Tuotantosuunnitelman optimointi numeerisella simuloinnilla

Diplomityön kohdeyritys valmistaa lautapelejä Suomessa. Yritys valmistaa peleihin tulevat paperi-, kartonki- ja pahviosat omassa tuotannossaan Porissa. Pelien kokoonpano tapahtuu yrityksen kahdella pelilinjalla. Tuotannon kuormitus perustuu budjetointiin ja reaaliaikaisiin tilauksiin. Kysynnän ollessa kausiluonteista yritys tarvitsee suunnittelumenetelmän epätasaisen kuormituksen hallintaan. Tämän työn tavoitteena oli löytää sopiva simulointimenetelmä valmistuserien allokointiin. Työ koostuu kolmesta osuudesta: valmistus- sekä varastointikustannusten määrittämisestä, valmistuserien mallinnusmenetelmien teoriasta ja simulointityökalun valmistamisesta. Työn teoreettinen tutkimustyö toteutettiin perehtymällä suomalaisiin ja ulkomaalaisiin numeerista simulointia koskeviin kirjallisuuslähteisiin. Teoriataustasta saatiin selville muun muassa eri tuotantosarjojen mallinnusmenetelmien merkitys tuotannon suunnittelussa. Teoriaosuudessa esitellään työhön valittujen mallinnustekniikoiden perusteoriat niin, että ne saadaan toimimaan taulukkolaskennan toteutusympäristössä. Teoriat on esitelty käyttäen apuna mallinnuskuvia, jotka selvittävät jokaisen mallin toiminnallisuuden. Työssä käytettyjä mallinnustekniikoita oli yksi staattinen menetelmä ja kahdeksan dynaamista menetelmää. Työtä varten tehtiin esivalmisteluita sisäisten kustannustietojen hankkimiseksi. Esivalmistelut käsittivät työaikojen seurannan viikkoraporttien avulla ja jalostusketjun laatimisen yhdelle tuoteformaatille, jota työssä käytettiin esimerkkinä. Valmistuskustannuksiin laskettiin sisäiset asetuskustannukset sekä valmistuksen sisäiset yksikkökustannukset. Varastointikustannukset laskettiin yrityksen tietojen perusteella pelikohtaiseksi kuukausitasolla. Työssä luotiin taulukkolaskentapohjainen työkalu helpottamaan ja nopeuttamaan tuotannon suunnittelua. Työkalu tehtiin kaksivaiheisesti. Ensin verrattiin yhdeksää eri mallinnusmenetelmää keskenään, jonka jälkeen näistä valittiin lopullisen työkaluun tulevat mallinnusmenetelmät. Työn tuloksista käy ilmi lopullisen työkalun sisältävän kolme valittua mallinnustekniikkaa. Tärkeimpinä valintakriteereinä olivat menetelmien toimivuus kohdeyrityksen ympäristössä ja niiden soveltuminen kohdetuotannon suunnitteluun. Työkalun käyttö vaatii lyhyen käyttökoulutuksen ja sen toiminen omassa ympäristössä mahdollistaa valmistuserien eri vaihtoehtojen mallinnuksen käytössä olevan tuotannonohjausjärjestelmän rinnalla. Avainsanat: numeerinen simulointi, tuotannon optimointi, jalostusketju, dynaaminen eräkoon määritys. Tämän julkaisun alkuperäisyys on tarkastettu Turnitin OriginalityCheck–ohjelmalla.The target company of the thesis produces board games in Finland. The company manufactures paper, board and cardboard parts for games in its own production in Pori. The games are set up on the company's two gamelines. The production plannind is based on budgeting and real-time orders. Because demand is seasonal, the company needs a planning method to manage uneven demand. The aim of this work was to find a suitable simulation method for batch allocation. The thesis work consists of three parts: the determination of manufacturing and storage costs, the theory of batch modeling methods and the preparation of a simulation tool. Theoretical research work was carried out by studying Finnish and foreign literature on numerical simulation. The theoretical background revealed, among other things, the importance of modeling methods for different production series in production planning. The theory section introduces the basic theories of the selected modeling techniques to make them work in a spreadsheet implementation environment. The theories are presented using modeling pictures that explain the functionality of each model. The modeling techniques used in this work were one static method and eight dynamic methods. Preparations were made for the work to obtain internal cost data. The preparations included monitoring working hours through weekly reports and developing a processing chain for a single product format, which was used as an example in the work. Manufacturing costs included internal setup costs as well as unit manufacturing costs. Storage costs were calculated on a monthly basis per game based on company data. A spreadsheet based tool was created to simplify and speed up production planning. The tool was made in two steps. First, nine different modeling methods were compared with each other, and then the modeling methods included in the final tool were selected. The results show that the final tool contains three selected modeling techniques. The most important selection criteria were the functionality of the methods in the target company environment and their applicability to the target production planning. The use of the tool requires short training and its operating in its own environment enables modeling of different batch alternatives alongside the production control system in use. Keywords: numerical simulation, production optimization, processing chain, dynamic batch size determination. The originality of this thesis has been checked using the Turnit OriginalityCheck service