SlideShare a Scribd company logo
1 of 71
Download to read offline
Simulation af SM Electronics
    Simulation of SM Electronics




     Bachelorprojekt i Matematik-Økonomi

    Lene O. Sønder Morten Petersen
             20061258   20061557




        Vejleder: Søren Glud Johansen

         Institut for Matematiske Fag
               Aarhus Universitet
                    Maj 2009
Indholdsfortegnelse

Abstract                                                                                                 iii

Forord                                                                                                    v

Kapitel 1 Indledning                                                                                      1
  1.1 Problemformulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                  1
  1.2 Modellen og Antagelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                  2

Kapitel 2 Modelkonstruktion, verificering             og validering                                        7
  2.1 Ankomster . . . . . . . . . . . . . . . .      . . . . . . . . .                   .   .   .   .    7
  2.2 Ankomst til input conveyor . . . . . . .       . . . . . . . . .                   .   .   .   .    8
  2.3 Arbejdsstation 8 . . . . . . . . . . . . .     . . . . . . . . .                   .   .   .   .    9
  2.4 Automatiserede arbejdsstationer . . . .        . . . . . . . . .                   .   .   .   .   10
  2.5 Manuelle arbejdsstationer . . . . . . . .      . . . . . . . . .                   .   .   .   .   12
  2.6 De sidste 4 moduler . . . . . . . . . . .      . . . . . . . . .                   .   .   .   .   12
  2.7 Run Setup . . . . . . . . . . . . . . . . .    . . . . . . . . .                   .   .   .   .   13
  2.8 Verificering og Validering . . . . . . . .      . . . . . . . . .                   .   .   .   .   14

Kapitel 3 Analyse og konklusion                                                                          19
  3.1 Mulige forbedringer . . . . . . . . . .    .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   19
  3.2 Modifikation 1 . . . . . . . . . . . . .    .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   20
  3.3 Modifikation 2 . . . . . . . . . . . . .    .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   21
  3.4 Kombinationer af modifikation 1 og 2        .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   23
  3.5 Konklusion . . . . . . . . . . . . . . .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   25

Appendices                                                                                               27

Contest Problem 9: SM Electronics                                                                        29

Output fra grundmodel                                                                                    35

Output fra modifikation                                                                                   49

Litteratur                                                                                               63


                                      i
Abstract

This project is written in connection with the course „Modelling, simulation
and analysis“ at Aarhus University, Denmark. It takes its starting point in
„Contest Problem 9“, supplied by Rockwell Automation, Inc. We have used si-
mulation to examine a certain problem at a fictitious company, SM Electronics.
The company has observed that bottlenecks occur somewhere in their system,
and we have therefore build a model, by means of simulation, that describes
the system. This is discussed in the first part of the assignment. We have then
established where the problem arised and as a conseqence of that, we have
made some modifications to our model in order to try to solve the problem.
By means of our simulations we have shed some light on the origin of the
problem and also seen which modifications that improved the system. In de-
ciding which modifications to be used, we also took into account the cost of
implementing the change and the savings obtained from the modification.




                                     iii
Forord

Dette bachelorprojekt omhandler virksomheden SM Electronics som beskre-
vet i „Contest Problem 9“. Formålet med projektet har været at modellere
en konkret virksomhed, og ud fra denne model at analysere en bestemt pro-
blemstilling vha. simulation. I det følgende er der en indgående beskrivelse af
den omtalte model, en diskussion af hvorfor den virker, samt en analyse af
problemstillingen med udgangspunktet i de resultater vi har opnået i løbet af
processen. Vi har set på forskellige modifikationer af modellen for at undersøge
hvilke forbedringer, der er mulige at lave, og hvilke der kan forbedre systemet,
samt lavet en analyse af, hvilke ændringer i grundmodellen, der således kan
betale sig at gennemføre.


Århus, Maj 2009                               Lene Sønder & Morten Petersen




                                       v
Kapitel 1

Indledning

1.1     Problemformulering
Med udgangspunkt i „Contest Problem 9“ (se appendiks s. 35) har vi forsøgt
at benytte simulation til at analysere og forbedre en vis problemstilling hos
SM Electronics. Virksomheden fremstiller elektroniske elementer, som andre
virksomheder videreforarbejder. I den konkrete problemstilling ser vi på en
afdeling som producerer tre elementer, A, B og C. Disse bliver hovedsageligt
produceret separat, men ender alle i en fælles afsluttende proces. Helt konkret
bliver elementerne placeret på et transportbånd, der fragter dem mellem otte
arbejdsstationer, jvf. figur 1.1.




                              Figur 1.1: Oversigt


    Der er tre forskellige typer arbejdsstationer. Station 8 er en på-/aflæs-
ningsstation, hvor de forskellige elementer anbringes i, hhv. fjernes fra en pal-
let, hvori elementerne transporteres i det videre system. Station 1, 3, 4, 5 og
6 er automatiserede stationer, hvor elementerne bliver forarbejdet af maski-
ner, og hvor maskinerne evt. skal omstilles, hvis forrige element ikke var af
samme type som det nuværende. Til sidst har vi også de manuelle arbejds-
stationer, hvor elementerne bliver behandlet af medarbejdere. Elementerne

                                       1
2                                                        Kapitel 1. Indledning


bliver fragtet rundt i systemet på nogle transportbånd med begrænset kapa-
citet, og et element betragtes som tabt for systemet, hvis der ikke er plads på
transportbåndene.
    Problemstillingen består så i at minimere de omkostninger, som virksomhe-
den har ved disse tabte elementer. Man kan fx forestille sig, at begrænsningerne
på transportbåndene kunne være et problem, eller måske er arbejdsstationer-
ne ikke hurtige nok. Yderligere kunne man forestille sig, at arbejdsstationerne
kunne udnyttes bedre. Selve problemstillingen samt disse mulige årsager vil
vi tage op og analysere i denne opgave.


1.2     Modellen og Antagelser
Data for SM Electronics’ fjerde linje omhandler ankomster af enhederne A, B
og C, den tid det tager at forarbejde hver type på de syv forskellige arbejdssta-
tioner, den tid det tager at omstille maskinerne, så de passer til de forskellige
typer enheder og hastigheden på virksomhedens transportbånd. Desuden op-
lyses den lost cost der indtræffer, når et element smides ud, inden det når at
komme ind på det første transportbånd til det videre system. Da der er tale
om et faktisk system, som virksomheden har og arbejder med, må det forven-
tes, at tiderne er en god repræsentation af virkeligheden. Samlet producerer
de tre første linjer omkring

                   60   60  60
               (      +    + ) stk/time · 16 timer ≈ 1500 stk
                   2.8 1.4  2
hver dag, og det er derfor muligt at samle ret gode data om, hvordan enhederne
kommer, og hvad der sker med dem igennem systemet.
    Man kan diskutere, om en triangulær fordeling normalt vil give et godt
billede af, fx hvor lang tid et stykke arbejde tager, men da virksomheden
netop har haft et konsulentfirma til at finde data, og da der er så meget data
at lave analyser ud fra, må det forventes, at de oplyste tal giver et nogenlunde
godt billede af virkeligheden. Mht. lost cost, som vi får oplyst, er hhv. 0.89,
0.63 og 0.72, kan vi ud fra teksten ikke vurdere, om det er tal, der svarer
til virkeligheden, da vi ikke har nogen andre omkostninger i forbindelse med
systemet, og vi intet får at vide om, hvordan disse omkostninger er fundet. Vi
må derfor blot antage, at data i opgavebeskrivelsen er en god repræsentation
af virkeligheden, især fordi vi behandler et system, der allerede eksisterer, og
hvor det er muligt at lave faktiske målinger.
    Mht. de to modifikationer er der til gengæld tale om endnu ikke afprøvede
systemer, hvilket gør, at det ikke er muligt at se, hvordan de fungerer. Men
da der kun er tale om små modifikationer i det faktiske system, som ikke
umiddelbart vil have nogen effekt på andet end hhv. antallet af enheder i
systemet, eller hvor ofte nogle enheder skal igennem setuptid, må vi også
forvente, at data i disse tilfælde er gode nok.
1.2. Modellen og Antagelser                                                     3


     Den del af SM Electronics, vi analyserer, er et system, hvor der kommer
tre typer enheder ind, A, B og C, som er blevet forarbejdet på hver deres
linje og nu kommer ind på en fælles linje. Alle tre enheder kommer fra en
anden linje i konstante tidsintervaller, dog med en lille forsinkelse nogle få
procent af de gange, de ankommer. På den fjerde linje placeres enhederne på
et fælles transportbånd, „Input Conveyor“ (IC), i den rækkefølge de kommer
ind. På (IC) er der plads til 40 enheder. Vi har antaget at en enhed fylder
2 fod på (IC) (og de tre buffer conveyors fra modifikation 2), ligesom det er
tilfældet på transportbåndet mellem arbejdsstationerne, som vi har valgt at
kalde „Conveyor“ (C). Ligeledes har vi antaget, at alle transportbånd kører
med samme hastighed som (C), dvs. 72 fod pr. min. Dette betyder i det store
hele ikke noget, da vi har en opvarmningsperiode, jvf. afsnit 2.7 på side 13, så
vi kun måler på systemet, når det er fyldt op. Alligevel synes vi, at det giver
en bedre repræsentation af virkeligheden at lave disse transportbånd i forhold
til kun at lave en kø, fordi det virker mest naturligt, at der er en transporttid,
fx fra der hvor enhederne samles til det område, hvor de læsses på (C).
     Hvis der allerede er 40 enheder på (IC), når enheden kommer hen til trans-
portbåndet, smides den ud. Når elementerne har passeret (IC), læsses de op
på en slags pallet, som enhederne nu skal fragtes i, i det videre system. Disse
palletter er placeret på (C), som er forbindelsen mellem otte stationer, hvoraf
de syv forarbejder enheden. På (C) er der 40 palletter, dvs. der også på dette
transportbånd højst kan være 40 enheder.
     Hele den fjerde linje består af 8 stationer, 5 automatiserede arbejdssta-
tioner, 2 manuelle arbejdsstationer og én på-/aflæsningsstation, hvor alle ar-
bejdsstationerne har forskellige procestider, der er afhængige af hvilken type
enhed, der skal behandles. Af-/pålæsningsstationens proces tager en konstant
tid, ligegyldigt hvilken type enhed der behandles.
     Vi har ladet denne fjerde linje bestå af to transportbånd, (IC) og (C).
Dette har vi gjort, fordi vi forstår systemet således, at der placeres en ny
enhed ned i en pallet, så snart den færdiggjorte enhed er blevet fjernet, hvilket
ikke var muligt, hvis systemet skulle bestå af kun et transportbånd. Havde
der kun været ét bånd, skulle det efter aflæsning af en færdig enhed tilbage
til stationen, hvor enhederne kommer ind på linjen, og først derefter hen til
pålæsningsstationen. Denne løsning ville også give problemer mht. palletten,
da enhederne ikke skal anbringes i en pallet med det samme, de kommer ind
på transportbåndet, og det ville derfor blive nødvendigt, at fjerne palletten
fra båndet samtidig med den færdige enhed, for derefter at placere den på
transportbåndet igen, når en ny enhed skal læsses på palletten. Derfor har vi
valgt at lade de to transportbånd køre i hver sin ring. (IC) kører fra punktet,
hvor enhederne kommer ud, til på-/aflæsningsstationen og tilbage igen, mens
(C) kører fra på-/aflæsningsstationen videre til arbejdsstation 1, 2 osv. frem
til arbejdsstation 7 og tilbage til på-/aflæsningsstationen.
     På arbejdsstationerne har vi antaget af elementerne fjernes fra trans-
portbåndet og placeres derpå igen, efter arbejdet er færdiggjort. Vi har valgt
4                                                          Kapitel 1. Indledning


denne løsning, fordi vi i beskrivelsen af problemet får opgivet en hastighed,
som transportbåndet kører med, der gør, at det vil tage transportbåndet un-
der to sekunder at bevæge sig de to fod en arbejdsstation fylder. Derfor ville
det aldrig kunne lade sig gøre, at arbejdet på stationerne blev lavet, hvis
elementerne skulle blive på båndet, og båndet skulle køre med den opgivne
hastighed. Vi har derfor valgt, at enhederne forlader båndet ved alle arbejds-
stationer, da alternativet ville være, at båndets hastighed skulle bestemmes
af den langsomste proces, og hastigheden på de 72 fod i minuttet ville dermed
være underordnet.
    Fordi vi har antaget, at elementerne forlader transportbåndet ved arbejds-
stationerne, har vi valgt at inkludere de enheder, der er på arbejdsstationerne,
og specielt i kø til disse, i de 40, der højst kan være på transportbåndet. Hav-
de vi ikke valgt at gøre dette, skulle der fx være ubegrænset plads i køen til
arbejdsstationerne. Det ville have betydet, at begrænsningen på højst 40 enhe-
der ikke ville have gjort nogen forskel, da man ved at se lidt på arbejdstiderne
på arbejdsstationerne, kan se, at det som regel vil tage længere tid for en en-
hed at komme igennem en arbejdsstation end at blive transporteret imellem
to arbejdsstationer. Derfor har vi valgt, at der maksimalt kan være 40 på (IC)
og området omkring den. Ligeledes kan der i alt være 40 på transportbåndet
og arbejdsstationerne i det videre system. For at begrænse antallet af enheder
i systemet, dvs. for at undgå så stor en kø før (IC), at den aldrig ville kunne
afvikles, tjekkes der, når en enhed kommer frem til det første transportbånd,
om der samlet er færre end 40 enheder på (IC) og i køen til pålæsningsstatio-
nen. Er der det, sendes elementet ind på transportbåndet, og det gennemløber
hele systemet, mens enheden smides ud, hvis der er 40 på båndet og området
omkring den.
    I de fem automatiserede arbejdsstationer er der en konstant procestid, der
er afhængig af, hvilken type den ankomne enhed har, men der er også en
setuptid, som enheden skal igennem, hvis den forrige enhed var af en anden
type end den nyankomne. Når arbejdsdagen slutter skal alle enheder stoppe
der, hvor de er, og næste dag fortsættes der, hvor man slap. Det betyder
naturligvis også, at setuptid for den første, der ankommer en morgen, afhænger
af, hvilken type den sidste, der var igennem stationen dagen før, havde. Vi har
samtidigt antaget, at når systemet begynder, er alle maskiner gjort klar til en
enhed af type A. Dette betyder dog ikke noget pga. opvarmningsperioden.
    Den arbejdsopgave at fjerne et element fra en pallet og pålæsse en ny
tager samlet 25 sekunder plus en forsinkelse nogle procent af gangene. Dette
har vi modelleret lidt anderledes dog uden at ændre på, hvordan modellen
fungerer. Vi har ladet station 8, som er af-/pålæsningsstationen, opdele i to
stationer. En station i starten, der læsser enheder på (C), og en station til sidst
i modellen, der fjerner dem fra den igen. Afstanden mellem disse to stationer
har vi ladet være nul, hvilket gør, at så snart en enhed er taget ud af systemet,
er (C) allerede ved pålæsningsstationen, og en ny enhed bliver placeret på
båndet. I stedet for at dele tiden ud på både aflæsning og pålæsning, lader
1.2. Modellen og Antagelser                                                 5


vi pålæsningen tage 25 sekunder plus en forsinkelse 1% af gangene. På den
måde bliver den samlede tid i systemet for hver enhed ikke ændret, og først
når systemet er fyldt (og det er først når systemet er fyldt, vi begynder at
måle), vil der alligevel ikke kunne pålæsses en enhed før, en færdig enhed er
blevet taget af palletten. Dette gør, at det ikke har nogen betydning, at hele
på-/aflæsningstiden tilføjes i starten.
    I forbindelse med arbejdsstationerne, hvor det ankomne element fjernes fra
transportbåndet, behandles og anbringes på transportbåndet igen, antager vi,
at enheden fragtes på båndet de 16 fod, der er mellem to arbejdsstationer,
tages af båndet, mens dette kører videre og placeres efter arbejdstiden på
båndet igen. På- og aflæsningstiden ved dette, antager vi, er medregnet i
arbejdstiden ved den enkelte station.
Kapitel 2

Modelkonstruktion,
verificering og validering

I dette kapitel vil vi grundigt gennemgå, hvordan modellen er bygget op,
og vi vil tydeliggøre sammenhængene mellem de enkelte moduler i modellen.
Formålet her er ikke at give det store overblik over modellen, da en sådan er
formuleret i afsnit 1.2 på side 2.



2.1    Ankomster
Lad os nu tage fat på modellen. I figur 2.1 på næste side ser vi, at vi har tre
typer af ankomster. Der foregår dog essentielt det samme i alle tre moduler
nemlig, at der er et udtryk på formen


                   c + (DISC(x, 0, y, 1, z) · TRIA(a, b, c, w))


hvor c angiver en konstant, der repræsenterer en fast ankomstrate. Vi bruger
operatoren DISC til at modellere, at der en vis procentdel af gangene sker
forsinkelser af typen TRIA. Eksempelvis ankommer der et element af typen
A hver 168 sekund bortset fra, at det 2% af gangene bliver forsinket med
en stokastisk variabel, der er triangulær fordelt med parametrene 5, 15 og
60. Bemærk i øvrigt også, at vi styrer talstrømmene (her symboliseret med z
og w) således, at vi er sikre på, at der kommer det samme antal ankomster i
både vores grundmodel samt i vores modifikationer.
    Efter disse indledende create moduler kommer elementerne nu til et assign
modul, hvis eneste opgave er at tildele de forskellige typer af elementer en
værdi 1, 2 eller 3, afhængig af om elementet er af type A, B eller C. Hvad vi
helt konkret bruger disse værdier til, kommer vi tilbage til i afsnit 2.2 på den
følgende side.

                                        7
8                    Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering




                             Figur 2.1: Ankomster



2.2     Ankomst til input conveyor
Vi er nu nået dertil, hvor vi skal afgøre, om der plads på (IC) eller ej. Dette
sørger vores decide modul for vha. følgende udtryk

          Entity Counter + NQ(Queue for load point.Queue) < 40              (2.1)

„Entity Counter“ er en variabel, som holder øje med hvor mange elementer,
der er på (IC). Dvs. næsten i hvert fald. Som det fremgår af (2.1), har vi også
tilføjet antallet af elementer i vores load point kø, hvilket er specificeret i et
hold modul senere i modellen. Vi vil komme ind på, hvorfor dette er vigtigt,
og hvorfor det er en del af (2.1) i afsnit 2.3 på næste side.




                       Figur 2.2: Ank. til input conveyor


    Indtil videre vil vi antage, at dette er i orden, og vi vil derfor bevæge os
videre til det næste decide modul. Det vil sige, at vi nu er i tilfældet, hvor
(IC) er fyldt. Der er nu tre mulige udfald; enten er elementet af typen A,
B eller C. Det er så her værdien, som elementet fik tildelt i assign modulet
i starten af modellen, kommer ind i billedet. Vi er nemlig nu i stand til at
2.3. Arbejdsstation 8                                                           9


afgøre elementtypen blot vha. følgende tests

                        if assigned value = i, i = 1, 2, 3

Vi har nu fået afgjort af hvilken type, det pågældende element er, og vi kan der-
for begive os videre til de tre record moduler, som blot tæller én op, hver gang
et element passerer. På denne måde har vi styr på hvor mange af hver type,
der bliver betragtet som tabt. Udover disse tre record moduler samt standard
statistikken fra run setup, har vi yderlige defineret nogle ekstra linjer i data-
modulet „Statistic“ under „Advanced processes“. Disse fremgår af figur 2.3.
De første tre rækker tager blot antallet fra vores førnævnte record moduler og




                               Figur 2.3: Statistik


ganger med enhedsomkostningen for de respektive typer. På denne måde får
vi skabt noget statistik, der fortæller, hvad omkostningerne har været, fordelt
på de tre typer af elementer. Den fjerde række lægger blot disse tal sammen,
så vi får et udtryk for den samlede omkostning.
     Lad os nu se på situationen, hvor (IC) er ledig, dvs. at elementet i stedet
kommer til assign modulet, „Increment # of Entities in input Conveyor“,
hvis eneste opgave er at tælle variablen „Entity Counter“ én op. Elementet
ankommer herefter til en station, „merge station“, som modellerer ankomsten
til (IC). „Merge point“, som er det efterfølgende leave modul, søger så for, at
elementerne faktisk kommer op på (IC).


