Flermålsoptimering och analys av produktionslinje samt identifiering av förbättringsmål

Volvo Powertrain vill på grund av ökad efterfrågan öka produktionstakten av 13 liters cylinderhuvuden. Bearbetningen är uppdelad i produktionslinjer som består av grupper med CNC-maskiner som betjänas av en portalrobot i ett enstycksflöde. Målet för produktionstakten i grovdel 2 har satts till 33 cylinderhuvuden per timma. Volvo Powertrain har också genom sitt produktionsuppföljningssystem, Duga identifierat maskinernas tidsförlust för väntan på portalroboten som en signifikant del av den planerade produktionstiden. Syftet med detta arbete är dels att genom simulering analysera och fastställa om maskinernas tidsförluster för väntan på portalroboten stämmer med verkligheten, dels att genom simuleringsbaserad optimering hitta realistiska förbättringsförslag för att uppnå uppsatt mål för produktionstakten. Arbetet behandlar inte de ekonomiska konsekvenserna med föreslagna åtgärder, kvalitetsbrister eller bemanning vid produktionslinjen. För att svara på frågan om maskinernas tidsförluster på grund av väntan på portalrobot gjordes först en simuleringsmodell över en produktionscell. I produktionscellen finns fyra maskiner som betjänas av en portalrobot. Simuleringsmodellen programmerades till att räkna och dela upp olika typer av väntetid för maskinerna. Resultaten från simuleringsmodellen visar att maskinernas väntan inte är så hög i verkligheten som den redovisas i Duga. Differensen beror på hur maskinernas väntan på laddningsutrustning definierats i Duga. För att svara på frågan om vad som kan göras för att öka produktionstakten byggdes först en generisk modul över en portalrobot upp, och med hjälp av denna byggdes en simuleringsmodell över grovdel 2. Med denna simuleringsmodell har tre optimeringar med olika parametrar körts med en optimeringsklient tillhandahållen av Högskolan i Skövde. Det scenario som innebär att buffertnivåer ändras, omtaktning av cykeltid mellan maskiner sker samt en förbättring av maskinernas tillgänglighet ger att produktionstakten uppnår uppställda mål. Ett realistiskt lösningsförslag har tagits fram som innebär en ökning av dagens produktionstakt med 10 %. To meet the demands from their customers Volvo Powertrain has set a new production goal for cylinder heads for 13-liter diesels engines. The production lines are built as a flow line of grouped CNC machines, served by a gantry for loading and unloading. The new production goal for one of the production lines, segment 2, is 33 cylinder heads per hour. Volvo Powertrain has also found through the production monitoring-system, Duga, that the waiting time for the loading equipment is a significant amount of the available production time. The aim of this project is hence twofold: (1) to verify that the calculations of the waiting time made in Duga are correct; (2) to investigate and propose improvements for the production line in order to achieve the original targeted production goal. This has been done by using simulation and simulation-based optimization technology and for this purpose a generic simulation module of a gantry was made. This project will not answer questions regarding economic consequences, staffing and quality losses in the production line. A simulation model has been built in the first phase of the project for a machining cell in Segment 2, which contains one gantry for the loading and unloading operations of four different CNC machining centers connected in series. The simulation model shows that the waiting time of the loading equipment in real time is not as big as what is calculated in Duga. This discrepancy is due to a misleading definition of the waiting time made in Duga. The generic gantry module has been used to build a simulation model of Segment 2. Three different optimization runs has been made with an optimization client from the University of Skövde. One of the optimization runs found a solution that matches Volvo Powertrains production goal. From this optimization run one preferred and realistic solution was chosen. The solution includes new levels in buffers along the production line, line balancing and improved availability to the different machines and gantries. The preferred and realistic solution increases the production rate by 10%.