BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT MÔ HÌNH HÓA & MÔ PHỎNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT FLOWSHOP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN KỸ THUẬT HỆ THỐNG CÔNG NGHIỆP -oOo - BÁO CÁO MÔN HỌC: KỸ THUẬT MƠ HÌNH HĨA & MƠ PHỎNG MƠ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT FLOWSHOP GVHD: TS Nguyễn Vạng Phúc Nguyên SVTH: Nhóm Trương Hữu Khang MSSV: 1810217 Nguyễn Thành Minh MSSV: 1810329 Nguyễn Võ Bảo Ngọc MSSV: 1810363 Nguyễn Mai Vân Thảo MSSV: 1814047 Dương Hữu Phúc MSSV: 1813557 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 6/2021 MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH iii DANH SÁCH BẢNG BIỂU iv CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Các yếu tố cần quan tâm 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH LOGIC 2.1 Giới thiệu hệ thống 2.2 Tham số đầu vào 2.3 Đặt giả định 2.4 Mơ hình logic .5 2.5 Xây dựng mơ hình phần mềm Arena 2.5.1 Tạo đơn hàng .5 2.5.2 Xây dựng dây chuyền sản xuất 10 2.5.3 Thiết lập đơn hàng cho đầu 14 2.6 Thiết lập Sequences 16 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH ANIMATION 18 3.1 Phác thảo mặt đường 18 3.2 Thực mơ mơ phịng Animation .19 3.2.1 Minh họa cho Resource 19 3.2.2 Minh họa đường xưởng .20 i 3.3 Total Wip 21 3.4 Mơ Animation hồn chỉnh 23 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN CHẠY MÔ PHỎNG 24 4.1 Xác định thời giam Warm-up 24 4.2 Xác định Replication Length 26 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 27 5.1 Trung bình thời gian hồn thành cơng việc trạm 27 5.2 WIP 28 5.3 Số đơn hàng trung bình hồn thành tuần 28 5.4 Thời gian chờ trung bình cơng việc trạm .30 5.5 Số lượng trung bình công việc phải chờ trạm 30 5.6 Độ hữu dụng trạm công nhân/máy công đoạn gia công 31 CHƯƠNG MỞ RỘNG 33 6.1 Xác định số lần lặp (Number of replications) 33 6.2 Chạy mô với phát số ngẫu nhiên 34 6.2.1 Bộ phát số ngẫu nhiên CRN 34 6.2.2 Thực mô 35 6.3 Chi phí 36 CHƯƠNG KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VỚI BỘ PHÁT CRN ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mơ hình Logic Hình 2.2 Mơ hình tổng qt q trình Tạo đơn hàng Hình 2.3 Module Create “Tao don hang” Hình 2.4 Module Decide chia đơn hàng Hình 2.5 Module tạo phát đầu vào .7 Hình 2.6 Module chia loại size đơn hàng Hình 2.7 Module Assign gán thuộc tính cho loại túi .8 Hình 2.8 Module chia lơ sản xuất Hình 2.9 Module gán dây chuyền sản xuất .9 Hình 2.10 Mơ hình Trạm A -B - C - D 10 Hình 2.11 Module Route Station trạm A 10 Hình 2.12 Module Hold 11 Hình 2.13 Module Process trạm A 11 Hình 2.14 Module Decide trạm In nhiệt 12 Hình 2.15 Mơ hình hồn thiện trạm E 12 Hình 2.16 Mơ hình Đóng gói Di chuyển 13 Hình 2.17 Data Resource Process hồn chỉnh 14 Hình 2.18 Mơ hình Chia đon hàng hồn thiện 15 Hình 2.19 Module Hold Signal 15 Hình 2.20 Assign Đơn hàng 16 Hình 2.21 Sequence Spreadsheet 16 Hình 2.22 Mơ hình Arena hoàn chỉnh 17 Hình 3.1 Mặt đường phác thảo 18 Hình 3.2 Cửa số khai báo Animation cho Resource .19 Hình 3.3 Hộp thoại khai báo trạm 20 Hình 3.4 Hộp thoại khai báo đường 21 Hình 3.5 Hộp thoại Plot 21 Hình 3.6 Hộp thoại Expression Builder 22 