2.3     Arbejdsstation 8
Inden vi fortsætter med de næste moduler, vil vi her lige forklare, hvordan
vores generelle transportbånd er bygget op. Grundlæggende er de bygget fuld-
stændig identisk op, så vi vil nøjes med at betragte (IC). Den er af typen
„non-accumulating“, da vi betragter et transportbånd, der kører med en kon-
stant fart uden afbrydelser. Hastigheden er sat til 72 fod pr. minut, eller som
der står i opgaveteksten (jvf. „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side
35), 18 fod pr. 15 sekunder. I datamodulet „Conveyor“ har vi valgt at sætte
„Cell Size“ til én fod og „Max Cells Occupied“ til to fod. Ligeledes har vi i alle
leave modulerne givet „# of Cells“ værdien 2. Disse værdier har vi valgt, fordi
en enhed skal optage to fod på et transportbånd, hvilket vi sørger for ved at
lade en enhed fylde to celler, der hver er på én fod. Denne løsning har vi valgt,
frem for at lade et element fylde en celle på to fod, for at gøre simulationen
mere præcis jvf. [1].
10                   Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering




                           Figur 2.4: Workstation 8



    Tilbage til modulerne, jvf. figur 2.4. Vores element ankommer nu til et enter
modul, som har til opgave at tage vores element af (IC). Inden vi kommer til
det førnævnte hold modul, skal vores element lige igennem et assign modul,
der tæller vores Entity Counter én ned igen, således at vi kan holde styr
på antallet af elementer på (IC). Hold modulet holder på elementerne indtil
følgende betingelse er opfyldt

                      Entity Counter 2 < NrOfEntities

hvor „Entity Counter 2“ er en variabel fuldstændig magen til Entity Counter,
blot tæller denne variabel antallet af elementer på (C) og ikke (IC).
    „NrOfEntities“ er en variabel, der konstant er lig 40, da det giver os mu-
lighed for at bruge Process Analyzer (PAN) til at se på effekterne af en evt.
udvidelse af antallet af palletter på (C). Så det, betingelsen siger, er, at vi
skal holde på vores elementer, indtil der er plads på (C). Dette venteområde
betragter vi også som en del af (IC). Grunden hertil er, at vi mener, det giver
det mest realistiske billede af virkeligheden, og den måde vi opfatter den på,
jvf. afsnit 1.2 på side 2. Sagen er, at der kan være 40 elementer på (IC), dvs.
i det område der kommer før workstation 8, dvs. inkl. hold modulet. Dette er
også grunden til, at vi i (2.1) medtager antallet af elementer i hold modulet.
    Nu er vi så kommet dertil, hvor elementet skal op på (C), og derfor skal
vores enhed igennem endnu et assign modul, der har til formål at tælle før-
nævnte Entity Counter 2 én op. Dernæst ankommer elementet til en station,
der skal markere, at enheden er klar til at komme op på (C). Selve denne
manøvre sker i det næste leave modul. Her bemærkes i øvrigt, at hele load-
/unload proceduren regnes med her, som det også fremgår af den forsinkelse,
vi har angivet i modulet.


2.4    Automatiserede arbejdsstationer
Med udgangspunkt i den første arbejdsstation vil vi nu se på de automatise-
rede arbejdsstationer, dvs. arbejdsstationerne 1, 3, 4, 5 og 6 (se evt. 2.5 på
næste side). Disse er opbygget af et enter modul, „Enter Work Station 1“,
for at enheden kan forlade transportbåndet, et seize modul, „Seize Work Sta-
tion 1“, der belægger ressourcen, og et decide modul, „Is Entity Type the
same in 1?“, der afgør, om den pågældende enhed er af samme type, som den
foregående. Dvs. vi har en variabel, „Variabel 1“, som har en værdi 1, 2 eller
3, og decide modulet tester, om „assigned value“ ved den enhed, der kommer
2.4. Automatiserede arbejdsstationer                                         11


igennem decide modulet, er den samme som denne værdi. Hvis svaret til de-
cide modulet er falskt, vil enheden nu skulle igennem både en setuptid og en
procestid, som begge er konstanter, der er afhængige af enhedens type og hvil-
ken arbejdsstation, den er ved. Er svaret sandt, og enheden er af samme type
som den foregående, skal enheden blot igennem procestiden. Inden ressourcen
frigives skal enheden igennem et assign modul, der sætter Variabel 1 til vær-
dien af „assigned value“, og derved holdes der styr på hvilken type enhed, der
lige har været igennem arbejdsstationen. Denne værdi bruges således til at
afgøre, om den næste enhed skal igennem setup eller blot kan sendes direkte
ind i processen. Herefter fragtes elementet igennem et release modul, der fri-
giver ressourcen, et station modul, der bruges til at angive transportbåndets
rute og et leave modul, „Leave Work Station 1“, hvor elementet kommer på
transportbåndet igen og sendes videre til næste station. Løsningen med seize-
delay-release, har vi valgt for at sikre, at det ikke er muligt at overhale en
enhed, der befinder sig i setup. På denne måde kan et element ikke komme
ind i decide modulet, før det foregående er færdigbehandlet, og dets type er
gemt i Variabel 1.




                    Figur 2.5: Automatiseret arbejdsstation


    Procestiderne og setuptiderne har vi valgt at lave i et array med hhv. 21
og 15 indgange. Det betyder, at den første indgang i udtrykket Process er
arbejdstiden i arbejdsstation 1 på et element af typen A. Anden indgang er
arbejdstiden i arbejdsstation 1 på et element af typen B, fjerde indgang er
arbejdstiden i arbejdsstation 2 på et element af typen A osv. Setuptiderne er
defineret på samme måde, her er der dog bare tale om en liste med 15 indgange,
fordi de to manuelle arbejdsstationer ikke skal gennem opsætning ved forskel-
lige typer elementer. Arena sørger for at vælge de rigtige indgange, fordi vi
under fx „Delay Time“ i „Process Time 1“ har skrevet Process(assigned value).
Hvis elementet, der kommer ind i dette modul, er af typen A, vil den have
værdien 1 som assigned value, og Arena vil derfor finde Process(1), som er den
første indgang i Process. Ved hver af de efterfølgende arbejdsstationer har vi
blot lagt hhv. 3, 6, 9, 12, 15 og 18 til assigned value, og derved finder Arena
de tider, elementet skal forsinkes med baseret på, hvilken type det er, og hvor
det er i systemet. Denne løsning har vi valgt frem for at have et expression til
hver proces-/setuptid, fordi vi ved at have et expression til alle tider fik for
mange siman objekter, og derfor ikke kunne køre modellen. Alternativt kunne
12                    Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering


vi have reduceret modellen, så den fx ikke havde så mange arbejdsstationer,
men denne løsning ville vi selvfølgelig gerne undgå.


2.5     Manuelle arbejdsstationer
De manuelle arbejdsstationer er en simplere udgave af de automatiserede.
Her er det ikke nødvendigt med en setuptid, hvilket gør, at det ikke bliver
nødvendigt at holde styr på, hvilke typer der tidligere har været igennem. Disse
arbejdsstationer er derfor kun opbygget af et enter modul, der tager enhederne
af transportbåndet, et process modul, der har samme effekt som seize-delay-
release-konstruktionen fra de automatiserede arbejdsstationer, og til slut en
station og et leave modul, der gør, at transportbåndets rute kan blive beskrevet
i datamodulet „Segment“, og at enhederne sættes tilbage på transportbåndet.
Som ved de automatiserede arbejdsstationer vælges procestiderne vha. Process
under „Expression“, og de rigtige indgange i denne liste findes vha. attributten
assigned value plus en konstant. Eneste ændring er, at tiderne her ikke er
konstante, men triangulært fordelte.




                        Figur 2.6: Manuel arbejdsstation




2.6     De sidste 4 moduler
Nu er vi så nået til afslutningen af vores model. Her kommer elementet i første
omgang til et enter modul, „Exit conveyor“, som igen blot tager elementet af
(C). Dernæst har vi en station, „Leaving unload station“, som markerer det
sidste element på (C). Inden enheden sendes ud gennem vores dispose modul,
skal vi lige sørge for at Entity Counter 2 bliver talt én ned, hvilket selvfølgelig
sker gennem et assign modul, som her hedder „Decrement # of Entities in
Conveyor“.




                                 Figur 2.7: Exit
2.7. Run Setup                                                                  13


2.7     Run Setup
Det sidste, vi vil kommentere i dette kapitel, er, hvordan vi har sat selve kørs-
lerne op. Som det fremgår af Figur 2.8, har vi sat „replikationslængden“ til
5000 minutter (5 dage med 16 timer pr. dag angivet i minutter plus 200 min. i
opvarmningsperiode) og „Timer pr. dag“ til 16. Dette fremgår mere eller min-
dre af opgaveteksten (jvf. „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side 35),
idet virksomheden arbejder med 16 timers produktionsdage, 5 dage om ugen.
Med hensyn til „opvarmningsperioden“ og „# replikationer“ har vi her været
i gang med nogle overvejelser. Mere præcist har vi til opvarmningsperioden
benyttet Output Analyzer (OA). Da produktionen bliver lukket ned hver dag
uden, at de ufærdige produkter forlader systemet, var vores mål, at opvarm-
ningsperioden skulle sørge for, at antallet af elementer i systemet skulle være
på det normale niveau. Til at undersøge hvad dette normale niveau er, har




                              Figur 2.8: Run Setup


vi som sagt brugt (OA). Af grunde vi ikke forstår vælger (OA) ikke at vise,
hvad der sker efter ca. 200 min. (svarende til opvarmningsperioden), hvis man
blot ser på et kort tidsinterval, jvf. figur 2.9 på næste side, så for det fulde
billede, se figur 2.10 på den følgende side. Det, vi her ser, er, at der går ca.
150 min., fra vi starter, til niveauet for systemet er stabiliseret, og for at være
på den sikre side sætter vi derfor opvarmningsperioden til 200 min. Bemærk
at vi har benyttet (OA) i tilfældet, hvor NrOfEntities er 72. Dette gør selv-
følgelig opvarmningsperioden unødvendigt lang i tilfældet med færre palletter
på båndet, men i forbindelse med vores kørsler i (PAN) var det en fordel at
systemet var fyldt uafhængigt af NrOfEntities. Mht. antallet af replikationer,
så har vi her gjort os nogle overvejelser mht. vores konfidensintervaller. Vi har
i den forbindelse lavet kørsler med hhv. 10, 40, 50, 70 og 100 replikationer,
14                    Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering




                            Figur 2.9: # i systemet




                Figur 2.10: # i systemet, set over hele perioden



og det viser sig, at når antallet kommer over 50, bliver ændringerne meget
små, og vi har derfor valgt, at det ikke kan betale sig at lave flere end 50
replikationer. Dette er selvfølgelig et skøn, vi har gjort os, men virksomheden
kunne jo sagtens tænkes at have andre præferencer end os. Man kunne sagtens
forestille sig, at de gerne ville have en meget præcis simulation, og derfor ville
sætte pris på mange flere replikationer eller omvendt, at de ikke vil bruge for
mange ressourcer, og derfor kunne være fint tilfredse med fx 10 replikationer.


2.8     Verificering og Validering
I opbygningen af vores model har vi ikke, som anbefalet i [2], startet med
at lave en mindre model og udbygget den efterhånden, men i stedet forsøgt
at lave hele modellen, og så senere delt den ind i mindre dele for at under-
søge, om alle delprocesser virkede efter hensigten. Dette har vi gjort, da vi
syntes, at det var nødvendigt med mindst én arbejdsstation af hver type og
vores af/-pålæsningsstation for at lave en grundmodel, der nogenlunde kunne
repræsentere virksomheden, og dermed give et overblik over opbygningen af
denne produktionslinje. Da fem af arbejdsstationerne er identiske, bortset fra
nogle proces- og setuptider, valgte vi at lave alle fem på én gang. Ligeledes
lavede vi de to manuelle arbejdsstationer samtidig, fordi vi således kunne få
et overblik over den samlede model, og alligevel, fordi så mange arbejdsstatio-
ner stort set er ens, forholdsvist nemt kunne overskue modellen. Dette gav et
overblik over, om elementerne blev fragtet igennem systemet som ønsket, og
især om transportbåndene fungerede, som de skulle. Sidenhen har vi forenklet
modellen bl.a. for at undersøge, om decide modulerne i modellen fungerede
som forventet.
    Det første decide modul (Is Input Conveyor avaliable?) afgør, om der er
så mange elementer på vores (IC), at det pågældende element, der er kommet
ind i decide modulet, skal direkte ud af systemet som en lost cost eller ej.
For at undersøge om dette modul gjorde som forventet, har vi fokuseret på
Arenas animation, hvor vi kunne se, at elementerne sendes videre i systemet,
2.8. Verificering og Validering                                                 15


når der samlet er færre end 40 i „merge point“, (IC) og „Queue for load point“.
I vores output, jvf. „Output fra grundmodel“ på side 35, fra kørslerne ses det
også, at summen af antal ventende ved hhv. merge point, Queue for load point
og antallet af elementer på (IC) er mindre end 40, og at den også ligger så
tæt på 40, at betingelsen ser ud til at blive udnyttet fuldt ud. Ligeledes har
vi kunnet nå frem til, at vores hold modul inden load point (Queue for load
point) fungerer efter hensigten, da man under „Entity“ → „Other“, kan se, at
det samlede work in process for A, B og C er under, men dog forholdsvist tæt
på 80. Da der aldrig er mere end 40 i (IC) og køerne omkring denne betyder
dette, at der er omkring 40 i resten af systemet som ønsket.
    For at afgøre om decide modulet (Is entity the same type?) ved arbejds-
stationerne fungerer efter hensigten, har vi set på hele systemet, hvor vi kun
har sendt én type ind, og derved har kunnet se, at decide modulerne sender
alle enheder videre til processen uden setuptid, på nær det første element,
som, hvis det er af type B eller C, skal igennem setuptid, da vi har antaget, at
maskinerne er gjort klar til type A. Derefter sendte vi kun elementer af type
A og B ind i systemet på en sådan måde, at hver anden var af type A, hver
anden af type B, og kunne så observere, som ønsket, at alle elementer skulle
igennem en setuptid ved alle arbejdsstationer. Alt dette har vi observeret vha.
Arenas simulation af kørslen.
    Ud over at vi selv har diskuteret modellen, hvor vi har forsøgt at se om
den giver mening i forhold til virkeligheden, og om den fungerer som den skal,
har vi også ladet to andre se modellen igennem, sådan at de med upåvirkede
øjne kunne se efter eventuelle svage punkter eller fejlfortolkninger.
    Desuden har vi lavet forskellige simple udregninger for at teste, om fx antal-
let af lost parts udregnes rigtigt (summen af antal lost parts og „Number out“
i proces 7, bør ca. være Number out i alt), og set generelt på tallene i output
fra kørslerne (se „Output fra grundmodel“ på side 35) for at se, om tallene
virker realistiske. Både ud fra køtider, antal elementer i kø og udnyttelse af
ressourcerne ses det, at flaskehalsen i systemet er arbejdsstationerne, hvilket
også er det forventede, da transportbåndene kører 72 fod i minuttet, og det
dermed vil tage ca. 14 sekunder at blive transporteret de 16 fod, der er mellem
to arbejdsstationer. Det er derfor klart, at der vil skabes kø ved arbejdsstatio-
nerne, fordi ingen af arbejdsstationerne har en procestid på under 20 sekunder,
og der udover procestiderne også ofte kommer en setuptid.
    Da det ikke er transportbåndene, der er flaskehals i systemet, vil det na-
turligvis også betyde, at man, for at få en forbedring af systemet der virkelig
gør en forskel, er nødt til at forkorte tiden, enhederne er på arbejdsstationerne.
Derfor er det også forventeligt, at man ved modifikation 1, hvor antallet af
elementer i systemet udvides, ikke ser en stor ændring i antallet af lost parts,
mens man ved modifikation 2 forkorter tiden i arbejdsstationerne betydeligt,
og derved får en stor forbedring.
    I forhold til ankomsterne af enhederne, er der opstået det problem, at de
ikke var ens, når man så på modifikation 2 i forhold til grundmodellen. Dette
16                   Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering


har vi dog fået løst ved at styre alle talstrømme, dvs. ved at bruge forskellige
talstrømme til alle diskrete og triangulære fordelinger i de forskellige create
moduler, men selvfølgelig de samme talstrømme på tværs af modifikationerne,
jvf. afsnit 2.1 på side 7.
     Da virksomhedens ønske kun er at få færre enheder smidt ud af den fjerde
linje, inden de kommer ind på det første transportbånd, er det informationen,
der har med denne problemstilling at gøre, der er vigtige at finde. Det betyder,
at detaljegraden fx omkring arbejdsstationerne kun skal være stor nok til, at
det kan give et indblik i, hvordan der kan komme flere igennem systemet, og
dermed få færre elementer smidt ud.
     Var SM Electronics et virkeligt firma, ville det være forholdsvist simpelt
at få et overblik over, om vores model svarer til virkeligheden, fordi grund-
modellen beskriver et produktionssystem, der allerede eksisterer, og det ville
derfor være muligt at se hvor mange enheder af hver type, der blev færdigpro-
duceret, og hvor mange der blev kasseret. Ligeledes ville det være muligt at
se, om det i virkeligheden var de samme arbejdsstationer, der gav anledning
til flaskehalse, som dem i vores model og lignende. Desværre er det ikke muligt
for os, da vi ganske enkelt ikke har de tal. Alligevel er det dog muligt ud fra
det data, der er opgivet at se på nogle af modellens resultater. Bemærk at de
følgende udregninger er baseret på overslag. Ankomsterne i modellen svarer
godt til virkeligheden, da antal sekunder på en uge er 16 · 60 · 60 · 5 = 288000,
hvilket betyder, at der på en uge kommer ca.
           288000              288000                288000
                  ≈ 1714,             ≈ 3429    og          ≈ 2400
             168                 84                    120
elementer ind i systemet af hhv. type A, B og C (eller ca 343, 686 og 480 om
dagen). Bemærk at disse tal er lidt over det faktiske, og de tal som Arena
giver, da vi i disse udregninger ikke har taget højde for de forsinkelser, der
nogle gange er i ankomsterne. Mht. flaskehalsene i systemet, er det klart, at
det i virkeligheden, som i vores model, må være arbejdsstationerne, der er
flaskehalsene, fordi det, som forklaret ovenfor, for alle arbejdsstationer tager
mere end 14 sekunder at behandle en enhed. At det især er ved arbejdsstation
4, der er kø, og dermed også denne station, der giver anledning til flaskehalse,
kan også ses ud fra tallene ved at lave et vægtet gennemsnit af procestiderne
ved arbejdsstationerne 1, 3, 4, 5 og 6 vægtet med, hvor mange enheder der
kommer af hver type. Da fås hhv. ca. 41.7, 28.5, 41.5, 37.3 og 34.2, hvor
eksempelvis det første tal er udregnet på følgende måde
                      37 · 343 + 46 · 686 + 39 · 480
                                                     ≈ 41.7
                             343 + 686 + 480
Dette betyder, at den gennemsnitlige procestid i arbejdsstation 1 og 4 er væ-
sentligt længere end ved de andre stationer. Men da så stor en del af enhederne
skal igennem setup i grundmodellen, er det også nødvendigt at tage disse med
i overvejelserne. Her ses det, at setuptiderne for alle tre typer er kortere ved
2.8. Verificering og Validering                                                 17


arbejdsstation 1 end ved arbejdsstation 4. Mht. arbejdsstation 3 er proces-
tiderne så meget kortere end procestiderne i arbejdsstation 4, at det virker
fornuftigt, at det vil tage en enhed længere tid at passere arbejdsstation 4 end
3, på trods af setuptiderne ved arbejdsstation 3. På samme vis kunne det på
data godt se ud til, at de sidste fire arbejdsstationer ikke er lige så forsinkende
for systemet, som arbejdsstation 4, fordi setuptiderne i station 5 og 6 stort
set alle er mindre end de tilsvarende tider fra station 4, og fordi stationerne 2
og 7 ikke har setuptider, og derfor må være væsentligt hurtigere. Alt i alt er
det plausibelt, at det bør være arbejdsstation 4, der samler kø, ligesom det er
tilfældet i modellen. Mht. modifikationen, der gør, at enhederne bliver samlet
alt efter type, virker det også troværdigt, at det stadig er arbejdsstation 4,
der er flaskehalsen i systemet, fordi procestiderne i denne station var blandt
dem, der tog længst tid, hvilket modifikationen ikke ændrer på. At køen også
er længere ved station 4 end 1 skyldes stadig setuptiderne, for selvom antallet
af enheder, der skal gennem setup, er stærkt reduceret, er der dog stadig tale
om et stort antal enheder, som skal igennem setup.
Kapitel 3

