셧다운에 대한 실제 사례 연구

우리는 최근 용융 및 주조 공정을 모델링했습니다. 여기에서 가공된 주조 조각과 제거된 재료는 용융 공정으로 반환됩니다. 그들은 2주간의 캠페인(도가니의 서비스 수명)을 실행했으며 장비를 온도까지 올리는 데 약 하루가 걸렸고 마지막에 장비를 냉각하고 청소하는 데 약 8시간이 걸렸습니다.

종자 재료

용융 재료는 90% 새 재료와 가공에서 회수한 10% 시드 재료로 구성되었습니다. 삶을 흥미롭게 만들기 위해 가공된 재료는 생산 시작 60시간이 지나야 생성되었으며 매우 독성이 강했습니다. 따라서 초기 용융물의 경우 각 용융물을 시딩하기 위해 회수된 재료의 스톡이 필요했습니다. 일단 주조 부품이 기계 가공 준비가 되면 생산 라인에서 각 후속 용융물을 시딩하기에 충분한 회수 재료를 생성하고 정상 상태가 달성되었습니다. 마지막 주조 공정은 캠페인 시작 10일 후에 진행되었으며, 그 후 상당한 양의 회수된 재료가 생성되었지만 소비되지는 않았습니다. 그래프는 저장고에서 회수된 유독성 물질의 양을 보여주며 생산의 3단계가 있는 욕조와 같은 곡선을 가지고 있습니다.

생산 시뮬레이션 사례 연구 결과

이 모델을 통해 프로세스 이해 관계자와 협력하여 보유하고 있는 유독성 회수 물질의 양을 최소화하고 다음 캠페인을 시작하기에 충분한 재고가 있는지 확인할 수 있었습니다.

시작 및 종료

이 작업의 흥미로운 특징 중 하나는 생산 캠페인을 시작하는 데 필요한 많은 활동이 있다는 것입니다. 모델링을 통해 다양한 시작 일정을 평가할 수 있었습니다. 우리는 다음 캠페인을 위해 용광로를 준비하기 위해 캠페인이 끝날 때 충분한 자유 노동력이 있음을 발견했습니다. 여기에는 비우기, 냉각, 벗기기, 재건 및 설정이 포함됩니다. 또한 첫 번째 용융 및 주조 활동이 수행되면서 다음 캠페인이 시작될 때 가공 장비를 준비할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 접근 방식은 SMED(Single Minute Exchange of Dies) 방법론과 유사했습니다(이에 대해서는 이후 기사에서 논의하기를 바랍니다).

이러한 시작 및 종료 활동의 최적화는 비용 지출 없이 초과 근무의 필요성을 크게 줄이고 지연을 최소화하며 공장의 용량을 늘렸습니다.

요약: 효과적인 생산 시뮬레이션

우리는 제조 시뮬레이션이 프로세스 개선 및 운영 설계를 지원하는 훌륭한 도구라는 것을 알게 되었습니다. 좋은 모델을 만드는 열쇠는 목표와 레버를 통합하는 단일 질문에 기반을 두는 것입니다. 예를 들어, ‘교대 패턴을 최적화하여 라인의 처리량을 높일 수 있습니까?’. 모델을 계획할 때 시작 및 중단이 목표에 영향을 미치는지 여부를 고려해야 하며, 그렇다면 핵심 요소는 무엇인지 고려해야 합니다. 시작 및 종료를 통합하는 경우 모델이 각 개별 단계에 대해 개별적으로 데이터를 수집하는지 확인해야 합니다.

시작 및 종료를 통합하는 모델을 사용하면 인건비, 재료 및 에너지 측면에서 전체 운영 비용을 결정할 수 있습니다. 그런 다음 다양한 시나리오를 실행하여 웜 스타트업과 정상 작동 간의 균형을 최적화할 수 있습니다. 이것은 특히 냉동고와 같은 에너지 집약적인 장비와 관련이 있습니다. 시작 시간을 불리하게 늘리지 않으면서 더 높은 온도에서 생산 캠페인 사이에 장비를 유휴 상태로 두는 것이 좋습니다.

정상적인 작업 외부에서 더 큰 영향이 달성될 수 있으며 이를 모델링하지 않으면 절대 알 수 없습니다.

관련 생산 시뮬레이션 콘텐츠

생산 시뮬레이션에 대해 자세히 알아보려면 SCDA에 대한 저의 이전 간행물을 확인하십시오.

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