Simulační nástroje: Klíč k efektivnímu procesnímu plánování výroby a logistiky

• Trendy
• Článek

Jak zajistit v počátečních fázích projektů efektivní evaluaci v plánovacích procesech? Mohou účinnosti simulačních modelů prospět pokročilé add-ony jako virtuální realita či nástroje umělé inteligence? A nakolik jsou pro řádné odhady, plánování procesů a lepší celkový přehled nutné simulace komplexních produkčních a logistických systémů? To vše přiblížil na konferenci Trends in Automotive Logistics (TAL) 2024 Tomáš Sauer, Global Competence Field Leader ve společnosti FORVIA HELLA.

Ačkoli to při formální konverzaci přizná málokdo, pro nemalou část z nás je „dream jobem“ nikoli práce, ale její simulace. Tímto postřehem začal Tomáš Sauer své vystoupení na konferenci TAL 2024. Jde sice o bonmot, ale k tématu Sauerovy přednášky se hodí skvěle. Manažer společnosti FORVIA HELLA se totiž může opřít o nástroj, který je určen právě k simulacím nejrůznějších modelů pracovních procesů.

Zrod FlexSim

K simulacím obecně bylo třeba přistoupit kvůli rostoucí komplexnosti logistiky, kdy již přestávaly stačit excelové tabulky a postupně je začaly nahrazovat dynamické nástroje. Takovou potřebu pociťovala i společnost FORVIA HELLA, která zvolila nástroj FlexSim. V roce 2013 zakoupila licence a o rok později vyvinula interní knihovny, v nichž mají uživatelé k dispozici objekty „k rychlému použití“. „Následně se simulace staly standardem v obou našich divizích, elektronické i světelné. Neměl by tedy vzniknout žádný nový projekt a neměla by být schválena žádná investice bez potvrzení simulací, že systém bude fungovat tak, jak jsme si představovali.

Náhled do aplikace FlexSim

Kolem roku 2020 jsme implementovali nástavbová řešení, poté jsme připojili nástroje procesního plánování, robotické simulace, abychom měli více technický background, a dále rozšíření o virtuální realitu či metody umělé inteligence,“ zrekapituloval Tomáš Sauer vývoj simulačního nástroje ve FORVIA HELLA. Dodal však, že hotovo rozhodně není a systém bude obohacován o další inovace. V současnosti poskytuje firemní tým nástroj FlexSim celosvětově více než padesáti uživatelům v rámci svých závodů. „Poskytujeme jim nejen podporu, to znamená pomoc s vývojem simulací, ale také různé koncepty tréninku, tedy veškerá školení od základního přes programování až po pokročilé školení,“ vysvětlil Tomáš. Důležitou součástí je vývoj metod, ke kterému slouží výše zmíněné knihovny, a pilotních projektů.

Montážní linka

O funkčnosti jakéhokoli řešení vždy nejlépe přesvědčí příklady z praxe. Jak tedy vypadá nasazení FlexSim v ostrém provozu? Simulace obvykle řeší několik zásadních věcí. Patří mezi ně čas cyklu, počet zařízení, potřeba bufferů, rozmístění operátorů, úzká místa, vliv NOK dílů a různé scénáře.

Tomáš Sauer představil jako referenci montážní linku anonymního klienta. „Na úvod nás zajímal časový cyklus, optimální počet strojních zařízení a scénáře ‚what if‘,“ řekl Sauer. Ke zjištění těchto hodnot využívá Sauerův tým vlastní nástroje a výpočty (například v případě scénářů „what if“ jde o zahrnutí předpokládaných časů nutných k opravě jednotlivých zařízení). Každá varianta se promítá do grafů a tabulek, a vzniká tak nová verze simulace. Výhodou je, že simulace vždy zohledňuje takzvané bezpečné minimum, a díky tomu šetří náklady za případné předimenzování projektů. V tomto konkrétním případě měla simulace podobu vizualizace chodu montážní linky s pohybem „živých“ operátorů kolem strojních zařízení. Nešlo tedy o plně automatizovaný provoz.

Nasazení v logistice

V případě simulace v logistice je vedle základního požadavku na plynulost logistických procesů kladen důraz na rozmístění zásobníků, rozložení a počet zdrojů, tedy řidičů a AGV vozidel, a přehled o skladovacích prostorách.

Dotčený příklad se týkal evropské továrny FORVIA HELLA, kde zadáním bylo zavedení AGV do stávajícího prostředí. „Dodavatel nám nabídl jako ideální řešení deset vozidel AGV. My jsme neměli jinou možnost, jak si to ověřit, než nasadit simulaci FlexSim, a vyšlo nám, že bude stačit vozidel pět. Takže už tady byla velká úspora,“ uvedl Sauer. V tomto předpokladu však nebyla zahrnuta celá mobilita v daném závodě. „Když jsme do toho zahrnuli veškerou dopravu a pohyb lidí v daném místě, zjistili jsme, že pět vozítek stačit nebude. Budou různě zablokována a nebudou stíhat vše odvážet. Přidávání vozítek nic neřešilo, protože jen přibývalo těch zablokovaných. Nakonec jsme se dostali do bodu, kdy nám simulace řekla, že ten koncept prostě nemůže fungovat,“ vylíčil Tomáš Sauer.

Simulace tedy jasně ukázala, že zavádění AGV do stávajícího prostředí s úzkými uličkami není dobrý nápad. Výsledkem bylo řešení sestávající z dopravníkových systémů zavěšených pod stropem, což byl koncept osvědčený jak simulací, tak následně v praxi.

---

Sledujte přednášku Tomáše Sauera na konferenci Trens in Automotive Logistics 2024:

---

Nástavbová řešení

Jak bylo zmíněno výše, Tomášův tým pracuje na dalších add-onech k simulačnímu nástroji FlexSim. Jedním z nich je virtuální realita. „Když to řeknu jednoduše, virtuální realita umožňuje nasadit si brýle a projít se simulací. My jsme si k tomu ale vyvinuli nástroje, které umožňují také interakci v simulaci, což může dobře sloužit jako trénink pro operátory,“ dodal Tomáš.

Dnešní doba si žádá téměř u každého IT produktu asistenci umělé inteligence a v tomto případě tomu není jinak. „Konkrétně FlexSim pracuje s metodou reinforcement learning, jde tedy o spouštění modelu, jeho učení se a aplikaci pomocí skriptu v Pythonu. Tady jsme zkoušeli optimalizace výrobních sekvencí a cest pro AGV vozidla,“ přiblížil autor prezentace. Spíše hudbou blízké budoucnosti je využití platformy Nvidia Omniverse, která umožňuje streamování 3D dat do simulačních softwarů. „Smysl vidím v budoucím propojení simulačních softwarů s nástroji sledujícími toky materiálů a robotickými simulacemi. Představme si dopravníkový systém, na konci dojede paleta, v tu chvíli se přepínám do robotického softwaru, kde mi jede reálná simulace trajektorie, reálná simulace cyklus času robota, a jakmile je paleta naložena na AGV nebo na vlak, přepínám zpátky do simulačního nástroje,“ uzavřel svou přednášku na konferenci TAL 2024 vizionářsky Tomáš Sauer.

Výhody simulací v plánovacích procesech jsou zjevné a zvětšují se spolu s rostoucí velikostí a nákladností projektů. Díky nim je možné plány korigovat, vylepšovat, ale třeba i zcela opustit, pokud simulace prokáže jejich neživotaschopnost. Firmám tak může ušetřit obrovské prostředky.

 

---

---

 

Sdílejte článek