Analyse og konklusion

3.1    Mulige forbedringer

Som den oprindelige model fungerer, sendes forholdsvist mange enheder ud
af den fjerde linje, inden de forarbejdes, fordi denne linje ikke kan følge med,
i forhold til hvor hurtigt enhederne kommer ud fra de tidligere linjer. For at
mindske antallet af enheder, der smides ud, er det derfor nødvendigt at se
på ændringer, der kan afhjælpe dette problem. Da linjen består af to trans-
portbånd, (IC) og (C), og otte arbejdsstationer, er det disse steder, vi skal
forsøge at lave forbedringer. På transportbåndene er der to ting, der kan æn-
dres på, som muligvis vil kunne hjælpe. For det første vil der blive smidt færre
elementer ud af systemet, hvis et transportbånd kan indeholde flere enheder.
Dvs. hvis der er plads til flere enheder på (IC) eller (C), vil der skulle smi-
des færre enheder ud af den fjerde linje, inden de er blevet sendt igennem de
otte arbejdsstationer. Ligeledes kunne en forøgelse af hastigheden, som de to
transportbånd kører med, være en løsning på problemet, da det med sådan en
ændring ville være hurtigere at fragte en enhed mellem arbejdsstationerne, og
den samlede tid pr. enhed på den fjerde linje ville derfor kunne mindskes.
    Forbedringer på arbejdsstationerne skal kunne gøre det hurtigere for et
element at blive behandlet på den enkelte arbejdsstation. Da vi antager, at
det ikke er muligt at forkorte proces- og setuptiderne, er den eneste mulighed
for at forkorte tiden i en arbejdsstation at få færrest mulige elementer igennem
setuptiden. I modifikation 2 laves der en model, der netop gør dette ved at
gruppere enhederne således, at der fx kommer fem elementer af samme type i
træk, og det sikres derved, at de fire af dem ikke skal igennem setup.
    Naturligvis kunne mange andre muligheder undersøges, fx kunne en løsning
også være at have forskellige maskiner til hver type ved alle arbejdsstationer,
det kunne måske hjælpe at indsætte flere transportbånd igennem systemet,
ændre på hvordan (IC) fungerer og længden af den eller lign., men da vi ikke
kan vide, om det er fysisk muligt at lave sådanne udvidelser, og heller ikke
har mulighed for at vurdere, hvad omkostningerne ved disse udvidelser ville

                                      19
20                                           Kapitel 3. Analyse og konklusion


være, undersøger vi blot de to modifikationer, der er foreslået, og hvorom vi
har fået data.
    Hvilken en af modifikationerne, der bedst kan betale sig, og om det er en
kombination af ændringerne, der er den bedste løsning kommer naturligvis an
på, om det er arbejdsstationerne eller transportbåndet, der er hovedårsagen
til flaskehalsen, eller om det er en kombination. Dette vil vi analysere i det
følgende. Det er dog værd at bemærke, at denne undersøgelse af forbedringer
af modellen kun koncentrerer sig om minimering af „Total lost cost“ som
performancemål, og tager derfor ikke nødvendigvis hensyn til at fx antallet af
enheder, der forlader systemet, kunne forringes.
    I den oprindelige model, svarende til SM Electronics, som virksomheden
ser ud nu, har vi, bl.a. vha. vores record moduler i output fra Arena, antallet
af enheder, der bliver smidt ud af det fjerde system om ugen, fordelt på de tre
typer. Vi har omkostningen ved disse og den samlede omkostning ved disse
„lost parts“ pr. uge, og det er denne samlede omkostning, vi bruger som mål
for, om en ændring forbedrer systemet så meget, at det kan betale sig at
investere.
    Som SM Electronics fungerer nu, sendes der samlet omkring 2800 elementer
ud af den fjerde linje pr. uge, svarende til en omkostning på lidt mere end
$2000. Det betyder at ca. 4500 færdige enheder kommer ud af systemet i
løbet af en uge.


3.2     Modifikation 1
For at se på modifikation 1, har vi vha. (PAN) kørt vores grundmodel, hvor
variablen NrOfEntities har værdierne hhv. 40, 45, 50, 55, 60, 65 og 72. Dette
svarer til ændringen af modellen, hvor der er tilføjet 0, 5, 10, 15, 20, 25 eller
32 palletter til transportbåndet, hvilket betyder, at det nu er muligt at have
flere enheder på båndet ad gangen. I øvrigt bemærkes at 72 er en øvre grænse
for antallet af elementer der kan være på (C), da transportbåndets samlede
længde er
                              16 · 8 + 2 · 8 = 144
og én enhed optager 2 fods plads. De 16 er antal fod mellem hver arbejdssta-
tion, mens de 2 er det antal fod en arbejdsstation optager.
    Som det ses i figur 3.1 på modstående side er Total lost cost stort set
konstant ligegyldigt, hvilken værdi NrOfEntities antager. Derfor kan det klart
konkluderes, at det ikke kan betale sig at tilføje flere palletter på (C), da der
er forbundet en ganske stor omkostning ved dette, men ingen fortjeneste.
    Ved at se på køtiderne i outputtet for grundmodellen ses det, at der især er
to steder, hvor der samles kø, Queue for load point og Seize Work Station 4. At
der samles kø inden en arbejdsstation, kan denne modifikation naturligvis ikke
ændre på. Den anden kø, er en kø til at blive læsset op på transportbåndet.
Denne kø vil heller ikke blive forkortet, men nærmere forlænget ved denne
3.3. Modifikation 2                                                             21




                                Figur 3.1: PAN



ændring, fordi flere enheder vil blive sendt videre i systemet på (IC), men det
ikke vil gå hurtigere med at læsse dem på transportbåndet, da transportbåndet
ikke kører hurtigere eller pålæsningstiden ikke forkortes. Alt i alt vil ændringen
fra grundmodellen til denne model, hvor der er plads til flere elementer på
(C), kun betyde at der vil sendes få, svarende til det antal ekstra, der kan
være på båndet, videre igennem den fjerde linje, men tiden igennem systemet
vil ikke blive forkortet, og derfor vil der blot være flere ufærdige enheder
på transportbåndet, når arbejdsdagen slutter. Dette vil betyde, at der ville
være en lille forbedring i den tabte omkostning, hvis systemet startede tomt,
svarende til, at der i starten ville sendes flere enheder ind i systemet, men reelt
svarer det bare til at tage nogle enheder fra i systemet, når de ellers skulle
kasseres, og undlade at tælle denne tabte omkostning med. Men da systemet
aldrig kører tomt, hvilket vi, som nævnt i afsnit 2.7 på side 13, modellerer ved
en opvarmningsperiode, der sikrer, at systemet er på sit normale niveau, når
vi begynder at samle data, sker dette aldrig, og dermed vil end ikke lost cost
kunne forbedres ved at have flere palletter.
    Denne modifikation vil altså betyde, at der kører flere halvfærdige enheder
rundt i systemet. Samtidig vil den tid, det tager en enhed at komme igennem
systemet, forlænges, og der vil ikke blive færdiggjort flere enheder. Da systemet
aldrig kører tomt, vil denne ændring derfor ikke hjælpe til at færre enheder
smides ud inden (IC), og det vil naturligvis ikke kunne betale sig at investere
i noget, som ikke giver anledning til en forbedring.


3.3     Modifikation 2
Som tidligere nævnt har vi lavet en modifikation, som skal gøre, at vi mindsker
setuptiden på vores arbejdsstationer. Dette kommer ud på, at vi har lavet tre
buffer conveyors, som de forskellige typer kommer op på inden de når til (IC).
Yderligere sker der det, at hver type af ankomster bliver samlet i en gruppe,
inden de kommer op på (IC). Hvad dette har af betydning for den økonomiske
side af modellen, skal vi komme tilbage til senere. Antallet, der skal være i
22                                           Kapitel 3. Analyse og konklusion


hver gruppering, styrer vi ved hjælp af en variabel, „Batch size“, der som
udgangspunkt antager værdien 5. Vi kan så vha. (PAN) undersøge forskellige
størrelser af denne Batch size, hvilket også fremgår af figur 3.2. Når vi har




                                Figur 3.2: PAN



en Batch size på 1, svarer det selvfølgelig til tilfældet, hvor vi ikke har nogen
buffer conveyors, dog med den forskel, at der er lidt transporttid på disse
bånd. Som det fremgår arbejder vi også med størrelserne 2, 5, 7 og 10. Der
er en naturlig grænse på 10 for hvor mange ankomster, man kan gruppere, da
der, jvf. appendix „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side 35, er plads
til netop 10 ankomster på vores buffer conveyors.
    Lad os nu tage et kig på besparelserne ved disse grupperinger. Det før-
ste, vi kan bemærke, er, at man, ved at vælge Batch size til 5, faktisk mere
end halverer „Total Lost Cost“, hvilket må siges at være noget af en forbed-
ring. Vi ser også at ved yderligere at ændre batch size til 10, opnår vi en
Total Lost Cost på 681.758. Disse tal skal selvfølgelig sættes i forhold til den
investering, man skal lave for at opnå disse besparelser, men mere om det
senere. Først vil vi nemlig lige prøve at give en forklaring på, hvorfor vi opnår
disse store besparelser, i modsætning til den første modifikation beskrevet i
afsnit 3.2 på side 20. Kodeordet i den sammenhæng er setuptid. Den helt store
fordel ved denne løsningsmodel er nemlig, at der kommer mange færre enhe-
der gennem setuptid. Hvor mange enheder af samme type, der kommer efter
hinanden, afhænger naturligvis af, hvor mange enheder, der kommer ind i sy-
stemet, men dette kan være op til så mange enheder som Batch size er sat til,
hvilket vil betyde, at enhederne kun skal gennem setuptid 1/(Batch size) af
gangene. Dette, har vores kørsler vist, gør, at båndene sjældnere bliver fyldt,
og dermed mindskes vores lost cost. Ydermere er det med til at underbygge
vores endelige konklusion, om at virksomhedens flaskehals i virkeligheden ik-
ke er transportbåndene, men derimod arbejdsstationerne, eller mere specifikt
setuptiden på de automatiserede arbejdsstationer.
    Indtil nu har vi beskrevet denne løsning, som værende helt fantastisk,
men i virkeligheden nytter det jo ikke noget, hvis investeringen, der sikrer
den lavere lost cost, er alt for omkostningsfyldt. Derfor vil vi nu tage denne
problemstilling op til overvejelse. Som bekendt er omkostningen ved at an-
lægge disse nye buffer conveyors $56.000, og vi har en ugentlig besparelse på
3.4. Kombinationer af modifikation 1 og 2                                         23


2097.121 − 1009.757 = $1087.363 i tilfældet, hvor Batch size er 5. Spørgsmålet
er nu hvor lang tid, der går, før investeringen er tjent hjem.2 Her bruger vi
selvfølgelig annuitetsformlen
                                        A         1
                                PV =      (1 −          )                     (3.1)
                                        r      (1 + r)n
og isolerer n. Udregningerne ser således ud
                     1087.363            1
                              (1 −              ) = 56000
                    0.0005686      (1.0005686)n
                                          1
                                1−                = 0.02928
                                    (1.0005686)n
                                          1
                                                  = 0.9707166788
                                    (1.0005686)n
                                      1.0005686n = 1.0301667
                                                    log 1.0301667
                                               n=
                                                    log 1.0005686
                                               n = 52.2847

Det vil altså sige, at det tager lidt mere end 52 uger, før investeringen er tjent
hjem. Så umiddelbart ser det ud til at være en rigtig fornuftig investering,
men hvorfor restringere sig til en batch size på 5? Som udgangspunkt er om-
kostningen ved investeringen fast, uanset de indstillinger der skal til for at
bestemme Batch size. Dette betyder i realiteten, at man bør udnytte kapa-
citeten til fulde, dvs. sætte Batch size til 10 for at udnytte systemet bedst
muligt. Ser vi nu på dette tilfælde, vil man opnå en ugentlig besparelse på
2097.12 − 681.758 = $1415.362. Selvfølgelig kunne man godt argumentere for,
at der ville komme andre ting i spil ved en øget Batch size. Fx kunne man
forestille sig, at antallet af fejl på transportbåndet stiger med Batch size, men
dette kan vi dog ikke tage hensyn til uden at lave en masse antagelser.


3.4        Kombinationer af modifikation 1 og 2
Ud fra den tidligere diskussion ses det, at virksomheden skal investere i mo-
difikation 2. Vi vil nu se, om det kan betale sig at lave en kombination af de
to modifikationer, og vi ser derfor på, om modifikation 1 kan betale sig, givet
vi har investeret i modifikation 2.
    Ligesom ved modifikation 1, forventede vi, at der ikke ville blive tale om
nogen besparelse ved at tilføje flere palletter, fordi vi, som forklaret i afsnit 3.2
på side 20, ikke får et system, der er hurtigere, og ændringen derfor kun
betyder, at der befinder sig flere ufærdige enheder inde i systemet.
   1
       jvf. appendix „Output fra grundmodel“ på side 35
   2
       For en diskussion af dette, se afsnit 3.4
24                                            Kapitel 3. Analyse og konklusion




                                Figur 3.3: PAN



     Da det i modifikation 2 var så klart, at det optimale altid ville være at lade
Batch size være 10, jvf. afsnit 3.3 på side 21, havde vi egentlig blot tænkt os
at se på dette tilfælde. Men da det ud fra (PAN) ikke var fuldstændig oplagt
at se, om ændringer i NrOfEntities ikke havde nogen effekt, har vi alligevel
valgt at lave kørsler for flere forskellige værdier af Batch size. Dette har vi
gjort for at få et mere generelt overblik over, hvordan Total lost cost ændres
for forskelligt antal palletter på (C). Selvom der i figur 3.3 ses noget større
spredning af Total lost cost er der ikke noget, der tyder på en generel tendens
til at Total lost cost falder, når værdien af NrOfEntities stiger.
     Skulle begge investeringer gennemføres ville det, som forklaret i afsnit 3.3
på side 21, og som det også tydeligt fremgår af figur 3.3, klart være optimalt
at lade Batch size være 10. Givet denne værdi er den største besparelse, der
kan opnås $13.6 pr. uge, svarende til at investere i alle 32 mulige palletter.
For at ligning 3.1 på forrige side har en løsning, skal der gælde
                                   PV · r
                                          ≤1
                                    A
3.5. Konklusion                                                              25


    Dette betyder med en årlig rente på 3%, at nutidsværdien af investeringen
ikke kan blive større end
                               13.6
                                      = $23918.4
                            0.0005686
Dette er lavere end omkostningen ved at få tre palletter mere på (C), og det
er derfor tydeligt, at det ikke kan betale sig at investere i en kombination af
modifikation 1 og 2.
     Vi har valgt at vurdere investeringerne, ved at se på hvor mange år der
skal gå, før nutidsværdien af vores besparelse er lige så stor som prisen på
investeringen. Denne løsning tager naturligvis ikke hensyn til afskrivninger
og lign., men for at undgå at skulle lave antagelser, som vi egentlig ikke har
noget hold i, har vi alligevel valgt denne løsning. Denne metode kan godt
bruges til at afgøre, om en enkelt investering kan betale sig, men er ikke god
til sammenligning af alternativer, og da vi direkte kan afvise modifikation 1 og
en kombination af 1 og 2, vha. denne metode, kommer vi ikke ud i problemer,
hvor vi skal sammenligne hvilken investering, der er bedst.


3.5    Konklusion
Vi har i det foregående lavet en simulation af SM Electronics, hvor vi har
betragtet fire scenarier; virksomhedens nuværende setup, to modifikationer
samt en kombination af de to. Vha. Arena har vi lavet ændringer i, hvordan
virksomheden fungerer nu, først ved at ændre på antallet af enheder, der kan
være inde i systemet, og dernæst ved at lave ændringer, så enhederne gruppe-
res efter deres type og dermed hurtigere kan blive behandlet på de forskellige
arbejdsstationer. På baggrund af kørsler af de forskellige modifikationer har
vi således kunnet se på den tabte omkostning, der opstår, fordi en enhed smi-
des ud af linjen, hvis der er for mange elementer i det videre system. Det er
denne omkostning, vi har forsøgt at minimere ved at se på disse ændringer.
Ved at observere vores grundmodel kunne vi se, at det er i arbejdsstationer-
ne, der opstår flaskehalse, og ikke pga. transportbåndene. Især kunne vi se,
at arbejdsstation 8 og 4 giver anledning til kø, og allerede her kunne man
derfor forudsige, at modifikation 1 ikke vil have nogen mærkbar effekt. På
trods af dette gennemgik vi selvfølgelig modifikationen med et resultat som
forventet; ingen ugentlig besparelse. Dette kunne vi klart afvise som en dårlig
investering og dermed yderligere forstærke vores opfattelse af, at det ikke var
transportbåndet, der var årsag til flaskehalsen.
    I modifikation 2 ændrede vi systemet sådan, at enhederne blev grupperet
efter deres type, og dermed undgik vi at så mange enheder skulle sendes gen-
nem setup ved de automatiserede arbejdsstationer. Dette havde som forventet
stor effekt, netop fordi tiden i arbejdsstationerne blev nedsat kraftigt. Her vi-
ste vores beregninger, at investeringen var yderst fordelagtig. Vi diskuterede
også, i hvor store mængder vi skulle gruppere elementerne, inden de sendtes
26                                           Kapitel 3. Analyse og konklusion


videre i systemet. Konklusionen var her, at man blot skulle benytte den fulde
kapacitet på ti. Dette var dog set i det perspektiv, at der ikke var nogen ekstra
omkostning forbundet med større Batch size, hvilket vi også satte spørgsmåls-
tegn ved troværdigheden af. Dog endte vi med at tage opgavebeskrivelsens
oplysninger for gode varer.
    Et sidste forsøg på at minimere de tabte omkostninger, blev gjort ved
først at antage modifikation 2 gennemført, og derefter se på modifikation 1
gennemført i denne nye modificerede model. Vi valgte den antagelse, da der
ikke kunne være nogen som helst tvivl om, at modifikation 2 skulle være en
del af den endelige ændring af systemet. Vi brugte denne gang (PAN) til vores
undersøgelser. Vi havde ikke de store forventninger, og det viste sig da også,
selvom det ikke var lige så tydeligt som i vurderingen af modifikation 1 alene,
at der ikke var tale om en besparelse, der kunne opveje omkostningen ved
investeringen. Alt i alt nåede vi frem til, at det mest rentable udfald blev
opnået ved udelukkende at benytte modifikation 2 med en Batch size på ti.
Appendices




    27
Contest Problem 9: SM
Electronics




            29
IIE/RA CONTEST PROBLEMS          1




                       CONTEST PROBLEM 9


                       IIE/RA Contest Problems

               B.9   Ninth Annual Contest: SM Electronics
                       SM Electronics is a small manufacturer that produces electronic parts used by a variety of
                       other manufacturers. Recently, we noticed problems in a department that produces three
                       different parts. The demand mix for these three products has changed slowly over time.
                       The department is almost fully automated and consists of four lines. Each of the first three
                       lines produces a single product and they have all been modified over time to meet the
                       current demand mix. When the almost-finished parts (Parts A, B, and C) exit these three
                       lines, they all enter the fourth line where the final operations are performed for all product
                       types. The new product mix has caused the fourth line to become a bottleneck.
                           SM Electronics employed several consultants to collect data and recommend modifi-
                       cations to this line. Although we’ve received sufficient information to proceed with the
                       modifications, the actual performance after the modifications are implemented is in
                       question. Two different approaches were suggested. At this time, it’s not clear which
                       approach would provide the best results. It’s also possible that both suggested modifica-
                       tions may be required in order to achieve the desired performance. In light of this uncer-
                       tainty, we are initiating this request for recommendations.
                           You are asked to evaluate the current design and propose the configuration(s) that
                       will result in approximately minimizing operating cost while still achieving the desired
                       performance levels. With this in mind, this document describes the current system and
                       presents the two different modifications that have been proposed, as well as including
                       data where they are available.
                           Your analysis should concentrate on the fourth line, and a schematic of it is shown.
                       We do not anticipate a need to change the first three lines, so we will give you only
                       limited information on them.
                           Parts A, B, and C enter the fourth line on the left. Since the lines that produce these
                       parts are fully automated, their arrival rates are very predictable. The normal arrivals for
                       the three parts are: Part A, every 2.8 minutes; Part B, every 1.4 minutes; and Part C,
                       every 2.0 minutes. There are occasional jams on these lines, which can cause slight
                       delays in part arrivals. The collected data show that delays occur 2%, 1.75%, and 0.5% of
                       the time on Lines A, B, and C, respectively. The data for these delays have been analyzed
                       and triangular distributions have been fitted to the data. The parameters for these
                       distributions are (5,15,60), (5,20,55), and (5,20,65) for Lines A, B, and C, respectively.
                       Note that the time units for these parameters are in seconds.




