Plant Simulation 적용과 효과

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서민 누
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1 Plant Simulation 적용과효과 - 별첨 : Plant Simulation 소개 LOGOEX Unrestricted Siemens AG 2015 Page 1

2 Plant Simulation 의적용과효과 1. 목표생산량을만족하는가? 2. 리소스 ( 작업자, 설비등 ) 의활용은잘하고있는가? 검증 3. 공간활용에는문제가없는가? 스케줄 작업자 분석 설비 생산계획 Plant Simulation 결과분석 / 시스템반영 비가동 제어 Page 2

3 Plant Simulation 의적용과효과 1. 병목구간분석 -> 병목구간해소를위해대안 ( 설비추가등 ) 모색 분석 검증 2. 설비가동률분석 -> 가동률, 상세작업내용을확인하고설비재배치 3. 레이아웃분석 -> 설비간거리가적정한지동선의효율성을검증 4. 작업자분석 -> 작업부하를고려하여인원조정, 작업자재배치, 작업재할당등을고려 5. 생산계획검증 -> 아이템별수량을계획한만큼생산할수있는지. 생산순서를변경하면어떤영향이생기는지예측 Page 3

4 Plant Simulation 의적용과효과 검증분석 6. 제어로직에따른처리량분석 -> 자동창고의입출고방식 -> 센서, 스토퍼등의설비에대해작동순서 -> 컨베이어모터의구동방식 ( 축적식 / 비축적식 ) -> RGV 등이송설비의호출방식 7. 적재장면적및용량분석 -> 적재장의용량이부족하면공정내병목구간이됨 -> 적재장의용량또는면적이과하면낭비요인이됨 8. 비가동요인 -> 특정설비고장발생시타설비에미치는영향분석 -> 고장수리시간확보및대처매뉴얼수립 9. 대안시뮬레이션 -> 가상공장의가장큰장점으로예상되는어떤조건도 사전에시뮬레이션하여예측할수있음 Page 4

5 LOGOEX Unrestricted Siemens AG 2015 Page 5

6 시뮬레이션에대한정의 시뮬레이션분석기법을활용하여충분한검증을한후에현실시스템에직접반영하면불안요인을없애고시간과비용을절약할수있는효율적이고신뢰할수있는해결방안이있다. 독일공학자협회지침서 3363 항의정의 : 시뮬레이션은현실시스템을반영해서필요한결과를도출하기위한목적으로임의모형에서동적인공정들을모사하는일련의과정이다. A. Alan B. Pritsker 의정의 : 시뮬레이션은현실시스템을수학적이고논리적인모형으로설계하고설계된모형을컴퓨터상에서실험하는과정이다. Averill M. Law 와 W. David Kelton 의정의 : 시뮬레이션은필요에의해구현된모형을수리적으로평가하고, 그모형을통해원하는실재의특성치를평가하기위한자료들을수집하는것이다. Page 6

7 시뮬레이션분석활동의절차 구현하고자하는것은무엇인가? 실재대상 시스템 추상적모형화 시뮬레이션 모 형 무엇을실험할것인가? 현실에반영 실 험 결과를어떻게현실에반영할것인가? 개선 (what-if) 시나리오 결과해석 결과산출 무엇을의미하는가? Page 7

시뮬레이션분석을위한 Input 공장분석을위한시뮬레이션입력자료는사이클타임, 고장주기등통계적수치 / 시간데이터와운영정책과같이로직으로표현하는것이있다. 제품가공법에대한즉, 품질향상방법이나가공시간단축등의가공기술에대한것은공장분석시뮬레이션과는관계가없다.

8 시뮬레이션분석을위한 Input 공장분석을위한시뮬레이션입력자료는사이클타임, 고장주기등통계적수치 / 시간데이터와운영정책과같이로직으로표현하는것이있다. 제품가공법에대한즉, 품질향상방법이나가공시간단축등의가공기술에대한것은공장분석시뮬레이션과는관계가없다. 데이터유형 공정 (Process) 데이터항목 제품 : 종류, 생산목표량공정도 : 제품별 / 부품별공정흐름도 ( 공정순서도 ) 공정데이터 : 사이클타임, 셋업타임, 동시가공제품수량공정별불량데이터 : 유형, 빈도, 원인등도면 (CAD file) : 레이아웃, 설비, 제품생산지시데이터 : 제품, 로트크기, 시퀀스, 우선순위등결품데이터 : 빈도, 관련공정, 이력 설비 (Facilities) 유형, 수량, 위치, 기능, 용량설비고장데이터 : 고장유형 ( 고장, 트러블 ) 에따른발생데이터, 유지 / 보수데이터공구데이터 : 공구수명, 공구교환시간셋업타임, 로딩 / 언로딩시간, 작업자역할등 Page 8

