Optimization of Material Flow in Mass Production by Means of Simulation Methods

Předkládaná dizertační práce má za cíl navrhnout metodiku pro generování materiálového toku pomocí simulačního metamodelu velkosériového výrobního procesu, která bude principiálně založená na vzájemném vztahu vybraných charakteristik materiálového toku. Simulace výrobních a logistických procesů jsou stále častěji využívány ve fázích plánování, zprovoznění i následného operativního řízení a optimalizace příslušných technologických provozů, zejména velkosériového charakteru. První část práce shrnuje aktuální poznatky z oblasti problematiky diskrétních simulací materiálového toku, souvisejících statisticko-matematických disciplín, ale také informačních technologií umožňujících efektivní realizaci simulačních studií. Pozornost je věnována rovněž významným tuzemským i zahraničním konferencím, sympoziím, resp. zájmovým sdružením souvisejícím se simulacemi výrobních procesů. Dále je v práci navržena metodika rekonstrukce a generování materiálového toku pomocí k tomuto účelu vytvořených simulačních metamodelů. Principy algoritmů, které tyto metamodely využívají, a možnost jejich využití je demonstrována provedenými simulačními experimenty, které jsou v práci popsány a jejich výsledky okomentovány. Zvláštní pozornost je přitom věnována výběru signifikantních charakteristik materiálového toku a jejich vzájemnému vztahu. Za účelem jeho posouzení byly realizovány série experimentů provedených s modelem simulujícím uzavřený systém hromadné obsluhy různých parametrů. Nalezené závislosti mezi vybranými charakteristikami materiálového toku jsou experimentálně ověřeny pomocí detailního simulačního modelu zvoleného velkosériového výrobního systému. Závěr práce potom shrnuje poznatky, které v oblasti simulací materiálového toku práce přináší, a s ohledem na navrženou metodiku rekonstrukce a generování materiálového toku nastiňuje další postup možný v oblasti výzkumu i jejich praktického využití.The aim of the PhD thesis is to design a methodology for generating a material flow using a simulation meta-model of a mass production process. This methodology is in principle based on the relationship between selected material flow characteristics. Simulation of production and logistics processes has been increasingly used in planning, commissioning and subsequent operational management and optimization of the respective technological operations, in particular in mass production. The first part of the PhD thesis summarizes up-to-date findings in the field of discrete event simulation of material flow, related statistical and mathematical disciplines, but also information technology which enables effective realization of simulation studies. Attention is also paid to significant domestic and international conferences, symposia and interest associations related to simulation of manufacturing processes. The next part of the PhD thesis presents the methodology of reconstruction and generation of material flow using simulation meta-models developed for this purpose. Principles of algorithms used by these meta-models and their possible range of use are demonstrated by simulation experiments carried out. Their description and results are also commented. Special focus is put on the selection of significant material flow characteristics and their mutual relationship. For its evaluation a series of simulation experiments was conducted using a simulation model of a closed queuing system with variable parameters. Revealed interdependence between the selected material flow characteristics is experimentally verified using a detailed simulation model of particular selected mass production system. The conclusion of the PhD thesis summarizes provided findings and, with regard to the designed methodology of reconstruction and generating of material flow, it outlines possible further steps both in research and their practical application.