IIE_RA_9.pmd           1                                                   5/30/2006, 12:19 PM
2      IIE/RA CONTEST PROBLEMS




                                                              7           6          5              4

                                        Part A Line


                                        Part B Line           8           1          2              3

                                        Part C Line


                                                        Finished Parts

                           The arriving parts are merged (in the order in which they arrive) onto a single input
                       conveyor, which feeds the fourth and final system. The input conveyor from the merge
                       point to where the parts enter the fourth system has room for 40 parts. If this input
                       conveyor becomes full and a new part attempts to merge onto the conveyor, then the line
                       producing that part temporarily shuts down until space becomes available. Currently,
                       there are numerous shutdowns during each day. For analysis purposes, you can assume
                       that if a part arrives and the input conveyor is full, that part is considered to be lost
                       production. The cost for a lost part is $0.89, $0.63, and $0.72 for Parts A, B, and C,
                       respectively.
                           The fourth system consists of eight work cells connected by a power-and-free
                       conveyor. The distance between each work cell is 18 feet. When a new part enters the
                       system from the input conveyor at Work Cell 8, it must wait for a special pallet that will
                       hold the part as it travels through the system. Presently, there are 40 pallets in the system,
                       each requiring 2 feet of space. Thus, there is room for eight pallets between each pair of
                       successive work cells (16 feet of buffer space and 2 feet for the work cell). The travel
                       time between work cells (18 feet) is 15 seconds.
                           When both a pallet and a new part are available at Work Cell 8, the finished part is first
                       removed from the pallet, and then the new part is loaded. This unload/load process is fully
                       automated and takes 25 seconds. A jam occurs approximately 1% of the time, requiring
                       additional time. The time to respond to a jam follows a triangular distribution with
                       parameters (5,15,75). These parameters are expressed in seconds. Once the unload/load
                       process is complete, the pallet moves to the buffer area in front of Work Cell 1. If there is
                       no room in the buffer area, the pallet remains at the unload/load work cell until room
                       becomes available. In effect, the waiting loaded pallet blocks the unload/load work cell.
                           The new part moves through the system where an operation is performed at each of
                       the remaining seven work cells. Work Cells 1, 3, 4, 5, and 6 are automated operations.
                       Work Cells 2 and 7 are manual operations.
                           When a pallet enters an automated work cell, a scanner reads the part type on that
                       pallet. If the part type is different from the last part type at that work cell, the work cell
                       must undergo a setup. The required setup time is dependent only on the new part type.
                       These setup times (in seconds) are given in the table below.




IIE_RA_9.pmd                    2                                                   5/30/2006, 12:19 PM
IIE/RA CONTEST PROBLEMS             3




                   Arriving
                   Part Type     Work Cell 1    Work Cell 3    Work Cell 4       Work Cell 5   Work Cell 6
                     Part A         25             52             35                29            11
                     Part B         20             21             22                14            19
                     Part C         17             34             24                37            17


                   For example, if a Part B arrives at Work Cell 1 and the previous part at that work cell
               was either an A or C, then a 20-second setup is required. If the previous part was a B,
               then no setup is required.
                   The operation or process time at the automated work cells is also part dependent.
               These operation times (in seconds) are given in the following table. For example, a Part B
               at Work Cell 4 requires a 38-second operation time.

                   Part Type     Work Cell 1    Work Cell 3    Work Cell 4       Work Cell 5   Work Cell 6
                    Part A          37             39             41                33            31
                     Part B         46             27             38                41            24
                     Part C         39             23             47                35            51



                   The operation or process times at the two manual work cells follow triangular
               distributions with the parameters given, in seconds. No setup is required at the manual
               work cells.

                                        Part Type       Work Cell 2      Work Cell 7
                                          Part A         36,45,52         27,35,41
                                          Part B         21,32,39         31,39,43
                                          Part C         32,36,42         22,27,38


                   Based on our observations, we feel that you can safely assume that no jams or failures
               occur at Work Cells 1 through 7.
                   The factory is currently working two shifts, a 16-hour production day, five days a
               week. The lines are shut down at the end of each day, leaving the incomplete parts in the
               system, and they are restarted at the beginning of the next working day.
                   Although casual observations by the consultants and our production engineers
               indicate that our lost production cost is high, we are not able to place a dollar value on
               that loss. Thus, the first question we would like you to address is: What is the cost of lost
               production for our current system? Please provide this as a weekly cost.
                   We would then like you to evaluate the two proposed modifications to see if they
               make economic sense. The first proposed modification requires that we add pallets to the
               existing fourth system. Since the current control logic for that system was developed
               specifically for 40 pallets, that logic must be modified. The fixed cost for this
               modification is $17,000. This cost is incurred even if only one pallet is added. In
               addition, there is an incremental cost of $3,000 for each pallet added.




IIE_RA_9.pmd   3                                                  5/30/2006, 12:19 PM
4      IIE/RA CONTEST PROBLEMS




                            The second proposed modification requires that we insert additional space for
                       incoming parts by adding three new buffer conveyors. The amount of additional storage
                       is limited, based on available space. The current available space would allow three buffer
                       conveyors to be added at the incoming merge point, one conveyor for each part type.
                       Each of these conveyors would have space for an additional ten parts. The concept is that
                       each of the first three lines would insert their parts into their own buffer conveyor
                       (limited to ten parts on each conveyor). Logic would then be developed that would allow
                       these parts to be released in batches to the existing buffer conveyor (limited to 40 parts).
                       For example, you might release in batches of five. When these batches of five (all the
                       same part) are processed by the final system, there would be only one setup at each of the
                       automated operations at the start of the batch. We have already priced this option with a
                       conveyor manufacturer. The cost to implement this modification is $56,000. This cost
                       includes the equipment cost, installation cost, and the development of whatever release
                       logic is required.
                            SM Electronics requests that during your analysis you evaluate and answer the
                       following questions:
                          1. What is the cost of lost production for our current system?
                          2. What is the cost savings, if any, resulting from the implementation of the first
                             proposed modification?
                                How many additional pallets should be added?
                          3. What is the cost savings, if any, resulting from the implementation of the second
                             proposed modification?
                                Include a detailed description of your proposed release logic.
                          4. Should we implement both of the proposed modifications?
                           Please provide all cost comparisons in dollars per week. Your report should include a
                       recommendation for the most cost-effective system. Your analysis may reveal that neither
                       of the two options should be considered.
                           We are currently occupied by other activities and will not require a solution until
                       early April. Since there are several groups competing for this contract, we have decided
                       that we will not provide additional information during the analysis period. However, you
                       are encouraged to make additional reasonable, documented assumptions. We look
                       forward to receiving your report in April and reviewing your proposed solution.




IIE_RA_9.pmd                    4                                                  5/30/2006, 12:19 PM
Output fra grundmodel




             35
13:45:22                                  Category Overview                               maj 5, 2009
                                              Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:   50     Time Units:    Minutes

                               Key Performance Indicators
    System                                  Average
       Number Out                            7,517




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig      Page   1      of    11
13:45:22                                  Category Overview                                                maj 5, 2009
                                                Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:   50     Time Units:    Minutes

Conveyor

 Usage

 Blocked                                                               Minimum      Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average       Average         Value            Value
Conveyor                              0.4041               0,00          0.3965       0.4086          0.00          1.0000
Input Conveyor                          0.00               0,00            0.00         0.00          0.00            0.00

 Utilization                                                           Minimum      Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average       Average         Value            Value
Conveyor                          0.04378898               0,00    0.04282192     0.04432481          0.00        0.1806
Input Conveyor                    0.01330404               0,00    0.01305691     0.01342110          0.00    0.03750000




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                      Page    2      of      11
13:45:22                                  Category Overview                                               maj 5, 2009
                                                Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:   50     Time Units:    Minutes

Entity

 Time

 VA Time                                                               Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                 0.9670              0,01          0.8575     1.0911           0.00          3.0040
Part B                                 1.0071              0,01          0.9105     1.0529           0.00          2.8038
Part C                                 0.9135              0,01          0.8661     0.9548           0.00          2.8785

 NVA Time                                                              Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                   0.00              0,00             0.00       0.00          0.00             0.00
Part B                                   0.00              0,00             0.00       0.00          0.00             0.00
Part C                                   0.00              0,00             0.00       0.00          0.00             0.00

 Wait Time                                                             Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                40.2441              0,65         35.3891    46.2952           0.00         81.2402
Part B                                47.2050              0,33         43.6137    48.7974           0.00         83.6583
Part C                                43.7199              0,26         41.1690    45.6697           0.00         82.2126

 Transfer Time                                                         Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                 2.2339              0,03          1.9873     2.5100           0.00          6.2050
Part B                                 2.5645              0,02          2.3122     2.6805           0.00          6.6809
Part C                                 2.3882              0,01          2.2773     2.5117           0.00          6.6990

 Other Time                                                            Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                 3.0922              0,05          2.7457     3.4873           0.00          5.5500
Part B                                 2.5902              0,02          2.3829     2.6869           0.00          4.5333
Part C                                 3.1320              0,02          2.9674     3.2609           0.00          5.4000

 Total Time                                                            Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Part A                                46.5372              0,74         40.9796    53.3835           0.00         92.7234
Part B                                53.3669              0,38         49.2193    55.2177           0.00         92.2647
Part C                                50.1536              0,29         47.2798    52.3615           0.00         92.1767
 Other




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                     Page    3      of      11
13:45:22                                   Category Overview                                              maj 5, 2009
                                                 Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:      50   Time Units:    Minutes

Entity

 Other

 Number In                                                              Minimum    Maximum
                                       Average         Half Width       Average     Average
Part A                                 1708.80              0,30        1707.00    1711.00
Part B                                 3410.04              0,68        3405.00    3415.00
Part C                                 2397.60              0,26        2396.00    2400.00

         3600,000
         3400,000
         3200,000
         3000,000
         2800,000                                                                                                 Part A
         2600,000                                                                                                 Part B
                                                                                                                  Part C
         2400,000
         2200,000
         2000,000
         1800,000
         1600,000



 Number Out                                                             Minimum    Maximum
                                       Average         Half Width       Average     Average
Part A                                 1709.90              1,85        1697.00    1722.00
Part B                                 3408.52              2,13        3393.00    3425.00
Part C                                 2398.08              1,23        2389.00    2409.00

 WIP                                                                    Minimum    Maximum       Minimum          Maximum
                                       Average         Half Width       Average     Average         Value            Value
Part A                                 16.5554              0,27         14.6211   19.0088        2.0000          30.0000
Part B                                 37.9062              0,27         34.9322   39.2276       21.0000          55.0000
Part C                                 25.0426              0,14         23.6132   26.1357       10.0000          38.0000




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                     Page    4      of        11
13:45:22                                   Category Overview                                                  maj 5, 2009
                                                 Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:    50     Time Units:    Minutes

Process

 Time per Entity

 VA Time Per Entity                                                     Minimum      Maximum       Minimum            Maximum
                                       Average         Half Width       Average       Average         Value              Value
Process 2                               0.5899              0,00          0.5859       0.5977          0.3506          0.8662
Process 7                               0.5708              0,00          0.5676       0.5729          0.3673          0.7165

 Wait Time Per Entity                                                   Minimum      Maximum       Minimum            Maximum
                                       Average         Half Width       Average       Average         Value              Value
Process 2                         0.01075151                0,00    0.00950411     0.01244499            0.00          1.0080
Process 7                         0.07579734                0,00    0.06733613     0.08117324            0.00          1.2599

 Total Time Per Entity                                                  Minimum      Maximum       Minimum            Maximum
                                       Average         Half Width       Average       Average         Value              Value
Process 2                               0.6007              0,00          0.5966       0.6083          0.3506          1.5228
Process 7                               0.6466              0,00          0.6350       0.6529          0.3673          1.8689
 Accumulated Time

 Accum VA Time                                                          Minimum      Maximum
                                       Average         Half Width       Average       Average
Process 2                              2719.11              2,00        2701.91       2731.94
Process 7                              2624.63              5,43        2561.67       2650.68

       2720,000

       2700,000

       2680,000
                                                                                                                  Process 2
                                                                                                                  Process 7
       2660,000

       2640,000

       2620,000




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                       Page      5      of       11
13:45:22                                   Category Overview                                            maj 5, 2009
                                                 Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:      50   Time Units:    Minutes

Process

 Accumulated Time

 Accum Wait Time                                                        Minimum   Maximum
                                       Average         Half Width       Average    Average
Process 2                              49.5580              0,94        43.9470   57.4585
Process 7                               348.57              4,65         303.89    375.86

        360,000
        320,000
        280,000
        240,000
                                                                                                            Process 2
        200,000                                                                                             Process 7
        160,000
        120,000
           80,000
           40,000


 Other

 Number In                                                              Minimum   Maximum
                                       Average         Half Width       Average    Average
Process 2                              4609.36              7,33        4524.00   4649.00
Process 7                              4598.02              7,34        4514.00   4639.00

       4610,000

       4608,000

       4606,000
                                                                                                            Process 2
       4604,000                                                                                             Process 7

       4602,000

       4600,000

       4598,000



 Number Out                                                             Minimum   Maximum
                                       Average         Half Width       Average    Average
Process 2                              4609.36              7,31        4525.00   4649.00
Process 7                              4597.86              7,35        4513.00   4640.00




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                    Page   6      of       11
13:45:22                                  Category Overview                                               maj 5, 2009
                                                Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:    50    Time Units:    Minutes

Queue

 Time

 Waiting Time                                                          Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Leave Work Station 1.Queue        0.00358265               0,00    0.00332983    0.00386060         0.00         0.7675
Leave Work Station 2.Queue        0.00421123               0,00    0.00403889    0.00440867         0.00         0.9374
Leave Work Station 3.Queue        0.00362525               0,00    0.00319744    0.00438670         0.00         0.9950
Leave Work Station 4.Queue        0.00341479               0,00    0.00317966    0.00374328         0.00         0.9048
Leave Work Station 5.Queue        0.00341958               0,00    0.00313982    0.00382948         0.00         0.9113
Leave Work Station 6.Queue        0.00406262               0,00    0.00369289    0.00459082         0.00         1.1977
Leave Work Station 7.Queue        0.00458415               0,00    0.00446420    0.00476928         0.00         0.6469
load point.Queue                        0.00               0,00          0.00          0.00         0.00           0.00
merge point.Queue                 0.00319506               0,00    0.00287445    0.00348787         0.00     0.04131701
Process 2.Queue                   0.01075072               0,00    0.00950411    0.01244928         0.00         1.0080
Process 7.Queue                   0.07579870               0,00    0.06732121    0.08117324         0.00         1.2599
Queue for load point.Queue           40.1324               0,07       39.7643       40.9238      32.5036        46.6082
Seize work Station 1.Queue            0.7759               0,02        0.6267        0.9987         0.00        14.7529
Seize Work Station 3.Queue            0.5966               0,01        0.5234        0.7219         0.00         6.2905
Seize Work Station 4.Queue           30.7022               0,07       30.3200       31.4282      15.0443        36.9273
Seize Work Station 5.Queue            0.2279               0,00        0.1995        0.2500         0.00         1.9934
Seize Work Station 6.Queue            0.1270               0,00        0.1145        0.1383         0.00         1.6000
 Other

 Number Waiting                                                        Minimum     Maximum       Minimum          Maximum
                                      Average         Half Width       Average      Average         Value            Value
Leave Work Station 1.Queue        0.00344038               0,00    0.00314107    0.00372415         0.00           1.0000
Leave Work Station 2.Queue        0.00404399               0,00    0.00387137    0.00425412         0.00           1.0000
Leave Work Station 3.Queue        0.00348178               0,00    0.00306421    0.00423957         0.00           2.0000
Leave Work Station 4.Queue        0.00327096               0,00    0.00304188    0.00355846         0.00           2.0000
Leave Work Station 5.Queue        0.00327571               0,00    0.00299591    0.00369146         0.00           2.0000
Leave Work Station 6.Queue        0.00389162               0,00    0.00347209    0.00438040         0.00           2.0000
Leave Work Station 7.Queue        0.00439120               0,00    0.00425351    0.00459937         0.00           1.0000
load point.Queue                        0.00               0,00          0.00          0.00         0.00           1.0000
merge point.Queue                 0.00306048               0,00    0.00276666    0.00334690         0.00           2.0000
Process 2.Queue                   0.01032382               0,00    0.00915562    0.01197465         0.00           2.0000
Process 7.Queue                   0.07262165               0,00    0.06330999    0.07828780         0.00           2.0000
Queue for load point.Queue           38.4369               0,00       38.4148       38.4712      35.0000          40.0000
Seize work Station 1.Queue            0.7299               0,02        0.5850        0.9462         0.00          15.0000
Seize Work Station 3.Queue            0.5726               0,01        0.5056        0.6951         0.00           8.0000
Seize Work Station 4.Queue           29.4726               0,03       29.2617       29.7265      14.0000          34.0000
Seize Work Station 5.Queue            0.2184               0,00        0.1887        0.2415         0.00           3.0000
Seize Work Station 6.Queue            0.1217               0,00        0.1084        0.1337         0.00           3.0000




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                     Page    7      of      11
13:45:22                                       Category Overview                                                maj 5, 2009
                                                     Values Across All Replications

