3. 6   Rüsten

Modell:    ruesten1 (DEMO)

Beschreibung:
Das Modell zeigt die Verwendung von Rüstobjekten. Zur Technologie T gehören 10 Jobs, die alle eine Jobvariable "RUESTZUSTAND" mit dem Wert 1, 2 oder 3 besitzen. Wechselt die Variable RUESTZUSTAND des an der Maschine M zu bearbeitenden Jobs ihren Wert, so muss die Maschine M gemäß den Zeiten in der Rüstmatrix umgerüstet werden. Die Maschine M ist zum Start auf den Zustand 3 gerüstet.

  nach 1 nach 2 nach 3
von 1 0 60 120
von 2 40 0 80
von 3 180 60 0

Rüstungen der Maschine werden im Gantt-Diagramm orange dargestellt:

Durch Umordnung der Jobs im Eingangslager kann man die Anzahl und die Dauer der Rüstungen minimieren:


 

 

Modell:    ruesten2 (DEMO)

Beschreibung:
In diesem Modell besitzt die Maschine M zwei Rüstobjekte. Dabei erfordert das erste Rüstobjekt eine Umrüstung wenn sich die Jobvariable "Artikel" ändert, wohingegen das zweite Rüstobjekt auf die Jobvariable "Technologie" referenziert. Anhand des Modells soll die Wirkung des Rüstzeitoperators und der Parameter für die Rüstoptimierung (speziell der Parameter Minimale Zustandsdauer) verdeutlicht werden. Es gelten die folgenden Rüstmatrizen:

Artikel:
  nach A nach B
von A 0 60
von B 60 0

Technologie:
  nach bleifrei nach verbleit
von bleifrei 0 300
von verbleit 300 0

Als praktisches Beispiel kann man sich eine Lötanlage vorstellen, die immer dann umgerüstet werden muss, wenn zwischen bleifreiem oder verbleitem Lot gewechselt wird. Zusätzlich wird eine Vorrichtung für jeden Job benötigt, die (unabhängig von der Technologie) nur dann umgerüstet werden muss, wenn der Artikel wechselt, etwa eine Fixierungsvorrichtung.

Unter der Vorraussetzung, dass die Rüstungen nicht parallel durchgeführt werden können, z.B. weil nur ein Mitarbeiter zur Verfügung steht, wird der Rüstzeitoperator auf Summe aller Rüstzeiten gesetzt. Damit ergibt sich nach der Simulation die folgende Maschinenbelegung.


Kann man davon ausgehen, dass die Rüstungen auch parallel ausgeführt werden können, dann müsste der Rüstzeitoperator auf Maximum aller Rüstzeiten eingestellt werden und es ergibt sich das folgende Gantt-Diagramm:


Bei genauerer Betrachtung kann man erkennen, dass im zweiten Fall keine Rüstvorgänge länger als 5 Minuten dauern.

Für eine Rüstoptimierung im simcron MODELLER bietet sich der Parameter Minimale Zustandsdauer an, der einem Rüstobjekt zugewiesen werden kann und ein Umrüsten innerhalb der angegebenen Zeitspanne nach dem letzten Rüsten verbietet. Stellt man diesen Parameter für das zweite Rüstobjekt auf 45 Minuten, dann ist im Gantt-Diagramm zu erkennen, dass innerhalb dieser Zeitspanne zwischen den Artikeln A und B zwar umgerüstet wird, aber ein Umrüsten der Technologie erst nach der 45. Minute durchgeführt wird.


Erhöht man den Wert des Parameters Minimale Zustandsdauer weiter, etwa auf 1 Stunde, dann steht die Maschine für kurze Zeit still, da vor Ablauf der Frist nicht genügend Aufträge der Technologie "bleifrei" vor der Maschine warten. Erst nach Ablauf einer Stunde kann die Maschine auf "verbleit" umgerüstet werden und es ergibt sich das folgende Gantt-Diagramm:


Um das zu verhindern, kann man dem Rüstobjekt den Parameter Maximale Stillstandszeit zuweisen, der ein Umrüsten der Maschine erzwingt, falls diese für die angegebene Zeit still stand und Aufträge eines anderen Rüstzustands auf ihre Bearbeitung warten. Darameter Maximale Stillstandszeit dominiert dabei den Parameter Minimale Zustandsdauer. Ein Wert von 1 Stunde für den Parameter Minimale Zustandsdauer und von 1 Minute für den Parameter Maximale Stillstandszeit führt zur nachfolgenden Maschinenbelegung.


Durch die beiden vorgestellten Parameter kann auch der unerfahrene Nutzer des Simulators mit einfachen Mitteln eine Rüstoptimierung durchführen. Dabei muss der Parameter Minimale Zustandsdauer auf einen Wert gesetzt werden, der die Termintreue (oder eine andere gewählte Zielgröße) nicht übermäßig belastet, weil z.B. bei einer Terminpriorisierung ein Auftrag mit der höheren Priorität (also dem früheren Liefertermin) vor der Maschine warten muss, weil die im Parameter Minimale Zustandsdauer eingestellt Zeit noch nicht erreicht ist, während niedriger priorisierte Aufträge (mit dem späteren Liefertermin), die aber dem aktuellen Rüstzustand der Maschine entsprechen, in ihrer Bearbeitung vorgezogen werden. Wählt man für den Parameter Minimale Zustandsdauer einen zu niedrigen Wert, werden diese Effekte minimiert, wobei aber die Anzahl der Umrüstungen steigt, so dass sich die gewünschte Zielgröße durch die vielen Nebenzeiten verschlechtert. Wählt man eine zu hohen Wert für den Parameter Minimale Zustandsdauer, werden Nebenzeiten minimiert, aber es können lange Wartezeiten für die Aufträge vor der Rüstung auftreten. Die optimale Einstellung des Parameters Minimalen Zustandsdauer hängt also im Wesentlichen ab von den Prozesszeiten der Aufträge (inklusive Auszeiten der Maschine), den Rüstzeiten und der geforderten Zielgrößentoleranz.
Für den Parameter Maximale Stillstandszeit muss die Zeitspanne angeben werden, die man gewillt ist, bei einem Stillstand auf weitere Jobs des aktuellen Rüstzustands zu warten, bevor man auf einen anderen Rüstzustand umrüstet. Der Simulator kann hierbei aber nicht vorausschauend planen, d.h., sollte sich herausstellen, dass in der angegebenen Zeit kein weiterer Auftrag vor der Maschine bereitgestellt wurde, kann der Simulator nicht "zurückspringen" und umrüsten. Die Umrüstung erfolgt in diesem Fall erst nach der angegebenen Stillstandszeit, so dass auf der Maschine für die angegebene Zeit kein Auftrag verplant wird, obwohl gegebenenfalls Aufträge mit einem anderen Rüstzustand auf ihre Bearbeitung warteten. Deshalb bietet es sich oft an, bei einem Stillstand sofort umzurüsten, ohne auf weitere Aufträge desselben Rüstzustands zu warten. In diesem Fall muss der Parameter Maximale Stillstandszeit auf die kleinste mögliche Zeiteinheit (1 Sekunde) gesetzt werden.