9 시뮬레이션분석을위한 Input 데이터유형 데이터항목 작업자 (Workers) 작업자수, 작업범위 ( 작업영역할당 ), 작업내용, 작업별작업시간, 작업자이동시간근무시간, 휴무시간 : 일근무시간, 휴식시간, 근무일 / 휴무일 / 半근무 물류 (Material Flow) 물류장비 : 유형, 대수, 속도, 처리용량, 물류정책 ( 작업분담 ) 물류처리 : 저장 ( 위치, 용량, 처리장비, 처리시간, 처리정책등 ) 운영정책 (Operation & Management) 불출관리 : 부품, 제품, 재공 (WIP) 제품인도 : 빈도, 시점, 처리장비 ( 수동, 기계 ), 수량물류정책 : 작업할당, 우선순위작업우선순위 : 작업자별처리작업의우선순위품질관리 : 불량처리 ( 폐기, 재가공 ), 불량수리시간등설비관리 : 고장난기계의처리방안, 기계고장시우회처리방안 Page 9

10 시뮬레이션분석을통한 Output 최종 Output 은고객이궁금해하는문제에대한해답이다. 앞에서언급된여러상황에대 한해결방안이제시된다. 예상생산량, 생산량증대방안, 생산량증대방안에대한검토결과재공재고감소방안및감소량, 재공재고감소방안에대한검토결과생산계획에대한검토결과, 효율적생산계획안생산운영정책에대한검토결과, 효율적생산운영정책안제조리드타임단축방안및결과공정불량률이생산량에미치는영향및공정불량률개선에따른생산량증대효과분석장비고장률이생산량에미치는영향및장비고장률개선에따른생산량증대효과분석물류인원과설비수량분석, 물류개선을위한물류정책안에대한검토결과또는개선정책안물류 storage의 capacity 및위치분석, storage의위치및 capacity 안물류비용을절감하면서원활한물류가가능한물류방안에대한검토결과또는물류방안공장신 / 개축에따른레이아웃설계검토결과및예상생산량, 운영정책검토결과또는운영정책 Page 10

11 시뮬레이션을통해서얻을수있는이득 생산라인의 Ramp-Up시에발생할수있는시간과비용이소요될문제점을사전에찾아서제거할수있다. 생산라인에서요구되는목표치를달성할수없게만드는요소를사전에제거하여투자비용을최소화한다. 다양한변수를반영함으로써복잡한생산라인을최적화할수있다. Page 11

12 ROI 로본시뮬레이션의가치 독일공학자협회에따르면시뮬레이션을통해서투자비를 3~6% 정도를절감할수있다. Plant Simulation 사용자들의설문조사에의하면시뮬레이션에투입된비용과그에따른이윤을비교해보면 1 : 12 정도이다. 시뮬레이션을통해서현재생산시스템의생산성을 15~20% 정도향상시킬수있다. 시뮬레이션을통해서신규시스템의도입시에는 5~20% 정도의비용절감을할수있다. 유럽시장의조사에의하면 20~60% 정도의생산시간절감과평균재고수준의감축효과를가져온다. Page 12

13 시뮬레이션의산업군별적용현황 항공 / 국방분야 2% 반도체분야 4% 소비재산업 1% 조선분야 7% 자동차협력업체 26% 중공업분야 9% 전기 / 전자업체 9% 기타 10% 자동차엔지니어링업체 15% 완성차업체 17% Page 13

14 Plant 설계및최적화를위한솔루션소개 적용분야 : 이산사건시뮬레이션 공장의설계및분석 물자운송및비용분석 생산량시뮬레이션 생산순서의최적화 에너지시뮬레이션 명확한전략수립 공장모형을신속히생성 생산가동이전에최대생산수준의확인가능 수립된전략의검증 대상공장과생산제품을상세하게가상으로설계하고, 가장작은랙단위까지제조라인을검증 Page 14

Buffer 용량 작업교대방식 Skid 수량 제어방안 Simulation Model 공장운용효율 완성 line 생산량

15 Plant Simulation 은제조시스템및프로세스의모델링, 시뮬레이션, 가시화및최적화를위한도구. Input Output 요구되는연간 output Site capacity Layout dimension 재고운영방안 Buffer 용량 작업교대방식 Skid 수량 제어방안 Simulation Model 공장운용효율 완성 line 생산량 적정재고 data 적정제품투입비율 공장운용및생산소요비용 생산 line 효율 최적 cycle time 및 buffer 용량 Utilization 이용률 Page 15

16 Plant Simulation 특장점 객체지향 : 사용자가필요한라이브러리를직접구축하여사용 계층구조 : 상향및하향식모델링, 명확하고실제적인구조 상속성 : 쉽고, 편리한모델생성및개조와유지 / 보수및확장 Page 16