SM Electronics

 Replications:   50          Time Units:   Minutes

Resource

 Usage

 Instantaneous Utilization                                                  Minimum    Maximum       Minimum            Maximum
                                           Average         Half Width       Average     Average         Value              Value
Work Station 1                             0.9348               0,00          0.9235    0.9401             0.00          1.0000
Work Station 2                             0.5665               0,00          0.5629    0.5692             0.00          1.0000
Work Station 3                             0.8876               0,00          0.8757    0.9018             0.00          1.0000
Work Station 4                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000             0.00          1.0000
Work Station 5                             0.9343               0,00          0.9274    0.9386             0.00          1.0000
Work Station 6                             0.7534               0,00          0.7469    0.7613             0.00          1.0000
Work Station 7                             0.5468               0,00          0.5337    0.5522             0.00          1.0000

 Number Busy                                                                Minimum    Maximum       Minimum            Maximum
                                           Average         Half Width       Average     Average         Value              Value
Work Station 1                             0.9348               0,00          0.9235    0.9401             0.00          1.0000
Work Station 2                             0.5665               0,00          0.5629    0.5692             0.00          1.0000
Work Station 3                             0.8876               0,00          0.8757    0.9018             0.00          1.0000
Work Station 4                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000             0.00          1.0000
Work Station 5                             0.9343               0,00          0.9274    0.9386             0.00          1.0000
Work Station 6                             0.7534               0,00          0.7469    0.7613             0.00          1.0000
Work Station 7                             0.5468               0,00          0.5337    0.5522             0.00          1.0000

 Number Scheduled                                                           Minimum    Maximum       Minimum            Maximum
                                           Average         Half Width       Average     Average         Value              Value
Work Station 1                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 2                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 3                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 4                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 5                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 6                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000
Work Station 7                             1.0000               0,00          1.0000    1.0000           1.0000          1.0000




  Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig                         Page      8      of      11
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor
Bachelor

More Related Content

Featured

2024 State of Marketing Report – by Hubspot
2024 State of Marketing Report – by Hubspot2024 State of Marketing Report – by Hubspot
2024 State of Marketing Report – by HubspotMarius Sescu
 
Everything You Need To Know About ChatGPT
Everything You Need To Know About ChatGPTEverything You Need To Know About ChatGPT
Everything You Need To Know About ChatGPTExpeed Software
 
Product Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
Product Design Trends in 2024 | Teenage EngineeringsProduct Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
Product Design Trends in 2024 | Teenage EngineeringsPixeldarts
 
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental HealthHow Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental HealthThinkNow
 
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdfAI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdfmarketingartwork
 
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024Neil Kimberley
 
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)contently
 
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024Albert Qian
 
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie InsightsSocial Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie InsightsKurio // The Social Media Age(ncy)
 
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024Search Engine Journal
 
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summarySpeakerHub
 
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd Clark Boyd
 
Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next Tessa Mero
 
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search IntentGoogle's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search IntentLily Ray
 
Time Management & Productivity - Best Practices
Time Management & Productivity -  Best PracticesTime Management & Productivity -  Best Practices
Time Management & Productivity - Best PracticesVit Horky
 
The six step guide to practical project management
The six step guide to practical project managementThe six step guide to practical project management
The six step guide to practical project managementMindGenius
 
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...RachelPearson36
 

Featured (20)

2024 State of Marketing Report – by Hubspot
2024 State of Marketing Report – by Hubspot2024 State of Marketing Report – by Hubspot
2024 State of Marketing Report – by Hubspot
 
Everything You Need To Know About ChatGPT
Everything You Need To Know About ChatGPTEverything You Need To Know About ChatGPT
Everything You Need To Know About ChatGPT
 
Product Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
Product Design Trends in 2024 | Teenage EngineeringsProduct Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
Product Design Trends in 2024 | Teenage Engineerings
 
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental HealthHow Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
How Race, Age and Gender Shape Attitudes Towards Mental Health
 
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdfAI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
AI Trends in Creative Operations 2024 by Artwork Flow.pdf
 
Skeleton Culture Code
Skeleton Culture CodeSkeleton Culture Code
Skeleton Culture Code
 
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
PEPSICO Presentation to CAGNY Conference Feb 2024
 
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
Content Methodology: A Best Practices Report (Webinar)
 
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
How to Prepare For a Successful Job Search for 2024
 
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie InsightsSocial Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
Social Media Marketing Trends 2024 // The Global Indie Insights
 
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
Trends In Paid Search: Navigating The Digital Landscape In 2024
 
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
5 Public speaking tips from TED - Visualized summary
 
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
ChatGPT and the Future of Work - Clark Boyd
 
Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next Getting into the tech field. what next
Getting into the tech field. what next
 
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search IntentGoogle's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
Google's Just Not That Into You: Understanding Core Updates & Search Intent
 
How to have difficult conversations
How to have difficult conversations How to have difficult conversations
How to have difficult conversations
 
Introduction to Data Science
Introduction to Data ScienceIntroduction to Data Science
Introduction to Data Science
 
Time Management & Productivity - Best Practices
Time Management & Productivity -  Best PracticesTime Management & Productivity -  Best Practices
Time Management & Productivity - Best Practices
 
The six step guide to practical project management
The six step guide to practical project managementThe six step guide to practical project management
The six step guide to practical project management
 
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
Beginners Guide to TikTok for Search - Rachel Pearson - We are Tilt __ Bright...
 

