Odstranění překážek na lince pro stáčení nápojů pomocí 3D simulace

-- 13.03.2020

Bylo zapotřebí uskutečnit poněkud nelogický krok, aby byl výrobce spotřebního zboží schopen zvýšit produktivitu.

Když jsou různá rozhodnutí přijímána v zoufalství a bez inteligentního uspořádání linek, jedná se často o reaktivní činy založené na dohadech a zbožné naději, nikoli na ověřitelných výsledcích. Pokud tyto situace nebudeme včas řešit, může to vyústit v celopodnikovou tendenci pouze látat vzniklé problémy, místo abychom implementovali spolehlivá a replikovatelná řešení, která budou mít pozitivní dopad na celkovou účinnost zařízení (OEE) a produktivitu.

Úzká místa na plnicích linkách

Známý světový výrobce spotřebního zboží provozoval několik plnicích linek, které vykazovaly nedostatečný výkon. Tlak na danou společnost stále sílil; bylo vyžadováno, aby prováděla upgrady a vylepšení směřující ke splnění klíčových ukazatelů výkonnosti (KPI), zmírnění investičního rizika a řešení rostoucí poptávky na trhu. Výrobní linky měly podle plánu pracovat efektivněji a výnosněji. Cíl byl vždy jasný – zvýšit produkci

Výrobce se rozhodl provést průkopnické změny na jedné lince, ještě než univerzálně překonfiguruje ostatní. Dříve než byla k projektu přizvána společnost Polytron, aby stanovila rychlost a propustnost linky, klient se sám rozhodl, že jeden ze strojů na lince musí být nahrazen, jelikož vše nasvědčovalo tomu, že právě tento stroj je hlavním viníkem nízkého výkonu a omezené kapacity.

Kapacita nového stroje byla 300 lahví za minutu, pokud se navíc zlepšila manipulace s lahvemi, ale stačilo by to k dosažení stanoveného cíle?

Bylo však zřejmé, že tento způsob vyřešení problému byl krátkozraký, protože klient se soustředil pouze na rychlost linky. Bylo potřeba prozřít a uvědomit si, že problém je mnohem širší a souvisí s celou linkou.

Společnost Polytron byla najata jako odborník v oboru, který podnik nejen zná, ale také rozumí provozům plnicích linek na stáčení nápojů a je schopen se strategickou jistotou prokázat, jak lze dosáhnout požadovaných obchodních výsledků.

Počínaje komplexním prověřením chodu celé linky, inženýři společnosti Polytron pozorovali a vyhodnocovali linku a zároveň shromažďovali základní údaje o jejím výkonu. Poté byl vytvořen přesný 3D simulační model výrobní linky odrážející stávající podmínky, včetně jejího neefektivního chodu. Toto digitální dvojče, přesně odrážející stav linky v reálu, umožnilo testování téměř jakéhokoli představitelného scénáře. Jednalo se o předběžnou vizualizaci toho, jak dobře by bylo možno linku provozovat, pokud by v praxi proběhla její optimalizace.

Nejenže bylo jasné, co se musí udělat, v rámci simulace bylo navrženo několik překvapivých, a dokonce i téměř nelogických návrhů, což vyvolalo nutnost naplánovat další kroky. Díky 3D modelu bylo jasné, že se podnik rozhoduje správně, a proto získal důvěru.

Téměř protichůdné postřehy a návrhy

PolySim je 3D animovaná simulace linky vytvořená společností Polytron (viz obrázek 1). Tato vizualizace předpovídala, že poté, co byl hlavní „viník“ nahrazen strojem s vyšším výkonem, by se problémy stejně objevily, jen někde jinde.

Nový stroj byl schopen plnit rychlostí 300 lahví za minutu a byl nainstalován s cílem zvýšit celkové tempo linky. Spolu s dalším zařízením byl schopen nadměrně zaplnit plnicí stroj, když byl nastaven na takt 250 lahví za minutu.

Následně se pozornost obrátila na stroje nacházející se za plnicím zařízením. Musely být nastaveny na postupné zvyšování rychlosti plnění do lahví se schopností modulovat rychlost na základě přicházejícího množství lahví.

Nakonec inženýři společnosti Polytron navrhli přidat dvě minuty, aby se naakumulovalo více lahví po naplnění. Tímto krokem se vyrovnávaly občasné výkyvy a udržovalo plnicí zařízení, které jinak omezovalo chod linky, v optimálním chodu. Bez toho, že by se provedla simulace na modelu, by se zdálo směšné a nelogické zpomalit chod linky, aby se nakonec zvýšila její propustnost.

Když zpomalení znamená zrychlení

Přidáním dvou minut k vyrovnání výkyvů na lince, integrováním stroje, přidáním ovládacích prvků dopravníku a modulací rychlosti stroje okolo cílové rychlosti plnicího zařízení 250 lahví za minutu byl klient schopen dosáhnout dvojnásobku OEE a mnohem vyššího výkonu linky – více než dvojnásobek toho, čeho byl předtím schopen dosáhnout. Jakým způsobem k tomu došlo? Překvapivě tím, že se zpomalil chod linky. Viceprezident společnosti Global Engineering a jeho tým byli šokováni, když si uvědomili, že zpomalení linky přispělo ke zvýšení výkonu.

K překvapení všech byly změny provedené na této jedné lince natolik účinné, že jedna nebo dvě další linky, jež byly dříve potřebné k uspokojení požadavků trhu, mohly být dočasně zakonzervovány. Ukončení provozování těchto linek snížilo provozní náklady a eliminovalo nebo alespoň odložilo potřebu kapitálových investic v hodnotě více než milionu dolarů.

Creighton Fearrington, PMP, je projektový manažer společnosti Polytron Inc. Má 20leté zkušenosti v oblasti elektrotechniky ve všech fázích řízení výrobních projektů a vedl týmy, které prováděly inovace a implementovaly řešení v oblasti spotřebního zboží, buničiny a papíru, stáčení nápojů a zdravotnických zařízení. Ve společnosti Polytron působí již 10 let a titul BSEE získal na A&T State University v Severní Karolíně.