Tuotannon jatkuva optimointi muutostilanteissa 19.4.2012 Henri Tokola Henri Tokola Esityksen pitäjä 2009 Tohtorikoulutettava Aalto-yliopisto koneenrakennustekniikka Tutkimusaihe: Online-optimointi ja tuotannonohjaus 2008 Valmistunut tietotekniikan koulutusohjelmasta Työskennellyt varastonhallinnan IT-järjestelmien parissa 2004-2008 1
Sisältö 1. Tausta 2. Optimointi Sisältö 3. Jatkuva/toistuva tuotannon optimointi 4. Tilausohjatun linjan optimointi 5. Laivan nostojärjestyksen jatkuva optimointi tuotannon myöhästyessä 2
1. Tausta Informaatio kasvaa Informaatio on 21:n vuosisadan öljy Sillä on arvoa, se vaikuttaa kaikkeen Informaation nopeus ja määrä kasvaa ja se halpenee Mutta se vaatii jonkin joka käyttää sitä 3
Tuotannon ja varastojen optimointi on tärkeää Selkeä trendi Ennusteet virheellisiä 2. Optimointi 4
Mitä on optimointi? 1. Luodaan matemaattinen malli järjestelmästä 2. Optimoinnissa on jokin tavoitefunktio, esim. kapasiteetin käyttö, töiden teko tavoiteajassa, läpäisyaika 3. Etsitään vaihtoehto jossa tavoite on maksimissaan/tai minimissään Mallin ratkaiseminen Helpot tehtävät: Laskin, triviaali ratkaisu Vaikeammat: Kokonaislukuratkaisimella etsitään paras vaihtoehto Vaikeimmat: heuristiikat, kokeileminen, simuloidaan eri vaihtoehtoja Ei pystytä ratkaisemaan optimaalisesti (järjellisessä ajassa), on tyydyttävä hyviin ratkaisuihin 5
(Väli)Varastojen arvo, Saatavuus Tuotannon optimointi esimerkkejä Reittien optimointi, Kuljetustiheys Tilauksien hyväksyminen, Sopimuksien tekeminen Työvoima, Koneiden käyttöaste, Keskeneräisten töiden lukumäärä, Läpäisyaika, Laatu. Töiden aikataulutus 3. Jatkuva optimointi muutostilanteissa 6
Mitä on jatkuva optimointi? Odottamaton muutos Suunnittelu (Perinteinen optimointi) Robusti ( vankka ) aikataulu Aikataulu Toimimaton/huono aikataulu JATKUVA OPTIMOINTI Reaktiivinen: Korjataan aikataulu tehokkaasti Suunnitteluperiodi: Strateginen: pitkä aikaväli Vuosia/kuukausia Taktinen: keskipitkä aikaväli Kuukausia/viikkoja Organisaatio Aikaisemmat sovellukset (Normaali optimointi) Keskiarvot, ennusteet Johto Päätöksien määrä Lyhyt aikaväli Viikkoja/päiviä Reaaliaikaisuus, toistuvuus Prosessien, kysynnän vaihtelu Potentiaali (mm. jatkuva optimointi) 7
Jatkuva optimointi Useita eri termejä käytössä: on-line, dynaaminen, reaaliaikainen Aika oleellista, suuri epävarmuus, tärkeitä tietoja puuttuu Kaksi vaihtoehtoa varautua: reaktiivinen tai robusti optimointi Reaktiivinen: toimitaan kun saadaan tieto tulevasta tai tulee muutos. Käytännössä sovelluskelpoista kun ei ole tietoa tulevaisuudesta Robusti: varaudutaan muutoksiinetukäteen esim. jakamalla tuotteet tasaisin väliajoin. Ennusteet tärkeässä asemassa. Sovelluskohteena lyhyen aikavälin tuotannonohjaus Ongelmat: Uudet tilaukset Inhimilliset virheet Vaihtelu Viiveet Riskit Ratkaisut: Uudelleenaikataulutus Joustava tuotanto Kiiretilaukset Reaktiiviset Jäädytetty aikataulu Varmuusvarastot, pitkä toimitusaika Robustit Onko riittävän suunnittelu joustava? Miten ratkaisu vaikuttaa Tuotantoon? Ja tavoitteisiin? 8
Käytännön ratkaisuilla erilaiset hinnat Toimitusajan pidennys: halpa aloitushinta Joustava tuotanto: korkea aloitushinta, Halvahko käyttää Uudelleenaikataulutus: halpa, voi tuottaa häiriöitä normaaliin tuotannossa. Tuotantoa voidaan parantaa tiettyyn rajaan saakka. Paras ratkaisu riippuu monesta asiasta Yhdistämällä ratkaisuja voidaan yleensä parantaa järjestelmää optimaalisesti 9