Bachelor

  • 1. Simulation af SM Electronics Simulation of SM Electronics Bachelorprojekt i Matematik-Økonomi Lene O. Sønder Morten Petersen 20061258 20061557 Vejleder: Søren Glud Johansen Institut for Matematiske Fag Aarhus Universitet Maj 2009
  • 2.
  • 3. Indholdsfortegnelse Abstract iii Forord v Kapitel 1 Indledning 1 1.1 Problemformulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Modellen og Antagelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Kapitel 2 Modelkonstruktion, verificering og validering 7 2.1 Ankomster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 Ankomst til input conveyor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.3 Arbejdsstation 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.4 Automatiserede arbejdsstationer . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5 Manuelle arbejdsstationer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.6 De sidste 4 moduler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.7 Run Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.8 Verificering og Validering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Kapitel 3 Analyse og konklusion 19 3.1 Mulige forbedringer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2 Modifikation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3 Modifikation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.4 Kombinationer af modifikation 1 og 2 . . . . . . . . . . . . . . 23 3.5 Konklusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Appendices 27 Contest Problem 9: SM Electronics 29 Output fra grundmodel 35 Output fra modifikation 49 Litteratur 63 i
  • 4.
  • 5. Abstract This project is written in connection with the course „Modelling, simulation and analysis“ at Aarhus University, Denmark. It takes its starting point in „Contest Problem 9“, supplied by Rockwell Automation, Inc. We have used si- mulation to examine a certain problem at a fictitious company, SM Electronics. The company has observed that bottlenecks occur somewhere in their system, and we have therefore build a model, by means of simulation, that describes the system. This is discussed in the first part of the assignment. We have then established where the problem arised and as a conseqence of that, we have made some modifications to our model in order to try to solve the problem. By means of our simulations we have shed some light on the origin of the problem and also seen which modifications that improved the system. In de- ciding which modifications to be used, we also took into account the cost of implementing the change and the savings obtained from the modification. iii
  • 6.
  • 7. Forord Dette bachelorprojekt omhandler virksomheden SM Electronics som beskre- vet i „Contest Problem 9“. Formålet med projektet har været at modellere en konkret virksomhed, og ud fra denne model at analysere en bestemt pro- blemstilling vha. simulation. I det følgende er der en indgående beskrivelse af den omtalte model, en diskussion af hvorfor den virker, samt en analyse af problemstillingen med udgangspunktet i de resultater vi har opnået i løbet af processen. Vi har set på forskellige modifikationer af modellen for at undersøge hvilke forbedringer, der er mulige at lave, og hvilke der kan forbedre systemet, samt lavet en analyse af, hvilke ændringer i grundmodellen, der således kan betale sig at gennemføre. Århus, Maj 2009 Lene Sønder & Morten Petersen v
  • 8.
  • 9. Kapitel 1 Indledning 1.1 Problemformulering Med udgangspunkt i „Contest Problem 9“ (se appendiks s. 35) har vi forsøgt at benytte simulation til at analysere og forbedre en vis problemstilling hos SM Electronics. Virksomheden fremstiller elektroniske elementer, som andre virksomheder videreforarbejder. I den konkrete problemstilling ser vi på en afdeling som producerer tre elementer, A, B og C. Disse bliver hovedsageligt produceret separat, men ender alle i en fælles afsluttende proces. Helt konkret bliver elementerne placeret på et transportbånd, der fragter dem mellem otte arbejdsstationer, jvf. figur 1.1. Figur 1.1: Oversigt Der er tre forskellige typer arbejdsstationer. Station 8 er en på-/aflæs- ningsstation, hvor de forskellige elementer anbringes i, hhv. fjernes fra en pal- let, hvori elementerne transporteres i det videre system. Station 1, 3, 4, 5 og 6 er automatiserede stationer, hvor elementerne bliver forarbejdet af maski- ner, og hvor maskinerne evt. skal omstilles, hvis forrige element ikke var af samme type som det nuværende. Til sidst har vi også de manuelle arbejds- stationer, hvor elementerne bliver behandlet af medarbejdere. Elementerne 1
  • 10. 2 Kapitel 1. Indledning bliver fragtet rundt i systemet på nogle transportbånd med begrænset kapa- citet, og et element betragtes som tabt for systemet, hvis der ikke er plads på transportbåndene. Problemstillingen består så i at minimere de omkostninger, som virksomhe- den har ved disse tabte elementer. Man kan fx forestille sig, at begrænsningerne på transportbåndene kunne være et problem, eller måske er arbejdsstationer- ne ikke hurtige nok. Yderligere kunne man forestille sig, at arbejdsstationerne kunne udnyttes bedre. Selve problemstillingen samt disse mulige årsager vil vi tage op og analysere i denne opgave. 1.2 Modellen og Antagelser Data for SM Electronics’ fjerde linje omhandler ankomster af enhederne A, B og C, den tid det tager at forarbejde hver type på de syv forskellige arbejdssta- tioner, den tid det tager at omstille maskinerne, så de passer til de forskellige typer enheder og hastigheden på virksomhedens transportbånd. Desuden op- lyses den lost cost der indtræffer, når et element smides ud, inden det når at komme ind på det første transportbånd til det videre system. Da der er tale om et faktisk system, som virksomheden har og arbejder med, må det forven- tes, at tiderne er en god repræsentation af virkeligheden. Samlet producerer de tre første linjer omkring 60 60 60 ( + + ) stk/time · 16 timer ≈ 1500 stk 2.8 1.4 2 hver dag, og det er derfor muligt at samle ret gode data om, hvordan enhederne kommer, og hvad der sker med dem igennem systemet. Man kan diskutere, om en triangulær fordeling normalt vil give et godt billede af, fx hvor lang tid et stykke arbejde tager, men da virksomheden netop har haft et konsulentfirma til at finde data, og da der er så meget data at lave analyser ud fra, må det forventes, at de oplyste tal giver et nogenlunde godt billede af virkeligheden. Mht. lost cost, som vi får oplyst, er hhv. 0.89, 0.63 og 0.72, kan vi ud fra teksten ikke vurdere, om det er tal, der svarer til virkeligheden, da vi ikke har nogen andre omkostninger i forbindelse med systemet, og vi intet får at vide om, hvordan disse omkostninger er fundet. Vi må derfor blot antage, at data i opgavebeskrivelsen er en god repræsentation af virkeligheden, især fordi vi behandler et system, der allerede eksisterer, og hvor det er muligt at lave faktiske målinger. Mht. de to modifikationer er der til gengæld tale om endnu ikke afprøvede systemer, hvilket gør, at det ikke er muligt at se, hvordan de fungerer. Men da der kun er tale om små modifikationer i det faktiske system, som ikke umiddelbart vil have nogen effekt på andet end hhv. antallet af enheder i systemet, eller hvor ofte nogle enheder skal igennem setuptid, må vi også forvente, at data i disse tilfælde er gode nok.
  • 11. 1.2. Modellen og Antagelser 3 Den del af SM Electronics, vi analyserer, er et system, hvor der kommer tre typer enheder ind, A, B og C, som er blevet forarbejdet på hver deres linje og nu kommer ind på en fælles linje. Alle tre enheder kommer fra en anden linje i konstante tidsintervaller, dog med en lille forsinkelse nogle få procent af de gange, de ankommer. På den fjerde linje placeres enhederne på et fælles transportbånd, „Input Conveyor“ (IC), i den rækkefølge de kommer ind. På (IC) er der plads til 40 enheder. Vi har antaget at en enhed fylder 2 fod på (IC) (og de tre buffer conveyors fra modifikation 2), ligesom det er tilfældet på transportbåndet mellem arbejdsstationerne, som vi har valgt at kalde „Conveyor“ (C). Ligeledes har vi antaget, at alle transportbånd kører med samme hastighed som (C), dvs. 72 fod pr. min. Dette betyder i det store hele ikke noget, da vi har en opvarmningsperiode, jvf. afsnit 2.7 på side 13, så vi kun måler på systemet, når det er fyldt op. Alligevel synes vi, at det giver en bedre repræsentation af virkeligheden at lave disse transportbånd i forhold til kun at lave en kø, fordi det virker mest naturligt, at der er en transporttid, fx fra der hvor enhederne samles til det område, hvor de læsses på (C). Hvis der allerede er 40 enheder på (IC), når enheden kommer hen til trans- portbåndet, smides den ud. Når elementerne har passeret (IC), læsses de op på en slags pallet, som enhederne nu skal fragtes i, i det videre system. Disse palletter er placeret på (C), som er forbindelsen mellem otte stationer, hvoraf de syv forarbejder enheden. På (C) er der 40 palletter, dvs. der også på dette transportbånd højst kan være 40 enheder. Hele den fjerde linje består af 8 stationer, 5 automatiserede arbejdssta- tioner, 2 manuelle arbejdsstationer og én på-/aflæsningsstation, hvor alle ar- bejdsstationerne har forskellige procestider, der er afhængige af hvilken type enhed, der skal behandles. Af-/pålæsningsstationens proces tager en konstant tid, ligegyldigt hvilken type enhed der behandles. Vi har ladet denne fjerde linje bestå af to transportbånd, (IC) og (C). Dette har vi gjort, fordi vi forstår systemet således, at der placeres en ny enhed ned i en pallet, så snart den færdiggjorte enhed er blevet fjernet, hvilket ikke var muligt, hvis systemet skulle bestå af kun et transportbånd. Havde der kun været ét bånd, skulle det efter aflæsning af en færdig enhed tilbage til stationen, hvor enhederne kommer ind på linjen, og først derefter hen til pålæsningsstationen. Denne løsning ville også give problemer mht. palletten, da enhederne ikke skal anbringes i en pallet med det samme, de kommer ind på transportbåndet, og det ville derfor blive nødvendigt, at fjerne palletten fra båndet samtidig med den færdige enhed, for derefter at placere den på transportbåndet igen, når en ny enhed skal læsses på palletten. Derfor har vi valgt at lade de to transportbånd køre i hver sin ring. (IC) kører fra punktet, hvor enhederne kommer ud, til på-/aflæsningsstationen og tilbage igen, mens (C) kører fra på-/aflæsningsstationen videre til arbejdsstation 1, 2 osv. frem til arbejdsstation 7 og tilbage til på-/aflæsningsstationen. På arbejdsstationerne har vi antaget af elementerne fjernes fra trans- portbåndet og placeres derpå igen, efter arbejdet er færdiggjort. Vi har valgt
  • 12. 4 Kapitel 1. Indledning denne løsning, fordi vi i beskrivelsen af problemet får opgivet en hastighed, som transportbåndet kører med, der gør, at det vil tage transportbåndet un- der to sekunder at bevæge sig de to fod en arbejdsstation fylder. Derfor ville det aldrig kunne lade sig gøre, at arbejdet på stationerne blev lavet, hvis elementerne skulle blive på båndet, og båndet skulle køre med den opgivne hastighed. Vi har derfor valgt, at enhederne forlader båndet ved alle arbejds- stationer, da alternativet ville være, at båndets hastighed skulle bestemmes af den langsomste proces, og hastigheden på de 72 fod i minuttet ville dermed være underordnet. Fordi vi har antaget, at elementerne forlader transportbåndet ved arbejds- stationerne, har vi valgt at inkludere de enheder, der er på arbejdsstationerne, og specielt i kø til disse, i de 40, der højst kan være på transportbåndet. Hav- de vi ikke valgt at gøre dette, skulle der fx være ubegrænset plads i køen til arbejdsstationerne. Det ville have betydet, at begrænsningen på højst 40 enhe- der ikke ville have gjort nogen forskel, da man ved at se lidt på arbejdstiderne på arbejdsstationerne, kan se, at det som regel vil tage længere tid for en en- hed at komme igennem en arbejdsstation end at blive transporteret imellem to arbejdsstationer. Derfor har vi valgt, at der maksimalt kan være 40 på (IC) og området omkring den. Ligeledes kan der i alt være 40 på transportbåndet og arbejdsstationerne i det videre system. For at begrænse antallet af enheder i systemet, dvs. for at undgå så stor en kø før (IC), at den aldrig ville kunne afvikles, tjekkes der, når en enhed kommer frem til det første transportbånd, om der samlet er færre end 40 enheder på (IC) og i køen til pålæsningsstatio- nen. Er der det, sendes elementet ind på transportbåndet, og det gennemløber hele systemet, mens enheden smides ud, hvis der er 40 på båndet og området omkring den. I de fem automatiserede arbejdsstationer er der en konstant procestid, der er afhængig af, hvilken type den ankomne enhed har, men der er også en setuptid, som enheden skal igennem, hvis den forrige enhed var af en anden type end den nyankomne. Når arbejdsdagen slutter skal alle enheder stoppe der, hvor de er, og næste dag fortsættes der, hvor man slap. Det betyder naturligvis også, at setuptid for den første, der ankommer en morgen, afhænger af, hvilken type den sidste, der var igennem stationen dagen før, havde. Vi har samtidigt antaget, at når systemet begynder, er alle maskiner gjort klar til en enhed af type A. Dette betyder dog ikke noget pga. opvarmningsperioden. Den arbejdsopgave at fjerne et element fra en pallet og pålæsse en ny tager samlet 25 sekunder plus en forsinkelse nogle procent af gangene. Dette har vi modelleret lidt anderledes dog uden at ændre på, hvordan modellen fungerer. Vi har ladet station 8, som er af-/pålæsningsstationen, opdele i to stationer. En station i starten, der læsser enheder på (C), og en station til sidst i modellen, der fjerner dem fra den igen. Afstanden mellem disse to stationer har vi ladet være nul, hvilket gør, at så snart en enhed er taget ud af systemet, er (C) allerede ved pålæsningsstationen, og en ny enhed bliver placeret på båndet. I stedet for at dele tiden ud på både aflæsning og pålæsning, lader
  • 13. 1.2. Modellen og Antagelser 5 vi pålæsningen tage 25 sekunder plus en forsinkelse 1% af gangene. På den måde bliver den samlede tid i systemet for hver enhed ikke ændret, og først når systemet er fyldt (og det er først når systemet er fyldt, vi begynder at måle), vil der alligevel ikke kunne pålæsses en enhed før, en færdig enhed er blevet taget af palletten. Dette gør, at det ikke har nogen betydning, at hele på-/aflæsningstiden tilføjes i starten. I forbindelse med arbejdsstationerne, hvor det ankomne element fjernes fra transportbåndet, behandles og anbringes på transportbåndet igen, antager vi, at enheden fragtes på båndet de 16 fod, der er mellem to arbejdsstationer, tages af båndet, mens dette kører videre og placeres efter arbejdstiden på båndet igen. På- og aflæsningstiden ved dette, antager vi, er medregnet i arbejdstiden ved den enkelte station.
  • 14.
  • 15. Kapitel 2 Modelkonstruktion, verificering og validering I dette kapitel vil vi grundigt gennemgå, hvordan modellen er bygget op, og vi vil tydeliggøre sammenhængene mellem de enkelte moduler i modellen. Formålet her er ikke at give det store overblik over modellen, da en sådan er formuleret i afsnit 1.2 på side 2. 2.1 Ankomster Lad os nu tage fat på modellen. I figur 2.1 på næste side ser vi, at vi har tre typer af ankomster. Der foregår dog essentielt det samme i alle tre moduler nemlig, at der er et udtryk på formen c + (DISC(x, 0, y, 1, z) · TRIA(a, b, c, w)) hvor c angiver en konstant, der repræsenterer en fast ankomstrate. Vi bruger operatoren DISC til at modellere, at der en vis procentdel af gangene sker forsinkelser af typen TRIA. Eksempelvis ankommer der et element af typen A hver 168 sekund bortset fra, at det 2% af gangene bliver forsinket med en stokastisk variabel, der er triangulær fordelt med parametrene 5, 15 og 60. Bemærk i øvrigt også, at vi styrer talstrømmene (her symboliseret med z og w) således, at vi er sikre på, at der kommer det samme antal ankomster i både vores grundmodel samt i vores modifikationer. Efter disse indledende create moduler kommer elementerne nu til et assign modul, hvis eneste opgave er at tildele de forskellige typer af elementer en værdi 1, 2 eller 3, afhængig af om elementet er af type A, B eller C. Hvad vi helt konkret bruger disse værdier til, kommer vi tilbage til i afsnit 2.2 på den følgende side. 7
  • 16. 8 Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering Figur 2.1: Ankomster 2.2 Ankomst til input conveyor Vi er nu nået dertil, hvor vi skal afgøre, om der plads på (IC) eller ej. Dette sørger vores decide modul for vha. følgende udtryk Entity Counter + NQ(Queue for load point.Queue) < 40 (2.1) „Entity Counter“ er en variabel, som holder øje med hvor mange elementer, der er på (IC). Dvs. næsten i hvert fald. Som det fremgår af (2.1), har vi også tilføjet antallet af elementer i vores load point kø, hvilket er specificeret i et hold modul senere i modellen. Vi vil komme ind på, hvorfor dette er vigtigt, og hvorfor det er en del af (2.1) i afsnit 2.3 på næste side. Figur 2.2: Ank. til input conveyor Indtil videre vil vi antage, at dette er i orden, og vi vil derfor bevæge os videre til det næste decide modul. Det vil sige, at vi nu er i tilfældet, hvor (IC) er fyldt. Der er nu tre mulige udfald; enten er elementet af typen A, B eller C. Det er så her værdien, som elementet fik tildelt i assign modulet i starten af modellen, kommer ind i billedet. Vi er nemlig nu i stand til at
  • 17. 2.3. Arbejdsstation 8 9 afgøre elementtypen blot vha. følgende tests if assigned value = i, i = 1, 2, 3 Vi har nu fået afgjort af hvilken type, det pågældende element er, og vi kan der- for begive os videre til de tre record moduler, som blot tæller én op, hver gang et element passerer. På denne måde har vi styr på hvor mange af hver type, der bliver betragtet som tabt. Udover disse tre record moduler samt standard statistikken fra run setup, har vi yderlige defineret nogle ekstra linjer i data- modulet „Statistic“ under „Advanced processes“. Disse fremgår af figur 2.3. De første tre rækker tager blot antallet fra vores førnævnte record moduler og Figur 2.3: Statistik ganger med enhedsomkostningen for de respektive typer. På denne måde får vi skabt noget statistik, der fortæller, hvad omkostningerne har været, fordelt på de tre typer af elementer. Den fjerde række lægger blot disse tal sammen, så vi får et udtryk for den samlede omkostning. Lad os nu se på situationen, hvor (IC) er ledig, dvs. at elementet i stedet kommer til assign modulet, „Increment # of Entities in input Conveyor“, hvis eneste opgave er at tælle variablen „Entity Counter“ én op. Elementet ankommer herefter til en station, „merge station“, som modellerer ankomsten til (IC). „Merge point“, som er det efterfølgende leave modul, søger så for, at elementerne faktisk kommer op på (IC). 2.3 Arbejdsstation 8 Inden vi fortsætter med de næste moduler, vil vi her lige forklare, hvordan vores generelle transportbånd er bygget op. Grundlæggende er de bygget fuld- stændig identisk op, så vi vil nøjes med at betragte (IC). Den er af typen „non-accumulating“, da vi betragter et transportbånd, der kører med en kon- stant fart uden afbrydelser. Hastigheden er sat til 72 fod pr. minut, eller som der står i opgaveteksten (jvf. „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side 35), 18 fod pr. 15 sekunder. I datamodulet „Conveyor“ har vi valgt at sætte „Cell Size“ til én fod og „Max Cells Occupied“ til to fod. Ligeledes har vi i alle leave modulerne givet „# of Cells“ værdien 2. Disse værdier har vi valgt, fordi en enhed skal optage to fod på et transportbånd, hvilket vi sørger for ved at lade en enhed fylde to celler, der hver er på én fod. Denne løsning har vi valgt, frem for at lade et element fylde en celle på to fod, for at gøre simulationen mere præcis jvf. [1].
  • 18. 10 Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering Figur 2.4: Workstation 8 Tilbage til modulerne, jvf. figur 2.4. Vores element ankommer nu til et enter modul, som har til opgave at tage vores element af (IC). Inden vi kommer til det førnævnte hold modul, skal vores element lige igennem et assign modul, der tæller vores Entity Counter én ned igen, således at vi kan holde styr på antallet af elementer på (IC). Hold modulet holder på elementerne indtil følgende betingelse er opfyldt Entity Counter 2 < NrOfEntities hvor „Entity Counter 2“ er en variabel fuldstændig magen til Entity Counter, blot tæller denne variabel antallet af elementer på (C) og ikke (IC). „NrOfEntities“ er en variabel, der konstant er lig 40, da det giver os mu- lighed for at bruge Process Analyzer (PAN) til at se på effekterne af en evt. udvidelse af antallet af palletter på (C). Så det, betingelsen siger, er, at vi skal holde på vores elementer, indtil der er plads på (C). Dette venteområde betragter vi også som en del af (IC). Grunden hertil er, at vi mener, det giver det mest realistiske billede af virkeligheden, og den måde vi opfatter den på, jvf. afsnit 1.2 på side 2. Sagen er, at der kan være 40 elementer på (IC), dvs. i det område der kommer før workstation 8, dvs. inkl. hold modulet. Dette er også grunden til, at vi i (2.1) medtager antallet af elementer i hold modulet. Nu er vi så kommet dertil, hvor elementet skal op på (C), og derfor skal vores enhed igennem endnu et assign modul, der har til formål at tælle før- nævnte Entity Counter 2 én op. Dernæst ankommer elementet til en station, der skal markere, at enheden er klar til at komme op på (C). Selve denne manøvre sker i det næste leave modul. Her bemærkes i øvrigt, at hele load- /unload proceduren regnes med her, som det også fremgår af den forsinkelse, vi har angivet i modulet. 2.4 Automatiserede arbejdsstationer Med udgangspunkt i den første arbejdsstation vil vi nu se på de automatise- rede arbejdsstationer, dvs. arbejdsstationerne 1, 3, 4, 5 og 6 (se evt. 2.5 på næste side). Disse er opbygget af et enter modul, „Enter Work Station 1“, for at enheden kan forlade transportbåndet, et seize modul, „Seize Work Sta- tion 1“, der belægger ressourcen, og et decide modul, „Is Entity Type the same in 1?“, der afgør, om den pågældende enhed er af samme type, som den foregående. Dvs. vi har en variabel, „Variabel 1“, som har en værdi 1, 2 eller 3, og decide modulet tester, om „assigned value“ ved den enhed, der kommer
  • 19. 2.4. Automatiserede arbejdsstationer 11 igennem decide modulet, er den samme som denne værdi. Hvis svaret til de- cide modulet er falskt, vil enheden nu skulle igennem både en setuptid og en procestid, som begge er konstanter, der er afhængige af enhedens type og hvil- ken arbejdsstation, den er ved. Er svaret sandt, og enheden er af samme type som den foregående, skal enheden blot igennem procestiden. Inden ressourcen frigives skal enheden igennem et assign modul, der sætter Variabel 1 til vær- dien af „assigned value“, og derved holdes der styr på hvilken type enhed, der lige har været igennem arbejdsstationen. Denne værdi bruges således til at afgøre, om den næste enhed skal igennem setup eller blot kan sendes direkte ind i processen. Herefter fragtes elementet igennem et release modul, der fri- giver ressourcen, et station modul, der bruges til at angive transportbåndets rute og et leave modul, „Leave Work Station 1“, hvor elementet kommer på transportbåndet igen og sendes videre til næste station. Løsningen med seize- delay-release, har vi valgt for at sikre, at det ikke er muligt at overhale en enhed, der befinder sig i setup. På denne måde kan et element ikke komme ind i decide modulet, før det foregående er færdigbehandlet, og dets type er gemt i Variabel 1. Figur 2.5: Automatiseret arbejdsstation Procestiderne og setuptiderne har vi valgt at lave i et array med hhv. 21 og 15 indgange. Det betyder, at den første indgang i udtrykket Process er arbejdstiden i arbejdsstation 1 på et element af typen A. Anden indgang er arbejdstiden i arbejdsstation 1 på et element af typen B, fjerde indgang er arbejdstiden i arbejdsstation 2 på et element af typen A osv. Setuptiderne er defineret på samme måde, her er der dog bare tale om en liste med 15 indgange, fordi de to manuelle arbejdsstationer ikke skal gennem opsætning ved forskel- lige typer elementer. Arena sørger for at vælge de rigtige indgange, fordi vi under fx „Delay Time“ i „Process Time 1“ har skrevet Process(assigned value). Hvis elementet, der kommer ind i dette modul, er af typen A, vil den have værdien 1 som assigned value, og Arena vil derfor finde Process(1), som er den første indgang i Process. Ved hver af de efterfølgende arbejdsstationer har vi blot lagt hhv. 3, 6, 9, 12, 15 og 18 til assigned value, og derved finder Arena de tider, elementet skal forsinkes med baseret på, hvilken type det er, og hvor det er i systemet. Denne løsning har vi valgt frem for at have et expression til hver proces-/setuptid, fordi vi ved at have et expression til alle tider fik for mange siman objekter, og derfor ikke kunne køre modellen. Alternativt kunne