17 Plant Simulation 특장점 계층적구조의시뮬레이션모형 계층구조는하나의생산시스템내에다수계층구조의모델링을가능 각각의상위모델내부에하위의종속된모형들을포함하여보다쉽게관리 Page 17

18 Plant Simulation 특장점 객체의상속에의한쉽고빠른모델링 1. 신속한모형변경 2. 모형의유지 / 보수용이 3. 모델링과정에서오류감소 Child 객체 4. 향후시뮬레이션모형의 확장이용이 시뮬레이션모형 Parent 객체 Page 18

OPC Enterprise Planning System Plant Simulation

19 Plant Simulation 통합성 Interfaces ActiveX ASCII C COM DDE Excel HTML ODBC SOCKET Oracle SQL XML OPC Enterprise Planning System Plant Simulation + 인터페이스생산제어 / 통제및생산관련자료수집생산공정 Database System Page 19

20 Plant Simulation 개방성 Layout: FactoryCAD PLM: Teamcenter MES: Simatic IT Design: NX/SolidEdge SDX XML jt SCADA: Simatic WinCC 8i, 9i,10g & 11g Oracle ODBC XLS HTML Microsoft Excel Internet PLC: Simatic Step7 Page 20

(parameter: 평균, 표준편차등 ) 설정, Histogram, Plot 및

21 Plant Simulation 분석툴 -Datafit 수집된관련자료는시뮬레이션의입력자료로사용되기위한 통계분석 가용한분포, 결합분포혹은경험적분포등으로추정하는 기능을제공하는모듈인 Plant Simulation 의 DataFit 를이용 이모듈은다음과같은산출물을제공한다 : 추정분포에관련된모수 (parameter: 평균, 표준편차등 ) 설정, Histogram, Plot 및 Bar chart, 가장적합한분포함수제공, Random sample을통한분포의분산및산포도제공 분포함수의모수들을추정 Page 21

22 Plant Simulation 분석툴 Bottleneck Analyzer 주윈도우 제조공정, 이송공정및저장단위에대해서 애로공정탐색을위해공정소요시간및대기시간과 같은핵심모수 (Parameter) 를반영 해당자원의선택 애로공정파악을위한도표제공 Page 22

23 Plant Simulation 분석툴 - Sanky Diagram/Gantt Chart Sankey-Diagram 직관적인물동량분석 Bottleneck 공정예측 Gantt Chart 제품과설비간의흐름분석 설비효율측정 / 분석 조립시퀀스변경 / 최적화 Page 23

24 Plant Simulation 특성 : Visualization 2D 3D 아이콘기반 시스템의이해와설명이용이 신속하고결과물지향적 사용자의직관적인모델링 Page 24

Simulation Model Simulation Results Parameters 1: e.g.

Parameter Buffer size 0-100 Skids 50-200 AGVS Batteries 1-3

25 최적화도구 유전알고리즘 (Genetic Algorithm Wizard) 최적화를위한유전알고리즘기능을통해향상된최적결과를도출합니다. Simulation Model Simulation Results Parameters 1: e.g. Buffer size: 25 Skids: 100 AGVS Batteries 3 Loading stations 2 Parameter Buffer size Skids AGVS Batteries 1-3 Loading stations 1-5 Parameters n: e.g. Buffer size 20 Skids 125 AGVS Batteries 2 Loading stations 2 Results e.g. Profit = Production quantity*price- Production costs-penalty for Delay in Delivery Mechanism: Combine better solutions by using the good ones (Darwin). Page 25

26 최적화도구 실험관리 (Experiment Manager) 실험설계모듈인 Experiment Manager 를이용하여실생산라인분석시요구되는 생산량최대화 와 생산소요시간최소화 같이상충되는요소들을결정하는인자들을결정할수있습니다. Experiment Manager 는신경망 (Neural Networks) 이론을기반으로자동다중실험을통하여최적의인자조합을탐색합니다. [Experiment Manager GUI] [System Parameter Setting] [Result Report/Chart Page 26

27 Plant Simulation Reporting 시뮬레이션완료후지정된 HTML 포맷으로결과제공 텍스트, 챠트, 테이블형태의다양한분석포맷지원 HTML 저장후웹브라우저를통한결과물관리가능 Page 27

28 Plant Simulation 의다양한 AOL(Application Object Library) Energy Analyzer. Energy Analyzer 전력량의분석및최대사용량평가 Page 28

29 국가제조업생산성향상 을기본으로 최고의물류및제조혁신컨설팅서비스를약속드립니다. Page 29

Slide 1

Plant Simulation 소개 1. Plant Simulation 솔루션소개 Plant 설계및최적화를위한솔루션소개 적용분야 : 이산사건시뮬레이션 공장의설계및분석 물자운송및비용분석 생산량시뮬레이션 생산순서의최적화 에너지시뮬레이션 명확한전략수립 공장모형을신속히생성 생산가동이전에최대생산수준의확인가능 수립된전략의검증 대상공장과생산제품을상세하게가상으로설계하고,