Hình 3.7 Khai báo biến biểu đồ 22 iii Hình 3.8 Animation hồn chỉnh 23 Hình 3.9 Animated Plot thể Total Wip 23 Hình 4.1 Khởi tạo tham số đầu vào .24 Hình 4.2 Thiết lập ghi nhận kết phân tích Warm-up 25 Hình 4.3 Đọc kết Output Analyzer 25 Hình 4.4 Kết chạy Warm-up với lần lặp 26 Hình 4.5 Kết chạy Warm-up với 10 lần lặp 26 Hình 5.1 Xác định thông số đầu vào Run Setup 27 Hình 5.2 Thời gian trung bình hồn thành cơng việc trạm 28 Hình 5.3 Kết WIP 28 Hình 5.4 Run Setup thiết lập lại cho đơn hàng tuần .29 Hình 5.5 Kết đơn hàng trung bình đáp ứng tuần 29 Hình 5.6 Kết thời gian chờ trung bình cơng việc trạm 30 Hình 5.7 Số lượng trung bình công việc phải chờ trạm 30 Hình 5.8 Độ hữu dụng trạm công nhân/máy công đoạn gia công 31 Hình 6.1 Cơng cụ Seeds Element 34 Hình 6.2 Khai báo chi phí hoạt động trả cho nhân cơng .37 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Dữ liệu hệ thống sản xuất Flowshop Bảng 6.1 Khai báo processing time cho trường hợp 34 Bảng 6.2 Khai báo processing time cho trường hợp 35 Bảng 6.3 Tham số đầu vào lần chạy mô 35 Bảng 6.4 Bảng tổng hợp kết so sánh half-width .36 iv CHƯƠNG GIỚI THIỆU Đặt vấn đề 1.1 Sản xuất Flowshop q trình mà người ta xử lý, gia cơng, chế biến một nhóm sản phẩm với khối lượng lớn có tính chất liên tục Đối tượng nghiên cứu xưởng sản xuất túi vải, sản xuất theo hình thức Flowshop Nhóm thực mơ q trình sản xuất phần mềm Arena để hỗ trợ việc phân tích kết đưa kiến nghị phù hợp Mục tiêu nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu xây dựng mô hình mơ hệ thống sản xuất theo hình thực Flowshop trả lời vấn đề sau  Xác định thời gian Delete-point phân tích Warm-up từ xác định tham số Replication Length  Xây dựng mô hình Logic giả sử hàng đợi đơn hoạt động theo M/M/1  Dùng Sequence để xây dựng quan hệ công việc-vào máy theo thứ tự khácnhau dùng module Advanced Transfer  Dựng mô hình mơ animation cho đề tài  Thể entity di chuyển module Route, Station, có animated plot thể total WIP xưởng  1.3 Phân tích Tiêu chuẩn đánh giá hiệu hoạt động mơ hình mơ Các yếu tố cần quan tâm Khi thực mô phỏng, ta cần xác định liệu cần thiết để xây dựng mơ hình phần mềm Arena Ngoài ra, ta cần quan tâm đến yếu tố sau: a Thiết lập thời gian làm việc/ngày (Run Setup) b Thiết lập thời gian sở để Arena thu thập liệu biến hệ thống (Run Setup) c Số lượng công đoạn gia côngd Số lượng máy (đồng nhất) công đoạn gia công d Thứ tự gia công công việc nhóm máy (work sequence), bao gồm tỷ lệ hư hỏng, tỷ lệ sản phẩm tách loại e Tiêu chuẩn đánh giá (performance evaluation criterion) 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá Trung bình thời gian hồn thành cơng việc WIP Số đơn hàng trung bình hồn thành tuần (number out) Thời gian chờ trung bình cơng việc trạm (giờ) Số lượng trung bình cơng việc phải chờ trạm (giờ) Độ hữu dụng (utilization) trạm công nhân/máy công đoạn gia công CHƯƠNG 2.1 XÂY DỰNG MƠ HÌNH LOGIC Giới thiệu hệ thống Đề tài nghiên cứu khu vực sản xuất công ty ISE_HCMUT Công ty nhận lệnh sản xuất số lượng đơn hàng túi vải kaki đơn màu Thời gian đơn hàng đến xưởng 1.5 ngày Mỗi đơn hàng thường 500 1000 túi vải Trong đó, đơn hàng gồm size túi Mvà L với tỷ lệ khoảng 35% 65% tương ứng Kỳ vọng thời gian xử lý công việc cho theo phân bố Normal; nữa, thời gian xử lý thực tế (actual processing time) có trung bình biến đổi (average variation) nằm khoảng 15% giá trị trung bình (average value) Quy trình sản xuất theo hệ thống Flow shop thực thể gia cơng theo trình tự định Sau gia công công đoạn, thực thể đóng gói theo lơ 50 cho size M size L thùng carton với tỷ lệ Do yêu cầu đầu đơn hàng cố định, nên ta cần xác định phát đầu vào theo tỷ lệ tương ứng, bao gồm hư hỏng phải loại bỏ trình sản xuất 2.2 Tham số đầu vào Theo số thứ tự nhóm đăng ký nhóm 9, xác định số làm việc ca giờ/ngày Theo đề bài, kỳ vọng thời gian xử lý công việc cho theo phân bố Normal thời gian xử lý thực tế (actual processing time) có trung bình biến đổi nằm 15% Từ kỳ vọng thời gian gia công (một lô 50 cái/phút) cho đề, ta xác định phương sai độ lệch chuẩn thể bảng Bảng 2.1 Dữ liệu hệ thống sản xuất Flowshop Công việc Số máy Số người Kỳ vọng Var Std Tỉ lệ lỗi Kẻ 1 90 13.50 3.67 0% Trải 30 4.50 2.12 0% Cắt 1 68 10.20 3.19 0% Xử lý In nhiệt 1 150 22.50 4.74 3% In lụa 2 180 27.00 5.20 0% Khâu 3 65 9.75 3.12 1% Loại bỏ Ghim 3 75 11.25 3.35 5% Rework Gấp 3 55 8.25 2.87 1% Rework Ráp 3 66 9.90 3.15 6% Rework 10 1.50 1.22 0% 20 3.00 1.73 0% 0.75 0.87 0% 10 1.50 1.22 KCS Đóng gói Di chuyển Rework 2.3 Loại bỏ Đặt giả định  Để chạy mơ hình ta đưa số giả thuyết sau:  Tỷ lệ sản xuất túi theo phương pháp in nhiệt ép lụa là 40 - 60  nhân viên KCS kiểm tra cho công đoạn công việc may túi  Thời gian di chuyển qua công việc với thời gian phút, riêng thời gian từ trạm D sang trạm E1 phút  Số lượng sản xuất qua trạm 50 cái/lô, loại bỏ rework theo lơ 2.4 Mơ hình logic Sau mơ hình logic hệ thống sản xuất Flowshop Hình 2.1 Mơ hình Logic Đầu tiên, hệ thống nhận đơn hàng 500 hay 1000, sau lượng nguyên liệu qua công đoạn, phát đầu vào cộng thêm tỉ lệ rủi ro để tránh tình trạng sản xuất thiếu hàng Chú ý, đến công đoạn D, nguyên liệu xử lý hai phương pháp in nhiệt hay ép lụa với tỉ lệ 50-50 Tại công đoạn E, nguyên liệu qua khâu Khâu - Ghim - Gấp - Ráp, khâu có nhân viên KCS kiểm tra chất lượng theo lô Khi lô hàng đạt yêu cầu chuyển qua khâu khác, không đạt yêu cầu trả trạm trước để làm lại loại bỏ lô hàng Sau qua công đoạn E, thực thể đến công đoạn Đóng gói di chuyển đến Kho, với đầu số lượng đơn hàng Tại thực thể chia thành loại đơn hàng 500 1000 đơn hàng bao gồm 35% túi size M 65% túi size L 2.5 Xây dựng mơ hình phần mềm Arena 2.5.1 Tạo đơn hàng Dưới mơ hình tổng thể q trình tạo đầu vào Hình 5.2 Thời gian trung bình hồn thành cơng việc trạm 5.2 WIP Hình 5.3 thể kết bán thành phẩm (WIP) với số lượng bán thành phẩm theo lô 18.4414 lô Hình 5.3 Kết WIP 5.3 Số đơn hàng trung bình hồn thành tuần Để xác định số đơn hàng trung bình hồn thành tuần, ta xác định lại thông số chạy (Run set up) tốn 28 Hình 5.4 Run Setup thiết lập lại cho đơn hàng tuần Kết đơn hàng trung bình đáp ứng tuần hiển thị bảng dưới: Hình 5.5 Kết đơn hàng trung bình đáp ứng tuần Như thấy rõ số đơn hàng trung bình đáp ứng tuần đơn 29 5.4 Thời gian chờ trung bình cơng việc trạm Hình 5.6 Kết thời gian chờ trung bình cơng việc trạm 5.5 