Praxe vyžaduje najít vhodnou odpověď na tyto základní otázky:

- Kolik kusů manipulační techniky bude třeba k přepravě materiálového toku o určité intenzitě v daném časovém intervalu?

- Jaké by měly být parametry manipulační techniky (ložná plocha, nosnost, rychlost)?

- Jaké bude vytížení manipulační techniky z hlediska disponibilního časového fondu, případně její prostorové využití?

- Jak rychle je manipulační technika schopna splnit požadavek na manipulaci?

- Jaká jsou úzká místa systému?

- Jaký bude optimální systém manipulace s ohledem na danou intenzitu materiálového toku při požadavku na minimální počet manipulační techniky?

Jedním z nástrojů, které lze efektivně využít pro získání odpovědí na uvedené otázky, je dynamická simulace. Dynamická simulace umožňuje popis reálného objektu pomocí modelu, který svým chováním a logikou vystihuje s požadovanou přesností vazby mezi jednotlivými prvky modelovaného systému. Realizací velkého množství experimentů na simulačním modelu můžeme následně získat odpovědi na celou řadu otázek, týkajících se zejména struktury a kapacitních charakteristik reálného objektu. Významným přínosem této metody je i možnost ověřovat případné návrhy na změny struktury modelovaného reálného objektu. Výstupem ze simulace jsou informace, jež mohou sloužit jako podklad pro rozhodnutí o budoucí struktuře systému ještě před tím, než realizujeme navrhovaná opatření.

Typický výstup dynamické simulace poskytující odpovědi na první tři otázky je zobrazen na grafu.

Statistika využití manipulační techniky informuje o jejím vytížení během simulovaného období. Podobu statistiky zachycenou na obrázku 1 je možné interpretovat takto:

Volno - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika nepracovala,

Jízda prázdný - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika jela nenaložená na místo nakládky,

Čekání nakládka - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika čekala na místě nakládky,

Nakládka - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika nakládala,

Jízda plný - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika jela naložená na místo vykládky,

Čekání vykládka - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika čekala na místě vykládky,

Vykládka - podíl simulačního času, během něhož manipulační technika vykládala.

Je zřejmé, že využití manipulační techniky se bude měnit v závislosti na počtu vozidel a jejich parametrech při dané intenzitě materiálového toku. Výhodou dynamické simulace je možnost prověření velkého množství různých kombinací parametrů v relativně krátkém čase, což umožňuje výběr optimální varianty z hlediska počtu jednotek manipulační techniky při požadavcích na výkon a pružnost celého systému.

Výkon a pružnost celého systému manipulace se v simulačním modelování obvykle zobrazuje v podobě grafů, které jsou zachyceny na obrázcích 2 a 3.

Graf na obrázku 2 podává informaci o rozdělení četností časů potřebných ke splnění požadavku na manipulaci. Požadavkem na manipulaci se v simulačních úlohách obvykle rozumí přeprava určité části materiálového toku, při kterém vozidlo provede jeden pracovní cyklus, tj. jednu jízdu bez nákladu na místo nakládky, jednu nakládku, jednu jízdu s nákladem na místo vykládky a jednu vykládku. Graf rozdělení četností a jeho parametry informují o průměrném času vyřízení požadavku na manipulaci a o tom, kolik % požadavků bude vyřízeno do určitého času (např. 60 minut) od vzniku požadavku. Častěji se ovšem ke zjištění podílu požadavků, jež budou splněny do určité doby od svého vzniku, využívá distribuční funkce. Příklad distribuční funkce časů splnění požadavku na manipulaci je na obrázku 3. Výhodou této křivky je její přehlednost, kdy na ose y lze přímo odečítat podíl požadavků splněných do určité doby. Stejně jako u statistiky využití manipulační techniky má na charakteristiky rozdělení četností časů splnění požadavku zásadní vliv počet a parametry jednotlivých vozidel. V některých případech se ovšem vyskytují zvláštnosti vyplývající z logiky realizovaných procesů a uspořádání jednotlivých prvků systému. Takovou zdánlivou anomálií může být například fakt, že s rostoucím počtem vozidel, použitých k přepravě materiálového toku, nedochází ke snížení průměrného času vyřízení požadavku, ale naopak k jeho zvýšení. Z toho vyplývá, že nemá cenu zvyšovat počet nasazených vozidel nad určitou mez. Tuto jedinečnou informaci lze získat pouze dynamickou simulací, žádný statický výpočet v tabulkovém procesoru není natolik účinný, aby dostatečně popsal všechny faktory zásadně ovlivňující přesnost výpočtů a následnou použitelnost výsledků při rozhodování o optimálním systému manipulace.

Dynamická simulace poskytuje kromě výstupů týkajících se přímo manipulační techniky i cenné informace o dalších prvcích modelovaného systému. Řešitele, který stojí před problémem navrhnout efektivní systém manipulace, bude bezesporu zajímat, zda reálný systém vykazuje nějaká strukturní omezení - úzká místa - limitující jeho celkovou výkonnost. Takovým úzkým místem může být například nedostatečná kapacita nakládacích a vykládacích míst, neprůjezdnost komunikací v obou směrech, překážky na komunikacích a tak podobně. Charakteristickým výstupem ze simulace poukazujícím na existenci takového omezení je statistika vývoje fronty před úzkým místem, jak je znázorněna na obrázku 4.

Vznik fronty obecně poukazuje na možnou existenci úzkého místa. Frontu mohou tvořit vozidla čekající na nakládku při příliš nízké kapacitě nakládacího místa, fronta může znamenat palety hromadící se za výrobní operací a čekající na převoz na následující operaci, fronty také často vznikají před překážkami na komunikacích, na křižovatkách či v místech s omezenou plochou při vykládce. Jelikož úzké místo zásadně ovlivňuje výkon celého systému, je jeho nalezení, popis a efektivní řízení rozhodujícím momentem při návrhu systému manipulace.

Dynamická simulace představuje moderní a vysoce efektivní nástroj s širokou škálou využití v oblasti plánování, návrhu či reengineeringu logistických, obslužných či výrobních procesů. Má zcela výsadní a nezastupitelnou úlohu při optimalizaci systémů manipulace z důvodu jedinečnosti poskytovaných výstupů, jež nelze získat statickým výpočtem v prostředí běžných tabulkových procesorů. Simulační modely umožňují uživateli nejen dokonale poznat reálný objekt, ale také pomocí řady experimentů předvídat jeho chování v případě strukturálních změn či změn v logice probíhajících procesů. Možnost využití simulačního modelování v logistice je značně široká, v oblasti návrhu a optimalizace manipulačních systémů lze nejčastěji řešené problémy shrnout do následujících bodů:

- Jaký bude optimální počet a parametry manipulační techniky při změně výrobního programu?

- Jaká jsou úzká místa systému manipulace a jak je odstranit?

- Je výhodnější systém manipulace s vozíky objíždějícími výrobní halu a hledajícími požadavky na manipulaci či systém s vozíky vybavenými naváděcím systémem?

- Jakým způsobem efektivně řídit flotilu manipulační techniky?

- Jakým způsobem řešit přetížení komunikací ve výrobně?

- Jak efektivně manipulovat materiál ze skladu na linku či mezi výrobními halami?

Na všechny tyto otázky poskytne odpovědi moderní nástroj procesního inženýrství, a sice dynamická simulace.

Ing. Jakub Dyntar

e-mail: jakub.dyntar@vscht.cz, dyntar@logio.cz

Užitečné odkazy - www.logio.cz , www.simul8.cz , www.simul8.com , www.skladuj.cz , www.manipuluj.cz