  • 20. 12 Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering vi have reduceret modellen, så den fx ikke havde så mange arbejdsstationer, men denne løsning ville vi selvfølgelig gerne undgå. 2.5 Manuelle arbejdsstationer De manuelle arbejdsstationer er en simplere udgave af de automatiserede. Her er det ikke nødvendigt med en setuptid, hvilket gør, at det ikke bliver nødvendigt at holde styr på, hvilke typer der tidligere har været igennem. Disse arbejdsstationer er derfor kun opbygget af et enter modul, der tager enhederne af transportbåndet, et process modul, der har samme effekt som seize-delay- release-konstruktionen fra de automatiserede arbejdsstationer, og til slut en station og et leave modul, der gør, at transportbåndets rute kan blive beskrevet i datamodulet „Segment“, og at enhederne sættes tilbage på transportbåndet. Som ved de automatiserede arbejdsstationer vælges procestiderne vha. Process under „Expression“, og de rigtige indgange i denne liste findes vha. attributten assigned value plus en konstant. Eneste ændring er, at tiderne her ikke er konstante, men triangulært fordelte. Figur 2.6: Manuel arbejdsstation 2.6 De sidste 4 moduler Nu er vi så nået til afslutningen af vores model. Her kommer elementet i første omgang til et enter modul, „Exit conveyor“, som igen blot tager elementet af (C). Dernæst har vi en station, „Leaving unload station“, som markerer det sidste element på (C). Inden enheden sendes ud gennem vores dispose modul, skal vi lige sørge for at Entity Counter 2 bliver talt én ned, hvilket selvfølgelig sker gennem et assign modul, som her hedder „Decrement # of Entities in Conveyor“. Figur 2.7: Exit
  • 21. 2.7. Run Setup 13 2.7 Run Setup Det sidste, vi vil kommentere i dette kapitel, er, hvordan vi har sat selve kørs- lerne op. Som det fremgår af Figur 2.8, har vi sat „replikationslængden“ til 5000 minutter (5 dage med 16 timer pr. dag angivet i minutter plus 200 min. i opvarmningsperiode) og „Timer pr. dag“ til 16. Dette fremgår mere eller min- dre af opgaveteksten (jvf. „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side 35), idet virksomheden arbejder med 16 timers produktionsdage, 5 dage om ugen. Med hensyn til „opvarmningsperioden“ og „# replikationer“ har vi her været i gang med nogle overvejelser. Mere præcist har vi til opvarmningsperioden benyttet Output Analyzer (OA). Da produktionen bliver lukket ned hver dag uden, at de ufærdige produkter forlader systemet, var vores mål, at opvarm- ningsperioden skulle sørge for, at antallet af elementer i systemet skulle være på det normale niveau. Til at undersøge hvad dette normale niveau er, har Figur 2.8: Run Setup vi som sagt brugt (OA). Af grunde vi ikke forstår vælger (OA) ikke at vise, hvad der sker efter ca. 200 min. (svarende til opvarmningsperioden), hvis man blot ser på et kort tidsinterval, jvf. figur 2.9 på næste side, så for det fulde billede, se figur 2.10 på den følgende side. Det, vi her ser, er, at der går ca. 150 min., fra vi starter, til niveauet for systemet er stabiliseret, og for at være på den sikre side sætter vi derfor opvarmningsperioden til 200 min. Bemærk at vi har benyttet (OA) i tilfældet, hvor NrOfEntities er 72. Dette gør selv- følgelig opvarmningsperioden unødvendigt lang i tilfældet med færre palletter på båndet, men i forbindelse med vores kørsler i (PAN) var det en fordel at systemet var fyldt uafhængigt af NrOfEntities. Mht. antallet af replikationer, så har vi her gjort os nogle overvejelser mht. vores konfidensintervaller. Vi har i den forbindelse lavet kørsler med hhv. 10, 40, 50, 70 og 100 replikationer,
  • 22. 14 Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering Figur 2.9: # i systemet Figur 2.10: # i systemet, set over hele perioden og det viser sig, at når antallet kommer over 50, bliver ændringerne meget små, og vi har derfor valgt, at det ikke kan betale sig at lave flere end 50 replikationer. Dette er selvfølgelig et skøn, vi har gjort os, men virksomheden kunne jo sagtens tænkes at have andre præferencer end os. Man kunne sagtens forestille sig, at de gerne ville have en meget præcis simulation, og derfor ville sætte pris på mange flere replikationer eller omvendt, at de ikke vil bruge for mange ressourcer, og derfor kunne være fint tilfredse med fx 10 replikationer. 2.8 Verificering og Validering I opbygningen af vores model har vi ikke, som anbefalet i [2], startet med at lave en mindre model og udbygget den efterhånden, men i stedet forsøgt at lave hele modellen, og så senere delt den ind i mindre dele for at under- søge, om alle delprocesser virkede efter hensigten. Dette har vi gjort, da vi syntes, at det var nødvendigt med mindst én arbejdsstation af hver type og vores af/-pålæsningsstation for at lave en grundmodel, der nogenlunde kunne repræsentere virksomheden, og dermed give et overblik over opbygningen af denne produktionslinje. Da fem af arbejdsstationerne er identiske, bortset fra nogle proces- og setuptider, valgte vi at lave alle fem på én gang. Ligeledes lavede vi de to manuelle arbejdsstationer samtidig, fordi vi således kunne få et overblik over den samlede model, og alligevel, fordi så mange arbejdsstatio- ner stort set er ens, forholdsvist nemt kunne overskue modellen. Dette gav et overblik over, om elementerne blev fragtet igennem systemet som ønsket, og især om transportbåndene fungerede, som de skulle. Sidenhen har vi forenklet modellen bl.a. for at undersøge, om decide modulerne i modellen fungerede som forventet. Det første decide modul (Is Input Conveyor avaliable?) afgør, om der er så mange elementer på vores (IC), at det pågældende element, der er kommet ind i decide modulet, skal direkte ud af systemet som en lost cost eller ej. For at undersøge om dette modul gjorde som forventet, har vi fokuseret på Arenas animation, hvor vi kunne se, at elementerne sendes videre i systemet,
  • 23. 2.8. Verificering og Validering 15 når der samlet er færre end 40 i „merge point“, (IC) og „Queue for load point“. I vores output, jvf. „Output fra grundmodel“ på side 35, fra kørslerne ses det også, at summen af antal ventende ved hhv. merge point, Queue for load point og antallet af elementer på (IC) er mindre end 40, og at den også ligger så tæt på 40, at betingelsen ser ud til at blive udnyttet fuldt ud. Ligeledes har vi kunnet nå frem til, at vores hold modul inden load point (Queue for load point) fungerer efter hensigten, da man under „Entity“ → „Other“, kan se, at det samlede work in process for A, B og C er under, men dog forholdsvist tæt på 80. Da der aldrig er mere end 40 i (IC) og køerne omkring denne betyder dette, at der er omkring 40 i resten af systemet som ønsket. For at afgøre om decide modulet (Is entity the same type?) ved arbejds- stationerne fungerer efter hensigten, har vi set på hele systemet, hvor vi kun har sendt én type ind, og derved har kunnet se, at decide modulerne sender alle enheder videre til processen uden setuptid, på nær det første element, som, hvis det er af type B eller C, skal igennem setuptid, da vi har antaget, at maskinerne er gjort klar til type A. Derefter sendte vi kun elementer af type A og B ind i systemet på en sådan måde, at hver anden var af type A, hver anden af type B, og kunne så observere, som ønsket, at alle elementer skulle igennem en setuptid ved alle arbejdsstationer. Alt dette har vi observeret vha. Arenas simulation af kørslen. Ud over at vi selv har diskuteret modellen, hvor vi har forsøgt at se om den giver mening i forhold til virkeligheden, og om den fungerer som den skal, har vi også ladet to andre se modellen igennem, sådan at de med upåvirkede øjne kunne se efter eventuelle svage punkter eller fejlfortolkninger. Desuden har vi lavet forskellige simple udregninger for at teste, om fx antal- let af lost parts udregnes rigtigt (summen af antal lost parts og „Number out“ i proces 7, bør ca. være Number out i alt), og set generelt på tallene i output fra kørslerne (se „Output fra grundmodel“ på side 35) for at se, om tallene virker realistiske. Både ud fra køtider, antal elementer i kø og udnyttelse af ressourcerne ses det, at flaskehalsen i systemet er arbejdsstationerne, hvilket også er det forventede, da transportbåndene kører 72 fod i minuttet, og det dermed vil tage ca. 14 sekunder at blive transporteret de 16 fod, der er mellem to arbejdsstationer. Det er derfor klart, at der vil skabes kø ved arbejdsstatio- nerne, fordi ingen af arbejdsstationerne har en procestid på under 20 sekunder, og der udover procestiderne også ofte kommer en setuptid. Da det ikke er transportbåndene, der er flaskehals i systemet, vil det na- turligvis også betyde, at man, for at få en forbedring af systemet der virkelig gør en forskel, er nødt til at forkorte tiden, enhederne er på arbejdsstationerne. Derfor er det også forventeligt, at man ved modifikation 1, hvor antallet af elementer i systemet udvides, ikke ser en stor ændring i antallet af lost parts, mens man ved modifikation 2 forkorter tiden i arbejdsstationerne betydeligt, og derved får en stor forbedring. I forhold til ankomsterne af enhederne, er der opstået det problem, at de ikke var ens, når man så på modifikation 2 i forhold til grundmodellen. Dette
  • 24. 16 Kapitel 2. Modelkonstruktion, verificering og validering har vi dog fået løst ved at styre alle talstrømme, dvs. ved at bruge forskellige talstrømme til alle diskrete og triangulære fordelinger i de forskellige create moduler, men selvfølgelig de samme talstrømme på tværs af modifikationerne, jvf. afsnit 2.1 på side 7. Da virksomhedens ønske kun er at få færre enheder smidt ud af den fjerde linje, inden de kommer ind på det første transportbånd, er det informationen, der har med denne problemstilling at gøre, der er vigtige at finde. Det betyder, at detaljegraden fx omkring arbejdsstationerne kun skal være stor nok til, at det kan give et indblik i, hvordan der kan komme flere igennem systemet, og dermed få færre elementer smidt ud. Var SM Electronics et virkeligt firma, ville det være forholdsvist simpelt at få et overblik over, om vores model svarer til virkeligheden, fordi grund- modellen beskriver et produktionssystem, der allerede eksisterer, og det ville derfor være muligt at se hvor mange enheder af hver type, der blev færdigpro- duceret, og hvor mange der blev kasseret. Ligeledes ville det være muligt at se, om det i virkeligheden var de samme arbejdsstationer, der gav anledning til flaskehalse, som dem i vores model og lignende. Desværre er det ikke muligt for os, da vi ganske enkelt ikke har de tal. Alligevel er det dog muligt ud fra det data, der er opgivet at se på nogle af modellens resultater. Bemærk at de følgende udregninger er baseret på overslag. Ankomsterne i modellen svarer godt til virkeligheden, da antal sekunder på en uge er 16 · 60 · 60 · 5 = 288000, hvilket betyder, at der på en uge kommer ca. 288000 288000 288000 ≈ 1714, ≈ 3429 og ≈ 2400 168 84 120 elementer ind i systemet af hhv. type A, B og C (eller ca 343, 686 og 480 om dagen). Bemærk at disse tal er lidt over det faktiske, og de tal som Arena giver, da vi i disse udregninger ikke har taget højde for de forsinkelser, der nogle gange er i ankomsterne. Mht. flaskehalsene i systemet, er det klart, at det i virkeligheden, som i vores model, må være arbejdsstationerne, der er flaskehalsene, fordi det, som forklaret ovenfor, for alle arbejdsstationer tager mere end 14 sekunder at behandle en enhed. At det især er ved arbejdsstation 4, der er kø, og dermed også denne station, der giver anledning til flaskehalse, kan også ses ud fra tallene ved at lave et vægtet gennemsnit af procestiderne ved arbejdsstationerne 1, 3, 4, 5 og 6 vægtet med, hvor mange enheder der kommer af hver type. Da fås hhv. ca. 41.7, 28.5, 41.5, 37.3 og 34.2, hvor eksempelvis det første tal er udregnet på følgende måde 37 · 343 + 46 · 686 + 39 · 480 ≈ 41.7 343 + 686 + 480 Dette betyder, at den gennemsnitlige procestid i arbejdsstation 1 og 4 er væ- sentligt længere end ved de andre stationer. Men da så stor en del af enhederne skal igennem setup i grundmodellen, er det også nødvendigt at tage disse med i overvejelserne. Her ses det, at setuptiderne for alle tre typer er kortere ved
  • 25. 2.8. Verificering og Validering 17 arbejdsstation 1 end ved arbejdsstation 4. Mht. arbejdsstation 3 er proces- tiderne så meget kortere end procestiderne i arbejdsstation 4, at det virker fornuftigt, at det vil tage en enhed længere tid at passere arbejdsstation 4 end 3, på trods af setuptiderne ved arbejdsstation 3. På samme vis kunne det på data godt se ud til, at de sidste fire arbejdsstationer ikke er lige så forsinkende for systemet, som arbejdsstation 4, fordi setuptiderne i station 5 og 6 stort set alle er mindre end de tilsvarende tider fra station 4, og fordi stationerne 2 og 7 ikke har setuptider, og derfor må være væsentligt hurtigere. Alt i alt er det plausibelt, at det bør være arbejdsstation 4, der samler kø, ligesom det er tilfældet i modellen. Mht. modifikationen, der gør, at enhederne bliver samlet alt efter type, virker det også troværdigt, at det stadig er arbejdsstation 4, der er flaskehalsen i systemet, fordi procestiderne i denne station var blandt dem, der tog længst tid, hvilket modifikationen ikke ændrer på. At køen også er længere ved station 4 end 1 skyldes stadig setuptiderne, for selvom antallet af enheder, der skal gennem setup, er stærkt reduceret, er der dog stadig tale om et stort antal enheder, som skal igennem setup.
  • 26.
  • 27. Kapitel 3 Analyse og konklusion 3.1 Mulige forbedringer Som den oprindelige model fungerer, sendes forholdsvist mange enheder ud af den fjerde linje, inden de forarbejdes, fordi denne linje ikke kan følge med, i forhold til hvor hurtigt enhederne kommer ud fra de tidligere linjer. For at mindske antallet af enheder, der smides ud, er det derfor nødvendigt at se på ændringer, der kan afhjælpe dette problem. Da linjen består af to trans- portbånd, (IC) og (C), og otte arbejdsstationer, er det disse steder, vi skal forsøge at lave forbedringer. På transportbåndene er der to ting, der kan æn- dres på, som muligvis vil kunne hjælpe. For det første vil der blive smidt færre elementer ud af systemet, hvis et transportbånd kan indeholde flere enheder. Dvs. hvis der er plads til flere enheder på (IC) eller (C), vil der skulle smi- des færre enheder ud af den fjerde linje, inden de er blevet sendt igennem de otte arbejdsstationer. Ligeledes kunne en forøgelse af hastigheden, som de to transportbånd kører med, være en løsning på problemet, da det med sådan en ændring ville være hurtigere at fragte en enhed mellem arbejdsstationerne, og den samlede tid pr. enhed på den fjerde linje ville derfor kunne mindskes. Forbedringer på arbejdsstationerne skal kunne gøre det hurtigere for et element at blive behandlet på den enkelte arbejdsstation. Da vi antager, at det ikke er muligt at forkorte proces- og setuptiderne, er den eneste mulighed for at forkorte tiden i en arbejdsstation at få færrest mulige elementer igennem setuptiden. I modifikation 2 laves der en model, der netop gør dette ved at gruppere enhederne således, at der fx kommer fem elementer af samme type i træk, og det sikres derved, at de fire af dem ikke skal igennem setup. Naturligvis kunne mange andre muligheder undersøges, fx kunne en løsning også være at have forskellige maskiner til hver type ved alle arbejdsstationer, det kunne måske hjælpe at indsætte flere transportbånd igennem systemet, ændre på hvordan (IC) fungerer og længden af den eller lign., men da vi ikke kan vide, om det er fysisk muligt at lave sådanne udvidelser, og heller ikke har mulighed for at vurdere, hvad omkostningerne ved disse udvidelser ville 19
  • 28. 20 Kapitel 3. Analyse og konklusion være, undersøger vi blot de to modifikationer, der er foreslået, og hvorom vi har fået data. Hvilken en af modifikationerne, der bedst kan betale sig, og om det er en kombination af ændringerne, der er den bedste løsning kommer naturligvis an på, om det er arbejdsstationerne eller transportbåndet, der er hovedårsagen til flaskehalsen, eller om det er en kombination. Dette vil vi analysere i det følgende. Det er dog værd at bemærke, at denne undersøgelse af forbedringer af modellen kun koncentrerer sig om minimering af „Total lost cost“ som performancemål, og tager derfor ikke nødvendigvis hensyn til at fx antallet af enheder, der forlader systemet, kunne forringes. I den oprindelige model, svarende til SM Electronics, som virksomheden ser ud nu, har vi, bl.a. vha. vores record moduler i output fra Arena, antallet af enheder, der bliver smidt ud af det fjerde system om ugen, fordelt på de tre typer. Vi har omkostningen ved disse og den samlede omkostning ved disse „lost parts“ pr. uge, og det er denne samlede omkostning, vi bruger som mål for, om en ændring forbedrer systemet så meget, at det kan betale sig at investere. Som SM Electronics fungerer nu, sendes der samlet omkring 2800 elementer ud af den fjerde linje pr. uge, svarende til en omkostning på lidt mere end $2000. Det betyder at ca. 4500 færdige enheder kommer ud af systemet i løbet af en uge. 3.2 Modifikation 1 For at se på modifikation 1, har vi vha. (PAN) kørt vores grundmodel, hvor variablen NrOfEntities har værdierne hhv. 40, 45, 50, 55, 60, 65 og 72. Dette svarer til ændringen af modellen, hvor der er tilføjet 0, 5, 10, 15, 20, 25 eller 32 palletter til transportbåndet, hvilket betyder, at det nu er muligt at have flere enheder på båndet ad gangen. I øvrigt bemærkes at 72 er en øvre grænse for antallet af elementer der kan være på (C), da transportbåndets samlede længde er 16 · 8 + 2 · 8 = 144 og én enhed optager 2 fods plads. De 16 er antal fod mellem hver arbejdssta- tion, mens de 2 er det antal fod en arbejdsstation optager. Som det ses i figur 3.1 på modstående side er Total lost cost stort set konstant ligegyldigt, hvilken værdi NrOfEntities antager. Derfor kan det klart konkluderes, at det ikke kan betale sig at tilføje flere palletter på (C), da der er forbundet en ganske stor omkostning ved dette, men ingen fortjeneste. Ved at se på køtiderne i outputtet for grundmodellen ses det, at der især er to steder, hvor der samles kø, Queue for load point og Seize Work Station 4. At der samles kø inden en arbejdsstation, kan denne modifikation naturligvis ikke ændre på. Den anden kø, er en kø til at blive læsset op på transportbåndet. Denne kø vil heller ikke blive forkortet, men nærmere forlænget ved denne
  • 29. 3.3. Modifikation 2 21 Figur 3.1: PAN ændring, fordi flere enheder vil blive sendt videre i systemet på (IC), men det ikke vil gå hurtigere med at læsse dem på transportbåndet, da transportbåndet ikke kører hurtigere eller pålæsningstiden ikke forkortes. Alt i alt vil ændringen fra grundmodellen til denne model, hvor der er plads til flere elementer på (C), kun betyde at der vil sendes få, svarende til det antal ekstra, der kan være på båndet, videre igennem den fjerde linje, men tiden igennem systemet vil ikke blive forkortet, og derfor vil der blot være flere ufærdige enheder på transportbåndet, når arbejdsdagen slutter. Dette vil betyde, at der ville være en lille forbedring i den tabte omkostning, hvis systemet startede tomt, svarende til, at der i starten ville sendes flere enheder ind i systemet, men reelt svarer det bare til at tage nogle enheder fra i systemet, når de ellers skulle kasseres, og undlade at tælle denne tabte omkostning med. Men da systemet aldrig kører tomt, hvilket vi, som nævnt i afsnit 2.7 på side 13, modellerer ved en opvarmningsperiode, der sikrer, at systemet er på sit normale niveau, når vi begynder at samle data, sker dette aldrig, og dermed vil end ikke lost cost kunne forbedres ved at have flere palletter. Denne modifikation vil altså betyde, at der kører flere halvfærdige enheder rundt i systemet. Samtidig vil den tid, det tager en enhed at komme igennem systemet, forlænges, og der vil ikke blive færdiggjort flere enheder. Da systemet aldrig kører tomt, vil denne ændring derfor ikke hjælpe til at færre enheder smides ud inden (IC), og det vil naturligvis ikke kunne betale sig at investere i noget, som ikke giver anledning til en forbedring. 3.3 Modifikation 2 Som tidligere nævnt har vi lavet en modifikation, som skal gøre, at vi mindsker setuptiden på vores arbejdsstationer. Dette kommer ud på, at vi har lavet tre buffer conveyors, som de forskellige typer kommer op på inden de når til (IC). Yderligere sker der det, at hver type af ankomster bliver samlet i en gruppe, inden de kommer op på (IC). Hvad dette har af betydning for den økonomiske side af modellen, skal vi komme tilbage til senere. Antallet, der skal være i
  • 30. 22 Kapitel 3. Analyse og konklusion hver gruppering, styrer vi ved hjælp af en variabel, „Batch size“, der som udgangspunkt antager værdien 5. Vi kan så vha. (PAN) undersøge forskellige størrelser af denne Batch size, hvilket også fremgår af figur 3.2. Når vi har Figur 3.2: PAN en Batch size på 1, svarer det selvfølgelig til tilfældet, hvor vi ikke har nogen buffer conveyors, dog med den forskel, at der er lidt transporttid på disse bånd. Som det fremgår arbejder vi også med størrelserne 2, 5, 7 og 10. Der er en naturlig grænse på 10 for hvor mange ankomster, man kan gruppere, da der, jvf. appendix „Contest Problem 9: SM Electronics“ på side 35, er plads til netop 10 ankomster på vores buffer conveyors. Lad os nu tage et kig på besparelserne ved disse grupperinger. Det før- ste, vi kan bemærke, er, at man, ved at vælge Batch size til 5, faktisk mere end halverer „Total Lost Cost“, hvilket må siges at være noget af en forbed- ring. Vi ser også at ved yderligere at ændre batch size til 10, opnår vi en Total Lost Cost på 681.758. Disse tal skal selvfølgelig sættes i forhold til den investering, man skal lave for at opnå disse besparelser, men mere om det senere. Først vil vi nemlig lige prøve at give en forklaring på, hvorfor vi opnår disse store besparelser, i modsætning til den første modifikation beskrevet i afsnit 3.2 på side 20. Kodeordet i den sammenhæng er setuptid. Den helt store fordel ved denne løsningsmodel er nemlig, at der kommer mange færre enhe- der gennem setuptid. Hvor mange enheder af samme type, der kommer efter hinanden, afhænger naturligvis af, hvor mange enheder, der kommer ind i sy- stemet, men dette kan være op til så mange enheder som Batch size er sat til, hvilket vil betyde, at enhederne kun skal gennem setuptid 1/(Batch size) af gangene. Dette, har vores kørsler vist, gør, at båndene sjældnere bliver fyldt, og dermed mindskes vores lost cost. Ydermere er det med til at underbygge vores endelige konklusion, om at virksomhedens flaskehals i virkeligheden ik- ke er transportbåndene, men derimod arbejdsstationerne, eller mere specifikt setuptiden på de automatiserede arbejdsstationer. Indtil nu har vi beskrevet denne løsning, som værende helt fantastisk, men i virkeligheden nytter det jo ikke noget, hvis investeringen, der sikrer den lavere lost cost, er alt for omkostningsfyldt. Derfor vil vi nu tage denne problemstilling op til overvejelse. Som bekendt er omkostningen ved at an- lægge disse nye buffer conveyors $56.000, og vi har en ugentlig besparelse på
  • 31. 3.4. Kombinationer af modifikation 1 og 2 23 2097.121 − 1009.757 = $1087.363 i tilfældet, hvor Batch size er 5. Spørgsmålet er nu hvor lang tid, der går, før investeringen er tjent hjem.2 Her bruger vi selvfølgelig annuitetsformlen A 1 PV = (1 − ) (3.1) r (1 + r)n og isolerer n. Udregningerne ser således ud 1087.363 1 (1 − ) = 56000 0.0005686 (1.0005686)n 1 1− = 0.02928 (1.0005686)n 1 = 0.9707166788 (1.0005686)n 1.0005686n = 1.0301667 log 1.0301667 n= log 1.0005686 n = 52.2847 Det vil altså sige, at det tager lidt mere end 52 uger, før investeringen er tjent hjem. Så umiddelbart ser det ud til at være en rigtig fornuftig investering, men hvorfor restringere sig til en batch size på 5? Som udgangspunkt er om- kostningen ved investeringen fast, uanset de indstillinger der skal til for at bestemme Batch size. Dette betyder i realiteten, at man bør udnytte kapa- citeten til fulde, dvs. sætte Batch size til 10 for at udnytte systemet bedst muligt. Ser vi nu på dette tilfælde, vil man opnå en ugentlig besparelse på 2097.12 − 681.758 = $1415.362. Selvfølgelig kunne man godt argumentere for, at der ville komme andre ting i spil ved en øget Batch size. Fx kunne man forestille sig, at antallet af fejl på transportbåndet stiger med Batch size, men dette kan vi dog ikke tage hensyn til uden at lave en masse antagelser. 3.4 Kombinationer af modifikation 1 og 2 Ud fra den tidligere diskussion ses det, at virksomheden skal investere i mo- difikation 2. Vi vil nu se, om det kan betale sig at lave en kombination af de to modifikationer, og vi ser derfor på, om modifikation 1 kan betale sig, givet vi har investeret i modifikation 2. Ligesom ved modifikation 1, forventede vi, at der ikke ville blive tale om nogen besparelse ved at tilføje flere palletter, fordi vi, som forklaret i afsnit 3.2 på side 20, ikke får et system, der er hurtigere, og ændringen derfor kun betyder, at der befinder sig flere ufærdige enheder inde i systemet. 1 jvf. appendix „Output fra grundmodel“ på side 35 2 For en diskussion af dette, se afsnit 3.4