Số lượng trung bình công việc phải chờ trạm Số lượng trung bình cơng việc phải chờ trạm thể hình sau: Hình 5.7 Số lượng trung bình cơng việc phải chờ trạm 30 5.6 Độ hữu dụng (utilization) trạm cơng nhân/máy cơng đoạn gia cơng Hình 5.8 Độ hữu dụng trạm công nhân/máy công đoạn gia công Nhận xét: Công nhân trạm Kẻ sơ đồ vải có độ hữu dụng lớn 1.000, tiếp đến công nhân trạm in (in lụa, in nhiệt) có độ hữu dụng cao thứ hai 0.9991 người có độ hữu dụng thấp (0.0478) công nhân trạm di chuyển Nguyên nhân gây chênh lệch thời gian gia công (cycle time) trạm kẻ sơ đồ vải lớn trạm khác có thực công nhân với bàn kẻ với thời gian kỳ vọng cao Tiếp đến công đoạn in với lựa chọn in nhiệt in lụa với thời gian kỳ vọng 150 180 phút/lơ mà cơng nhân trạm phải làm việc nhiều so với trạm khác có thời gian rỗi độ hữu dụng họ cao 31 32 CHƯƠNG 6.1 MỞ RỘNG Xác định số lần lặp (Number of replications) Do đầu mơ hình mô ngẫu nhiên, nên việc chạy mô lần kết khơng tiêu biểu khơng có ý nghĩa đại diện Vì vậy, ta phải chạy mơ hình với số lần lặp định Để tính số lần lặp, ta sử dụng cơng thức tính sau: h0 n = × n0 h Trong đó:  n số lần lặp cần tìm  n0 số lần lặp ban đầu  h0 độ rộng phía khoảng tin cậy ban đầu  h độ rộng phía khoảng tin cậy mong muốn Ta tiến hành chạy mô lần đầu với số lần lặp 10 (number of replication = 10) độ dài lần lặp 275 (replication length = 275 hours, phân tích chương 5), kết sau: Tỉ lệ Half-width/Average = 1.63 / 18.4414 ≈ 9% Với mong muốn kỳ vọng sai số không vượt 9%, ta chọn giá trị half-width = 7% giá trị trung bình sau 10 lần lặp: h = 7% × 18.4414 = 1.2909 Vậy số lần lặp thích hợp là: h0 1.632 n = × n0 = × 10 = 15.94 ≈ 16 lần lặp h 1.29092 33 6.2 Chạy mô với phát số ngẫu nhiên 6.2.1 Bộ phát số ngẫu nhiên CRN Vì Arena giới hạn stream từ – 10, dùng Seeds Element để tạo thêm stream TimeStream11, TimeStream12 để sử dụng: Hình 6.1 Cơng cụ Seeds Element Sử dụng phát số ngẫu nhiên CRN (Time Stream) cho Processing Time, ta có trường hợp sau  Trường hợp 1: Các process có stream tái tạo Time Stream sau lần lặp Bảng 6.1 Khai báo processing time cho trường hợp Cơng việc Kẻ Trải Cắt In nhiệt In lụa Khâu Ghim Gấp Kỳ vọng 90.00 30.00 68.00 150.00 180.00 65.00 75.00 55.00 Std 3.67 2.12 3.19 4.74 5.20 3.12 3.35 2.87 34 Expression NORM(90,3.67,TimeStream11) NORM(30,2.12,TimeStream11) NORM(68,3.19,TimeStream11) NORM(150,4.74,TimeStream11) NORM(180,5.2,TimeStream11) NORM(65,3.12,TimeStream11) NORM(75,3.35,TimeStream11) NORM(55,2.87,TimeStream11) Ráp KCS Đóng gói Di chuyển  66.00 10.00 20.00 5.00 3.15 1.22 1.73 0.87 NORM(66,3.15,TimeStream11) NORM(10,1.22,TimeStream11) NORM(20,1.73,TimeStream11) NORM(5,0.87,TimeStream11) Trường hợp 2: Các process có stream khác Bảng 6.2 Khai báo processing time cho trường hợp Cơng việc Kẻ Trải Cắt In nhiệt In lụa Khâu Ghim Gấp Ráp KCS Đóng gói Di chuyển Kỳ vọng 90.00 30.00 68.00 150.00 180.00 65.00 75.00 55.00 66.00 10.00 20.00 5.00 Std 3.67 2.12 3.19 4.74 5.20 3.12 3.35 2.87 3.15 1.22 1.73 0.87 Expression NORM(90,3.67,4) NORM(30,2.12,8) NORM(68,3.19,6) NORM(150,4.74,5) NORM(180,5.2,3) NORM(65,3.12,10) NORM(75,3.35,2) NORM(55,2.87,1) NORM(66,3.15, TimeStream12) NORM(10,1.22,4) NORM(20,1.73,TimeStream11) NORM(5,0.87,9) 