Kāpēc Bavārijas traktoru rūpnīca vērsās pēc palīdzības pie profesora no Latvijas

Bavārijā ir kāds uzņēmums, kas jau 90 gadus ražo traktorus lauksaimniecībai. Jauni traktoru modeļi parādās gandrīz katru gadu. Zemāk bildē ir viens no šiem modeļiem.

Uzņēmumā ir arī cehs, kurā tiek krāsotas kabīnes, pārsegi un dažādas sīkas traktoru detaļas. Visas detaļas, kuras nepieciešams nokrāsot, šajā cehā tiek pārvietotas, izmantojot piekarkonveijeru. Uz ceha griestu konstrukcijām ir uzstādīts sliežu ceļš, pa kuru pārvietojas tā dēvētie ratiņi. Pie ratiņiem tiek piekārtas detaļas, kurām nepieciešams iziet visus krāsošanas procesa posmus.

Zemāk redzamā shēma ir visa ceha plāns. Plānā sarkanā līnija šeit parāda piekarkonveijera transporta tīkla struktūru. Konveijera kopējais garums ir 497 metri. Transporta tīkla struktūra ir ļoti sarežģīta. Tajā ir daudz mezglu, kuros detaļu plūsmas sazarojas (izklīst) dažādos virzienos vai, gluži pretēji, saplūst vienā plūsmā. Vienlaicīgi tīklā ir apmēram 50 ratiņu, pie kuriem ir piekārtas dažāda veida detaļas. Shēmas apakšējā labajā stūrī ir parādīti 10 detaļu veidi, kur katram ir savs maršruts transporta tīklā.

Savukārt šis ir maršruta piemērs, kas jāveic vienam detaļu veidam.

Transporta sistēma vairākus gadus darbojās, pārvietojot dažus detaļu veidus. Bet pienāca brīdis, kad to skaitu vajadzēja palielināt līdz desmit. Turklāt uzņēmuma speciālisti nolēma veikt izmaiņas transporta tīkla konfigurācijā. Viņi vēlējās izveidot jaunus detaļu apstrādes posmus, kā arī savienot dažas tīkla zonas ar jauniem pievadiem, kuru iepriekš tīklā nebija. Uzreiz kļuva skaidrs, ka izmainītās sistēmas nodošana ekspluatācijā būs saistīta ar ļoti augstiem riskiem. Vislielākā bīstamība veidojas brīžos, kad rodas bezizejas stāvoklis (deadlock), kad detaļu kustība apstājas konflikta dēļ vienā no tīkla mezgliem un vadības sistēma nespēj ģenerēt komandas, lai izkļūtu no šīs situācijas. Vienkāršos gadījumos vadības sistēmas regulēšana tiek veikta tīri eksperimentāli, taču šajā situācijā šāda regulēšana varētu ilgt vairākas nedēļas vai pat mēnešus.

Uzņēmuma speciālisti zināja, ka visefektīvākais veids, kā atrisināt šādas problēmas, ir datorsimulācijas metode, kas ļauj ļoti detalizēti parādīt transporta sistēmas darbības procesu. Turklāt viens no ražotnes speciālistiem bija rakstījis savu augstskolas noslēguma darbu manā vadībā un zināja mani kā ekspertu ražošanas un loģistikas sistēmu datorsimulācijas jomā. Tā sagadījās, ka rūpnīcas speciālisti vērsās tieši pie manis un lūdza izpētīt plānoto transporta sistēmas versiju, ņemot vērā iespējamās izmaiņas ražošanas programmā, tas ir, lielāku skaitu ar detaļu veidiem, kas jāapstrādā darba maiņas laikā. Jāsaka, ka mani interesē traktori kā tehnikas veids, un es ar prieku tam piekritu.

Mans galvenais uzdevums bija izstrādāt stabilus vadības algoritmus, kas nepieļautu bezizejas stāvokļa situācijas transporta sistēmā. Turklāt vadības sistēmai bija jāsamazina detaļu aizkavēšanās dažādās transporta tīkla daļās, kas nodrošina visa ceha produktivitātes pieaugumu.

Jāatzīmē, ka šādas problēmas rūpniecisko loģistikas sistēmu izpētē nepieder pie standarta inženiertehniskajām problēmām, kuras spēj atrisināt projektētāji vai tehnologi. Tikai eksperts datorsimulācijas jomā, kurš ir arī labs inženieris, matemātiķis un programmētājs, var tikt galā ar iepriekš aprakstīto problēmu.

Izmantojot programmatūras paketi "Plant Simulation", es izstrādāju detalizētu krāsu ceha transporta sistēmas simulācijas modeli. Šis ir dinamisks modelis: tas parāda visas ratiņu kustības ar dažāda veida detaļām vienas vai vairāku darba maiņu laikā. Zemāk redzamajā attēlā parādīts modeļa fragments "Plant Simulation" paketes vidē, proti, tādā formā, kādā modeļa izstrādātājs to izveido. Pelēkās figūras ir transporta tīkla posmi, to skaits modelī ir 107. Blokos ar burtu "M" (metode) ir programmu teksti, kurus es rakstīju tieši procesu kontrolei un statistisko datu apkopošanai pētītajā transporta sistēmā. Šādu programmu skaits ir tuvu 90.

Visbeidzot zemāk redzama datora animācija procesiem, kas notiek simulācijas modelī. Animācija parāda procesus 36 reizes ātrāk, nekā tie faktiski notiek. Tas nozīmē, ka video, kas ilgst 55 sekundes, jūs varat redzēt procesu, kas reālā transporta sistēmā būtu 33 minūšu ilgs. Imitētajā sistēmā, protams, tiek veiktas ne tikai transporta darbības. Var redzēt, ka ratiņi ar detaļām aizkavējas noteiktos sistēmas punktos detaļu attaukošanai, gruntēšanai, krāsošanai, žāvēšanai tuneļa krāsnī un citiem uzdevumiem. Ceha ēkai ir divi stāvi, kas ir savienoti ar liftiem, tie šeit apzīmēti kā "Heber 29" un "Heber 2". Animācijā jūs varat redzēt, kā tiek pārvadāti ratiņi ar detaļām, izmantojot šos liftus. Savukārt, animācijas augšdaļa parāda detaļu kustību un apstrādi ceha otrajā stāvā. Nācās izmēģināt modeli vairākus simtus reižu, lai atrastu labākos apstākļus stabilai un ekonomiski optimālai procesu norisei rūpnīcas krāsu cehā.