4. Esimerkki: Tilaus-ohjatun linjan aikataulutus Aikataulutus: prioriteettisäännöt usein riittävää tehdä tilaukset toimitusjärjestyksessä, käyttää priorisointisääntöjä tai muita peukalosääntöjä FCFS/FIFO(First Come First Serve / First In First Out) SRPT (Shortest remaining processing time) EDD (Earliest Due Date) Käytännössä käytetään paljon töiden prioriteetteja. Esim. takuutyöt menevät aina muiden töiden edelle. 10
Aikataulutus: Pullonkaulat Käytännössä tuotantolinjassa on yksi kone jolla prosessointi kestää kauan verrattuna muihin. Tekemätön työ kertyy jonoon ennen kyseistä konetta = pullonkaula Pullonkaulaa optimoimalla suurin hyöty FIFO: (Kokonaismyöhästymä 2956) Pullonkaula optimoitu + Koko aikataulu optimoitu FIFO muilla koneilla (kokonaismyöhästymä 912) (kokonaismyöhästymä 1278) Jatkuva optimointi Tarkastellaan tilausohjatun työjonon optimointia Perinteinen optimointitilanne: Kaikki tilaukset tiedossa kun työjono muodostetaan. Kapasiteetti on tiedossa. Jatkuva tilanne: Tilaukset eivät ole etukäteen tiedossa Koneet voivat rikkoontua Resurssit voivat vaihdella Asioita voidaan säätää jatkuvasti (esim. säädetaan työjonoa jatkuvasti) 11
Jatkuva optimointi: Tilaukset eivät ole tiedossa Tilanne: tilaukset ovat tiedossa vasta kun niiden tekeminen voidaan aloittaa Reaktiivinen ratkaisu: Uudelleenaikataulutus Lisätään työ ensimmäiseen vapaaseen aikapaikkaan Periodinen uudelleenaikataulutus Robusti ratkaisu: Jätetään tilaa kiireellisille töille Lisätään toimitusaikaan varmuuskerroin Jatkuva optimointi: Koneet voivat rikkoontua Tilanne: Koneet voivat rikkoontua ja tällöin työn prosessointi venyy Reaktiivinen ratkaisu: Right-shift-algoritmi Match-up aikataulutus Täydellinen uudelleenaikataulutus Robusti ratkaisu: joustovara rikkoontumiselle 12
Tyypillinen ongelma jatkuvassa tapauksessa Optimaalinen (paras mahdollinen) Kokonaismyöhästymä 53 Jatkuvan optimoinnin Tulos Kokonaismyöhästymä 178 JATKUVASSA TAPAUKSESSA PITÄÄ TUOTANNOSSA OLLA JOUSTAVUUTTA, JOTTA TUOTANTO PYSTYTÄÄN OPTIMOIMAAN PARHAALLA MAHDOLLISELLA TAVALLA 5. Esimerkki: Laivan lohkojen nostojärjestyksen optimointi lohkojen tuotannon myöhästyessä 13
Laiva rakennetaan lohkoista Lohkojen noston aikataulutus Aikataulutuksessa optimoidaan nostojärjestys 7 2 1 3 Block erection Rajoitteet 4 6 5 Tavoitteina -Minimoida laivan valmistumishetki (Kriittinen polku mahdollisimman aikaisin) -Nostaa kalliit lohkot mahdollisimman myöhään (pääoman sitoutuminen) Gravitaatio Stabiilisuus Keskeltä sivulle Reunasta toiseen reunaan Lohkoja ei voi nostaa kahden lohkon väliin Laiva nousee pyramidimaisesti! 1.Aloitus 2.Tuotanto 3. Viimeistely 14
Tuotantoprosessi Lohkotuotanto Lohkon varustelu Nosto Viimeistely Ongelma1: Tuottavuus Suuri vaihtelu tuotannossa Kapiteetin käyttöaste tärkeää= suuri KET Pitkä ja epävarma lohkon toimitusaika lohkoille 15
Ongelma2: suunnittelun ongelmat Viivästetty aloitus Yksittäisiä viivästyksiä Ratkaisu: Lohkot nostetaan keskeneräisinä 1. Kasvuvaihe Lohkot keskeneräisenä Varastot Joustava tuotantoaikataulu 16
2. Tuotanto Vaihtelun vähentäminen Uudelleen aikataulutus Kiiretyöt Lohkot keskeneräisenä 3. Viimeistely Varastot Joustava tuotantoaikataulu Koko tuotannon viivästyttäminen 17
Esimerkki joustavuudesta nostojärjestyksessä Optimaalinen nostojärjestys joustavuuden näkökulmasta Lopuksi 18
Loppupäätelmät Optimointi käyttää informaationa öljynä ja kuljettaa yritystä eteenpäin Toistuvaan aikataulutuksessa on aina reaktiivinen ja robustit vaihtoehdot Laivan lohkonoston aikataulutuksessa voi olla hyvä käyttää eri ratkaisuja eri vaiheisiin 19