6.2.2 Thực mô Thực lần mô với tham số sau: Bảng 6.3 Tham số đầu vào lần chạy mô Lần chạy Number of Replication Warm-up period Replication Length RUN 10 Khơng RUN 2.1 10 Có RUN 2.2 10 RUN 16 RUN 4.1 16 Có RUN 4.2 16 Có 25 hours 275 hours  Tổng hợp kết quả: 35 Hours per day hours CRN Có Khơng Kết chi tiết trình bày phần phụ lục A Bảng 6.4 Bảng tổng hợp kết so sánh half-width Lần chạy mô Average WIP Half-width 18.4414 1.63 Process khác Stream 18.8067 1.56 Cùng Stream có tái tạo 18.0633 1.79 17.9446 1.17 Process khác Stream 18.6663 1.46 Cùng Stream có tái tạo 17.9121 1.48 RUN RUN RUN RUN  Nhận xét kết quả:  Với 10 lần lặp, lần chạy mô sử dụng phát ngẫu nhiên CRN với process có stream khác có half-width nhỏ  Với 16 lần lặp, lần chạy mô không sử dụng phát CRN có half-width nhỏ 6.3 Chi phí Đầu tiên, ta khai báo chi phí hoạt động trả cho nhân công Resource sau: (Đơn vị: 1,000 VND) 36 Hình 6.2 Khai báo chi phí hoạt động trả cho nhân cơng Ta có:  Giá bán = CP Nhân công + CP Nguyên vật liệu trực tiếp + CP Quản lý  CP Nguyên vật liệu trực tiếp = 40% Giá bán  CP Quản lý = 20% Giá bán  CP Nhân công = 40% Giá bán Với  CP Nhân công = Busy Cost + Idle Cost  BusyCost: Chi phí nhân cơng làm việc (1,000VND/hour)  IdleCost: Chi phí nhân cơng rỗi (1,000VND/hour)  Kết quả: Thực mô với thời gian Warm-up 25 độ dài lần lặp 275 (được xác định chương 4), ta có kết sau: 37 Như vậy, giá bán đơn vị sản phẩm: Price = 194,884,000 = 21,653,778 VND / sản phẩm 38 CHƯƠNG KẾT LUẬN Đề tài xây dựng thành cơng mơ hình mơ hệ thống sản xuất Flowshop phần mềm Arena Thông qua việc xây dựng mơ hình logic, từ mơ mơ hình phần mềm Arena, kết hợp với việc xây dựng mơ hình animation, nhóm nắm bắt kiến thức môn học Kỹ thuật mơ hình hóa mơ Biết cách phân tích mơ hình qua nhiều tiêu chí đánh giá như: Trung bình thời gian hồn thành cơng việc, số lượng bán thành phẩm WIP, số lượng thành phẩm (Number Out), thời gian chờ trung bình cơng việc trạm, độ hữu dụng (utilization) máy móc/cơng nhân, Tuy nhiên, báo cáo cịn có nhiều hạn chế Kiến nghị đến nghiên cứu sau khắc phục hạn chế báo cáo để hoàn thiện đề tài 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] David.W.K (2007) Simulation with Arena The McGraw Hill companies [2] Averill M L (2010) Simulation Modeling and Analysis McGraw-Hill Series in Industrial Engineering and Management PHỤ LỤC A KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VỚI BỘ PHÁT CRN RUN 1: RUN 2.1: RUN 2.2: RUN 3: A1 RUN 4.1: RUN 4.2: A2 ... trạm E1 phút  Số lượng sản xuất qua trạm 50 cái/lô, loại bỏ rework theo lơ 2.4 Mơ hình logic Sau mơ hình logic hệ thống sản xuất Flowshop Hình 2.1 Mơ hình Logic Đầu tiên, hệ thống nhận đơn hàng... mơ hình mơ hệ thống sản xuất Flowshop phần mềm Arena Thơng qua việc xây dựng mơ hình logic, từ mơ mơ hình phần mềm Arena, kết hợp với việc xây dựng mơ hình animation, nhóm nắm bắt kiến thức môn. .. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VỚI BỘ PHÁT CRN ii DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mơ hình Logic Hình 2.2 Mơ hình tổng qt q trình Tạo đơn hàng Hình 2.3 Module Create “Tao don hang” Hình