  • 32. 24 Kapitel 3. Analyse og konklusion Figur 3.3: PAN Da det i modifikation 2 var så klart, at det optimale altid ville være at lade Batch size være 10, jvf. afsnit 3.3 på side 21, havde vi egentlig blot tænkt os at se på dette tilfælde. Men da det ud fra (PAN) ikke var fuldstændig oplagt at se, om ændringer i NrOfEntities ikke havde nogen effekt, har vi alligevel valgt at lave kørsler for flere forskellige værdier af Batch size. Dette har vi gjort for at få et mere generelt overblik over, hvordan Total lost cost ændres for forskelligt antal palletter på (C). Selvom der i figur 3.3 ses noget større spredning af Total lost cost er der ikke noget, der tyder på en generel tendens til at Total lost cost falder, når værdien af NrOfEntities stiger. Skulle begge investeringer gennemføres ville det, som forklaret i afsnit 3.3 på side 21, og som det også tydeligt fremgår af figur 3.3, klart være optimalt at lade Batch size være 10. Givet denne værdi er den største besparelse, der kan opnås $13.6 pr. uge, svarende til at investere i alle 32 mulige palletter. For at ligning 3.1 på forrige side har en løsning, skal der gælde PV · r ≤1 A
  • 33. 3.5. Konklusion 25 Dette betyder med en årlig rente på 3%, at nutidsværdien af investeringen ikke kan blive større end 13.6 = $23918.4 0.0005686 Dette er lavere end omkostningen ved at få tre palletter mere på (C), og det er derfor tydeligt, at det ikke kan betale sig at investere i en kombination af modifikation 1 og 2. Vi har valgt at vurdere investeringerne, ved at se på hvor mange år der skal gå, før nutidsværdien af vores besparelse er lige så stor som prisen på investeringen. Denne løsning tager naturligvis ikke hensyn til afskrivninger og lign., men for at undgå at skulle lave antagelser, som vi egentlig ikke har noget hold i, har vi alligevel valgt denne løsning. Denne metode kan godt bruges til at afgøre, om en enkelt investering kan betale sig, men er ikke god til sammenligning af alternativer, og da vi direkte kan afvise modifikation 1 og en kombination af 1 og 2, vha. denne metode, kommer vi ikke ud i problemer, hvor vi skal sammenligne hvilken investering, der er bedst. 3.5 Konklusion Vi har i det foregående lavet en simulation af SM Electronics, hvor vi har betragtet fire scenarier; virksomhedens nuværende setup, to modifikationer samt en kombination af de to. Vha. Arena har vi lavet ændringer i, hvordan virksomheden fungerer nu, først ved at ændre på antallet af enheder, der kan være inde i systemet, og dernæst ved at lave ændringer, så enhederne gruppe- res efter deres type og dermed hurtigere kan blive behandlet på de forskellige arbejdsstationer. På baggrund af kørsler af de forskellige modifikationer har vi således kunnet se på den tabte omkostning, der opstår, fordi en enhed smi- des ud af linjen, hvis der er for mange elementer i det videre system. Det er denne omkostning, vi har forsøgt at minimere ved at se på disse ændringer. Ved at observere vores grundmodel kunne vi se, at det er i arbejdsstationer- ne, der opstår flaskehalse, og ikke pga. transportbåndene. Især kunne vi se, at arbejdsstation 8 og 4 giver anledning til kø, og allerede her kunne man derfor forudsige, at modifikation 1 ikke vil have nogen mærkbar effekt. På trods af dette gennemgik vi selvfølgelig modifikationen med et resultat som forventet; ingen ugentlig besparelse. Dette kunne vi klart afvise som en dårlig investering og dermed yderligere forstærke vores opfattelse af, at det ikke var transportbåndet, der var årsag til flaskehalsen. I modifikation 2 ændrede vi systemet sådan, at enhederne blev grupperet efter deres type, og dermed undgik vi at så mange enheder skulle sendes gen- nem setup ved de automatiserede arbejdsstationer. Dette havde som forventet stor effekt, netop fordi tiden i arbejdsstationerne blev nedsat kraftigt. Her vi- ste vores beregninger, at investeringen var yderst fordelagtig. Vi diskuterede også, i hvor store mængder vi skulle gruppere elementerne, inden de sendtes
  • 34. 26 Kapitel 3. Analyse og konklusion videre i systemet. Konklusionen var her, at man blot skulle benytte den fulde kapacitet på ti. Dette var dog set i det perspektiv, at der ikke var nogen ekstra omkostning forbundet med større Batch size, hvilket vi også satte spørgsmåls- tegn ved troværdigheden af. Dog endte vi med at tage opgavebeskrivelsens oplysninger for gode varer. Et sidste forsøg på at minimere de tabte omkostninger, blev gjort ved først at antage modifikation 2 gennemført, og derefter se på modifikation 1 gennemført i denne nye modificerede model. Vi valgte den antagelse, da der ikke kunne være nogen som helst tvivl om, at modifikation 2 skulle være en del af den endelige ændring af systemet. Vi brugte denne gang (PAN) til vores undersøgelser. Vi havde ikke de store forventninger, og det viste sig da også, selvom det ikke var lige så tydeligt som i vurderingen af modifikation 1 alene, at der ikke var tale om en besparelse, der kunne opveje omkostningen ved investeringen. Alt i alt nåede vi frem til, at det mest rentable udfald blev opnået ved udelukkende at benytte modifikation 2 med en Batch size på ti.
  • 36.
  • 37. Contest Problem 9: SM Electronics 29
  • 38.
  • 39. IIE/RA CONTEST PROBLEMS 1 CONTEST PROBLEM 9 IIE/RA Contest Problems B.9 Ninth Annual Contest: SM Electronics SM Electronics is a small manufacturer that produces electronic parts used by a variety of other manufacturers. Recently, we noticed problems in a department that produces three different parts. The demand mix for these three products has changed slowly over time. The department is almost fully automated and consists of four lines. Each of the first three lines produces a single product and they have all been modified over time to meet the current demand mix. When the almost-finished parts (Parts A, B, and C) exit these three lines, they all enter the fourth line where the final operations are performed for all product types. The new product mix has caused the fourth line to become a bottleneck. SM Electronics employed several consultants to collect data and recommend modifi- cations to this line. Although we’ve received sufficient information to proceed with the modifications, the actual performance after the modifications are implemented is in question. Two different approaches were suggested. At this time, it’s not clear which approach would provide the best results. It’s also possible that both suggested modifica- tions may be required in order to achieve the desired performance. In light of this uncer- tainty, we are initiating this request for recommendations. You are asked to evaluate the current design and propose the configuration(s) that will result in approximately minimizing operating cost while still achieving the desired performance levels. With this in mind, this document describes the current system and presents the two different modifications that have been proposed, as well as including data where they are available. Your analysis should concentrate on the fourth line, and a schematic of it is shown. We do not anticipate a need to change the first three lines, so we will give you only limited information on them. Parts A, B, and C enter the fourth line on the left. Since the lines that produce these parts are fully automated, their arrival rates are very predictable. The normal arrivals for the three parts are: Part A, every 2.8 minutes; Part B, every 1.4 minutes; and Part C, every 2.0 minutes. There are occasional jams on these lines, which can cause slight delays in part arrivals. The collected data show that delays occur 2%, 1.75%, and 0.5% of the time on Lines A, B, and C, respectively. The data for these delays have been analyzed and triangular distributions have been fitted to the data. The parameters for these distributions are (5,15,60), (5,20,55), and (5,20,65) for Lines A, B, and C, respectively. Note that the time units for these parameters are in seconds. IIE_RA_9.pmd 1 5/30/2006, 12:19 PM
  • 40. 2 IIE/RA CONTEST PROBLEMS 7 6 5 4 Part A Line Part B Line 8 1 2 3 Part C Line Finished Parts The arriving parts are merged (in the order in which they arrive) onto a single input conveyor, which feeds the fourth and final system. The input conveyor from the merge point to where the parts enter the fourth system has room for 40 parts. If this input conveyor becomes full and a new part attempts to merge onto the conveyor, then the line producing that part temporarily shuts down until space becomes available. Currently, there are numerous shutdowns during each day. For analysis purposes, you can assume that if a part arrives and the input conveyor is full, that part is considered to be lost production. The cost for a lost part is $0.89, $0.63, and $0.72 for Parts A, B, and C, respectively. The fourth system consists of eight work cells connected by a power-and-free conveyor. The distance between each work cell is 18 feet. When a new part enters the system from the input conveyor at Work Cell 8, it must wait for a special pallet that will hold the part as it travels through the system. Presently, there are 40 pallets in the system, each requiring 2 feet of space. Thus, there is room for eight pallets between each pair of successive work cells (16 feet of buffer space and 2 feet for the work cell). The travel time between work cells (18 feet) is 15 seconds. When both a pallet and a new part are available at Work Cell 8, the finished part is first removed from the pallet, and then the new part is loaded. This unload/load process is fully automated and takes 25 seconds. A jam occurs approximately 1% of the time, requiring additional time. The time to respond to a jam follows a triangular distribution with parameters (5,15,75). These parameters are expressed in seconds. Once the unload/load process is complete, the pallet moves to the buffer area in front of Work Cell 1. If there is no room in the buffer area, the pallet remains at the unload/load work cell until room becomes available. In effect, the waiting loaded pallet blocks the unload/load work cell. The new part moves through the system where an operation is performed at each of the remaining seven work cells. Work Cells 1, 3, 4, 5, and 6 are automated operations. Work Cells 2 and 7 are manual operations. When a pallet enters an automated work cell, a scanner reads the part type on that pallet. If the part type is different from the last part type at that work cell, the work cell must undergo a setup. The required setup time is dependent only on the new part type. These setup times (in seconds) are given in the table below. IIE_RA_9.pmd 2 5/30/2006, 12:19 PM
  • 41. IIE/RA CONTEST PROBLEMS 3 Arriving Part Type Work Cell 1 Work Cell 3 Work Cell 4 Work Cell 5 Work Cell 6 Part A 25 52 35 29 11 Part B 20 21 22 14 19 Part C 17 34 24 37 17 For example, if a Part B arrives at Work Cell 1 and the previous part at that work cell was either an A or C, then a 20-second setup is required. If the previous part was a B, then no setup is required. The operation or process time at the automated work cells is also part dependent. These operation times (in seconds) are given in the following table. For example, a Part B at Work Cell 4 requires a 38-second operation time. Part Type Work Cell 1 Work Cell 3 Work Cell 4 Work Cell 5 Work Cell 6 Part A 37 39 41 33 31 Part B 46 27 38 41 24 Part C 39 23 47 35 51 The operation or process times at the two manual work cells follow triangular distributions with the parameters given, in seconds. No setup is required at the manual work cells. Part Type Work Cell 2 Work Cell 7 Part A 36,45,52 27,35,41 Part B 21,32,39 31,39,43 Part C 32,36,42 22,27,38 Based on our observations, we feel that you can safely assume that no jams or failures occur at Work Cells 1 through 7. The factory is currently working two shifts, a 16-hour production day, five days a week. The lines are shut down at the end of each day, leaving the incomplete parts in the system, and they are restarted at the beginning of the next working day. Although casual observations by the consultants and our production engineers indicate that our lost production cost is high, we are not able to place a dollar value on that loss. Thus, the first question we would like you to address is: What is the cost of lost production for our current system? Please provide this as a weekly cost. We would then like you to evaluate the two proposed modifications to see if they make economic sense. The first proposed modification requires that we add pallets to the existing fourth system. Since the current control logic for that system was developed specifically for 40 pallets, that logic must be modified. The fixed cost for this modification is $17,000. This cost is incurred even if only one pallet is added. In addition, there is an incremental cost of $3,000 for each pallet added. IIE_RA_9.pmd 3 5/30/2006, 12:19 PM
  • 42. 4 IIE/RA CONTEST PROBLEMS The second proposed modification requires that we insert additional space for incoming parts by adding three new buffer conveyors. The amount of additional storage is limited, based on available space. The current available space would allow three buffer conveyors to be added at the incoming merge point, one conveyor for each part type. Each of these conveyors would have space for an additional ten parts. The concept is that each of the first three lines would insert their parts into their own buffer conveyor (limited to ten parts on each conveyor). Logic would then be developed that would allow these parts to be released in batches to the existing buffer conveyor (limited to 40 parts). For example, you might release in batches of five. When these batches of five (all the same part) are processed by the final system, there would be only one setup at each of the automated operations at the start of the batch. We have already priced this option with a conveyor manufacturer. The cost to implement this modification is $56,000. This cost includes the equipment cost, installation cost, and the development of whatever release logic is required. SM Electronics requests that during your analysis you evaluate and answer the following questions: 1. What is the cost of lost production for our current system? 2. What is the cost savings, if any, resulting from the implementation of the first proposed modification? How many additional pallets should be added? 3. What is the cost savings, if any, resulting from the implementation of the second proposed modification? Include a detailed description of your proposed release logic. 4. Should we implement both of the proposed modifications? Please provide all cost comparisons in dollars per week. Your report should include a recommendation for the most cost-effective system. Your analysis may reveal that neither of the two options should be considered. We are currently occupied by other activities and will not require a solution until early April. Since there are several groups competing for this contract, we have decided that we will not provide additional information during the analysis period. However, you are encouraged to make additional reasonable, documented assumptions. We look forward to receiving your report in April and reviewing your proposed solution. IIE_RA_9.pmd 4 5/30/2006, 12:19 PM
  • 44.
  • 45. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Key Performance Indicators System Average Number Out 7,517 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 1 of 11
  • 46. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Conveyor Usage Blocked Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Conveyor 0.4041 0,00 0.3965 0.4086 0.00 1.0000 Input Conveyor 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 Utilization Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Conveyor 0.04378898 0,00 0.04282192 0.04432481 0.00 0.1806 Input Conveyor 0.01330404 0,00 0.01305691 0.01342110 0.00 0.03750000 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 2 of 11
  • 47. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Entity Time VA Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 0.9670 0,01 0.8575 1.0911 0.00 3.0040 Part B 1.0071 0,01 0.9105 1.0529 0.00 2.8038 Part C 0.9135 0,01 0.8661 0.9548 0.00 2.8785 NVA Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 Part B 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 Part C 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 Wait Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 40.2441 0,65 35.3891 46.2952 0.00 81.2402 Part B 47.2050 0,33 43.6137 48.7974 0.00 83.6583 Part C 43.7199 0,26 41.1690 45.6697 0.00 82.2126 Transfer Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 2.2339 0,03 1.9873 2.5100 0.00 6.2050 Part B 2.5645 0,02 2.3122 2.6805 0.00 6.6809 Part C 2.3882 0,01 2.2773 2.5117 0.00 6.6990 Other Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 3.0922 0,05 2.7457 3.4873 0.00 5.5500 Part B 2.5902 0,02 2.3829 2.6869 0.00 4.5333 Part C 3.1320 0,02 2.9674 3.2609 0.00 5.4000 Total Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 46.5372 0,74 40.9796 53.3835 0.00 92.7234 Part B 53.3669 0,38 49.2193 55.2177 0.00 92.2647 Part C 50.1536 0,29 47.2798 52.3615 0.00 92.1767 Other Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 3 of 11
  • 48. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Entity Other Number In Minimum Maximum Average Half Width Average Average Part A 1708.80 0,30 1707.00 1711.00 Part B 3410.04 0,68 3405.00 3415.00 Part C 2397.60 0,26 2396.00 2400.00 3600,000 3400,000 3200,000 3000,000 2800,000 Part A 2600,000 Part B Part C 2400,000 2200,000 2000,000 1800,000 1600,000 Number Out Minimum Maximum Average Half Width Average Average Part A 1709.90 1,85 1697.00 1722.00 Part B 3408.52 2,13 3393.00 3425.00 Part C 2398.08 1,23 2389.00 2409.00 WIP Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Part A 16.5554 0,27 14.6211 19.0088 2.0000 30.0000 Part B 37.9062 0,27 34.9322 39.2276 21.0000 55.0000 Part C 25.0426 0,14 23.6132 26.1357 10.0000 38.0000 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 4 of 11
  • 49. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Process Time per Entity VA Time Per Entity Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Process 2 0.5899 0,00 0.5859 0.5977 0.3506 0.8662 Process 7 0.5708 0,00 0.5676 0.5729 0.3673 0.7165 Wait Time Per Entity Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Process 2 0.01075151 0,00 0.00950411 0.01244499 0.00 1.0080 Process 7 0.07579734 0,00 0.06733613 0.08117324 0.00 1.2599 Total Time Per Entity Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Process 2 0.6007 0,00 0.5966 0.6083 0.3506 1.5228 Process 7 0.6466 0,00 0.6350 0.6529 0.3673 1.8689 Accumulated Time Accum VA Time Minimum Maximum Average Half Width Average Average Process 2 2719.11 2,00 2701.91 2731.94 Process 7 2624.63 5,43 2561.67 2650.68 2720,000 2700,000 2680,000 Process 2 Process 7 2660,000 2640,000 2620,000 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 5 of 11
  • 50. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Process Accumulated Time Accum Wait Time Minimum Maximum Average Half Width Average Average Process 2 49.5580 0,94 43.9470 57.4585 Process 7 348.57 4,65 303.89 375.86 360,000 320,000 280,000 240,000 Process 2 200,000 Process 7 160,000 120,000 80,000 40,000 Other Number In Minimum Maximum Average Half Width Average Average Process 2 4609.36 7,33 4524.00 4649.00 Process 7 4598.02 7,34 4514.00 4639.00 4610,000 4608,000 4606,000 Process 2 4604,000 Process 7 4602,000 4600,000 4598,000 Number Out Minimum Maximum Average Half Width Average Average Process 2 4609.36 7,31 4525.00 4649.00 Process 7 4597.86 7,35 4513.00 4640.00 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 6 of 11
  • 51. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Queue Time Waiting Time Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Leave Work Station 1.Queue 0.00358265 0,00 0.00332983 0.00386060 0.00 0.7675 Leave Work Station 2.Queue 0.00421123 0,00 0.00403889 0.00440867 0.00 0.9374 Leave Work Station 3.Queue 0.00362525 0,00 0.00319744 0.00438670 0.00 0.9950 Leave Work Station 4.Queue 0.00341479 0,00 0.00317966 0.00374328 0.00 0.9048 Leave Work Station 5.Queue 0.00341958 0,00 0.00313982 0.00382948 0.00 0.9113 Leave Work Station 6.Queue 0.00406262 0,00 0.00369289 0.00459082 0.00 1.1977 Leave Work Station 7.Queue 0.00458415 0,00 0.00446420 0.00476928 0.00 0.6469 load point.Queue 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 merge point.Queue 0.00319506 0,00 0.00287445 0.00348787 0.00 0.04131701 Process 2.Queue 0.01075072 0,00 0.00950411 0.01244928 0.00 1.0080 Process 7.Queue 0.07579870 0,00 0.06732121 0.08117324 0.00 1.2599 Queue for load point.Queue 40.1324 0,07 39.7643 40.9238 32.5036 46.6082 Seize work Station 1.Queue 0.7759 0,02 0.6267 0.9987 0.00 14.7529 Seize Work Station 3.Queue 0.5966 0,01 0.5234 0.7219 0.00 6.2905 Seize Work Station 4.Queue 30.7022 0,07 30.3200 31.4282 15.0443 36.9273 Seize Work Station 5.Queue 0.2279 0,00 0.1995 0.2500 0.00 1.9934 Seize Work Station 6.Queue 0.1270 0,00 0.1145 0.1383 0.00 1.6000 Other Number Waiting Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Leave Work Station 1.Queue 0.00344038 0,00 0.00314107 0.00372415 0.00 1.0000 Leave Work Station 2.Queue 0.00404399 0,00 0.00387137 0.00425412 0.00 1.0000 Leave Work Station 3.Queue 0.00348178 0,00 0.00306421 0.00423957 0.00 2.0000 Leave Work Station 4.Queue 0.00327096 0,00 0.00304188 0.00355846 0.00 2.0000 Leave Work Station 5.Queue 0.00327571 0,00 0.00299591 0.00369146 0.00 2.0000 Leave Work Station 6.Queue 0.00389162 0,00 0.00347209 0.00438040 0.00 2.0000 Leave Work Station 7.Queue 0.00439120 0,00 0.00425351 0.00459937 0.00 1.0000 load point.Queue 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 1.0000 merge point.Queue 0.00306048 0,00 0.00276666 0.00334690 0.00 2.0000 Process 2.Queue 0.01032382 0,00 0.00915562 0.01197465 0.00 2.0000 Process 7.Queue 0.07262165 0,00 0.06330999 0.07828780 0.00 2.0000 Queue for load point.Queue 38.4369 0,00 38.4148 38.4712 35.0000 40.0000 Seize work Station 1.Queue 0.7299 0,02 0.5850 0.9462 0.00 15.0000 Seize Work Station 3.Queue 0.5726 0,01 0.5056 0.6951 0.00 8.0000 Seize Work Station 4.Queue 29.4726 0,03 29.2617 29.7265 14.0000 34.0000 Seize Work Station 5.Queue 0.2184 0,00 0.1887 0.2415 0.00 3.0000 Seize Work Station 6.Queue 0.1217 0,00 0.1084 0.1337 0.00 3.0000 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 7 of 11
  • 52. 13:45:22 Category Overview maj 5, 2009 Values Across All Replications SM Electronics Replications: 50 Time Units: Minutes Resource Usage Instantaneous Utilization Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Work Station 1 0.9348 0,00 0.9235 0.9401 0.00 1.0000 Work Station 2 0.5665 0,00 0.5629 0.5692 0.00 1.0000 Work Station 3 0.8876 0,00 0.8757 0.9018 0.00 1.0000 Work Station 4 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 0.00 1.0000 Work Station 5 0.9343 0,00 0.9274 0.9386 0.00 1.0000 Work Station 6 0.7534 0,00 0.7469 0.7613 0.00 1.0000 Work Station 7 0.5468 0,00 0.5337 0.5522 0.00 1.0000 Number Busy Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Work Station 1 0.9348 0,00 0.9235 0.9401 0.00 1.0000 Work Station 2 0.5665 0,00 0.5629 0.5692 0.00 1.0000 Work Station 3 0.8876 0,00 0.8757 0.9018 0.00 1.0000 Work Station 4 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 0.00 1.0000 Work Station 5 0.9343 0,00 0.9274 0.9386 0.00 1.0000 Work Station 6 0.7534 0,00 0.7469 0.7613 0.00 1.0000 Work Station 7 0.5468 0,00 0.5337 0.5522 0.00 1.0000 Number Scheduled Minimum Maximum Minimum Maximum Average Half Width Average Average Value Value Work Station 1 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 2 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 3 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 4 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 5 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 6 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Work Station 7 1.0000 0,00 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 Model Filename: C:UsersLeneDocumentsArenabachelorbachelor endelig Page 8 of 11