Ανάπτυξη μεθόδου για την εκτίμηση της ευελιξίας συστημάτων παραγωγής

Abstract

Modern manufacturing firms must learn to operate effectively in very dynamic environments. One key aspect that firms must consider is manufacturing flexibility. Manufacturing flexibility refers to the ability of a manufacturing system to accommodate uncertainty in the production environment. But flexibility cannot be considered in the decision making process if it is not assessed in quantifiable terms. The goal of this dissertation is to develop and demonstrate a practical method to assist manufacturers in managing environmental uncertainty and in determining the appropriate level of flexibility in their production systems. A number of research efforts have been published in the litterature that deal with the scientific issue of flexibility assessment. However, most of the published research work deals with case specific engineering problems, under certain circumstances, and in most of the cases they are applicable to specific types of production system. The approach suggested by the this dissertation considers that manufacturing flexibility is determined by its sensitivity to changes. The less flexible a manufacturing system is the more flexible it should be considered. We consider flexibility during the lifecycle of a system, from initial investment to major reconfiguration. A large number of market scenarios are being considered and the lifecycle cost of the system for all scenarios is calculated. Following, statistical analysis on the lifecycle cost results provides results on the sensitivity of the system to the uncertainty of the market environment. Furthermore, in order to make the lifecycle cost values comparable amongst the different production systems, their minimum value is calculated at a minimum level with the help of a specially developed optimization algorithm. The proposed method is applied in a case study in the automotive industry. Finally, a web-based software package that implements the proposed method along with the UML (Unified Modelling Language) description of the main entities is also being described.

Τα σύγχρονα συστήματα παραγωγής πρέπει να λειτουργούν αποδοτικά σε ένα δυναμικά μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Ένα βασικό χαρακτηριστικό που πρέπει να λάβουν υπόψη τους οι μηχανικοί στη βιομηχανία είναι η ευελιξία των συστημάτων παραγωγής. Η ευελιξία αναφέρεται στην ικανότητα ενός συστήματος παραγωγής να ανταποκρίνεται και να προσαρμόζεται στις αλλαγές του περιβάλλοντος στο οποίο λειτουργεί. Αλλά η ευελιξία είναι δύσκολο να συμπεριληφθεί στη διαδικασία λήψης αποφάσεων κατά τον σχεδιασμό ή τη λειτουργία ενός συστήματος, αν δεν έχει περιγραφεί ποσοτικά. Ο σκοπός αυτής της διατριβής είναι να αναπτύξει και να επιδείξει μια μέθοδο για την εκτίμηση και ποσοτικοποίηση της ευελιξίας. Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πραγματικά προβλήματα στη βιομηχανία και να βοηθήση στη λήψη αποφάσεων σχετικά με τον απαραίτητο βαθμό της ευελιξίας που πρέπει να έχει ένα σύστημα παραγωγής ειδικά στην περίπτωση που υπάρχει αβεβαιότητα και είναι δύσκολο να γίνουν αξιόπιστες προβλέψεις σχετικά με τις απαιτήσεις της αγοράς. Στην διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία έχουν καταγραφεί αρκετές εργασίες που προσεγγίζουν το πρόβλημα της εκτίμησης της ευελιξίας ενός συστήματος παραγωγής. Οι περισσότερες όμως από τις εργασίες αντιμετωπίζουν μεμονωμένα προβλήματα, κάτω από ειδικές συνθήκες, που τις περισσότερες φορές αναφέρονται και σε συγκεκριμένους τύπους συστημάτων παραγωγής. Η προτεινόμενη μέθοδος στηρίζεται στη θεώρηση ότι η ευελιξία ενός συστήματος παραγωγής καθορίζεται από την ευαισθησία του στις αλλαγές. Όσο λιγότερο ευαίσθητο ένα σύστημα είναι στις αλλαγές του περιβάλλοντος στο οποίο λειτουργεί τόσο περισσότερο ευέλικτο είναι. Η βασική αυτή θεώρηση εφαρμόζεται μέσω της μέτρησης του εύρους των διαφόρων τιμών του συνολικού κόστους ενός συστήματος παραγωγής. Οι τιμές του συνολικού κόστους υπολογίζεται για καθένα σενάριο από ένα μεγάλο αριθμό πιθανών σεναρίων αγοράς. Στη συνέχεια με στατιστική ανάλυση στις τιμές του συνολικού κόστους οδηγούμαστε σε συμπεράσματα για την ευαισθησία ενός συστήματος παραγωγής σε ένα αβέβαιο περιβάλλον λειτουργίας. Ο υπολογισμός του συνολικού κόστους λαμβάνει υπόψη του διάφορες φάσεις του συστήματος παραγωγής στον κύκλο ζωής του όπως την αρχική επένδυση και το κόστος των αλλαγών. Επιπλέον, για να μπορούν οι διαφορετικές τιμές του κόστους να είναι συγκρίσιμες θα πρέπει να υπολογιστούν με βάση κάποιον κανόνα. Η εργασία αυτή προτείνει έναν τρόπο για την εύρεση του ελάχιστου κόστους στον κύκλο ζωής ενός συστήματος παραγωγής. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόζεται σε μια περίπτωση μελέτης στην αυτοκινητοβιομηχανία και τέλος περιγράφεται ένα λογισμικό που υλοποιεί την προτεινόμενη μέθοδο καθώς και η UML (Unified Modelling Language) περιγραφή των βασικών οντοτήτων.