Компания MCM (Machine Centers Manufacturing) разрабатывает комплексные решения, соответствующие принципам Индустрии 4.0, для клиентов по всему миру. Системы от MCM адаптируются к требованиям производства и работают с высокой степенью автономности. Чтобы точнее проектировать заводы и планировать работу оборудования MCE (отделение компании MCM по разработке ПО) вместе с компанией Engineering Group разработали инструмент оценки производственной мощности заводов.
Engineering Group – это международная компания по разработке программного обеспечения для разных предприятий и отраслей. У компании более 40 офисов по всему миру (главный – в Риме, Италия) и более 12 тысяч сотрудников. Созданные компанией имитационные модели и инструменты аналитики помогают их клиентам принимать обоснованные решения и улучшать свою работу с помощью технологии цифровых двойников.
MCM и Engineering Group разработали модель гибких производственных систем для улучшения работы предприятий. Опираясь на профильные знания специалистов MCM, инженеры из Engineering Group разработали библиотеку для создания имитационных моделей таких систем.
Проблема: проектирование гибких производственных систем
Современным механическим цехам нужны производственные системы, способные адаптироваться к изменениям продукции и технологий.
Как правило, большинство процессов в цехах уже автоматизировано, что положительно влияет их на производительность. Однако, чтобы система могла самостоятельно работать в течение долгого времени, необходимо также автоматизировать материальные потоки. В результате такие системы получаются очень сложными и нуждаются в более детальных прогнозировании и аналитике.
Когда такие системы разрабатываются для участия в торгах для тендера, компании сталкиваются с рядом трудностей. Например, MCM обнаружила, что невозможно выиграть тендер без точного расчета параметров этих систем. Кроме того, трудности появляются при попытке спрогнозировать поведение системы или изменить ее конфигурацию. При этом без глубокого понимания поведения системы очень сложно разработать алгоритмы управления оборудованием.
Чтобы решить эти задачи, компания MCM решила разработать инструмент оценки производственной мощности заводов. С помощью этого инструмента специалисты также смогли бы:
- поддерживать изначальные настройки оборудования;
- рассчитывать габариты оборудования для автоматизации;
- оценивать предельную полезность компонентов системы;
- сравнивать разные варианты настроек системы;
- с точки зрения бизнеса оценивать возможности новых заводов, оснащенных гибкой производственной системой.
Решение
Благодаря функциональности AnyLogic специалисты из Engineering разработали имитационную модель для оценки производственной мощности завода, соответствующую требованиям компании MCM. Гибкость, совместимость с другими программами и возможность масштабировать модели сделали AnyLogic идеальным инструментом для решения задач заказчика.
Чтобы упростить процесс проектирования завода, Engineering совместно с инженерами MCM разработали специализированную Библиотеку гибких производственных систем. Библиотека состоит из ряда многофункциональных агентов и Java-классов, соответствующих таким элементам, как производственные модули, станки, стеллажи для поддонов и инструментов, тележки и т.д.
Разработанная библиотека вместе со стандартными библиотеками AnyLogic помогли инженерам MCM создать прототип завода с гибкой производственной системой. В ходе тестирования с помощью новой библиотеки инженеры смогли быстро спроектировать цех. После этого они использовали стандартную функциональность AnyLogic, чтобы разработать алгоритмы управления оборудованием для конкретного завода.
Инженеры также разработали для модели собственный пользовательский интерфейс. Таким образом, любой специалист (в том числе без технических навыков) мог работать с моделью и анализировать результаты.
Результаты
С помощью модели гибких производственных систем MCM и Engineering Group смогли не только достигнуть намеченных целей, но и превзойти их.
Разработанный инструмент позволяет инженерам быстро создавать обобщенные модели на предварительных этапах согласования проекта производства. Он также дает заказчикам представление о том, как проект будет выглядеть в жизни.
Важная особенность нового инструмента – возможность отображать сложные стратегии управления. С помощью блоков Библиотеки гибких производственных систем можно детально смоделировать алгоритмы управления системой. Иными словами, в этом инструменте есть возможность воспроизводить алгоритмы, управляющие каждой производственной ячейкой. Благодаря этому можно создавать цифровых двойников для отслеживания работы завода в режиме реального времени и виртуального тестирования алгоритмов управления автоматизацией.
Анализ чувствительности для разных уровней и параметров цепочки поставок позволяет определить, как в дальнейшем повысить её эффективность. Например, изменение поведенческих параметров выявило факторы, влияющие на уровень задолженности по заказам со стороны поставщиков второго уровня. В свою очередь, это вызывало дефицит микросхем во всей цепочке поставок. Своевременное поступление информации поможет снизить эту задолженность.
В будущем разработчики планируют использовать модели гибких производственных систем для тренировки алгоритмов или оценки стратегий, полученных с помощью обучения с подкреплением.
Подробнее об этом проекте вы можете узнать из презентации Роберто Груньи, специалиста по моделированию из Engineering Group, и директора MCE Джузеппе Фоглиацца, которую они представили на AnyLogic Conference в 2021 году.
