Ποσοτική ανάλυση αξιοπιστίας, ποιότητας και απόδοσης αυτοματοποιημένων συστημάτων παραγωγής
Authors: Τσαρούχας Παναγιώτης 
Published: August 2021

Μια παραδοσιακή, ευρέως διαδεδομένη μορφή οργάνωσης της βιομηχανικής παραγωγής μεγάλης κλίμακας και μικρού εύρους είναι η αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής. Σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής, όλα τα υλικά επισκέπτονται τους ίδιους σταθμούς εργασίας εν σειρά, απλουστεύοντας έτσι την διακίνηση υλικών Όλοι οι σταθμοί εργασίας είναι ολοκληρωμένοι σε ένα ενιαίο σύστημα με έναν κοινό, αυτοματοποιημένο μηχανισμό μετακίνησης και ένα κοινό σύστημα ελέγχου και είναι συγχρονισμένοι έτσι ώστε να μπορούν να ξεκινούν τις εργασίες τους ταυτόχρονα. Επειδή οι αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής είναι συστήματα έντασης κεφαλαίου, είναι ιδιαίτερα σημαντική η εξασφάλιση της απρόσκοπτης λειτουργίας τους. Μία στάση σε μια γραμμή παραγωγής λόγω βλάβης, πέρα από την μείωση της απόδοσης παραγωγής, μπορεί να επιφέρει και ποιοτικά προβλήματα στα παραγόμενα προϊόντα. Αντικείμενο αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη ποσοτικών προτύπων για την ανάλυση αξιοπιστίας και την εκτίμηση απόδοσης αυτοματοποιημένων γραμμών παραγωγής, κυρίως όσον αφορά την ποιότητα και τον ρυθμό των παραγομένων προϊόντων. Αρχικά, παρουσιάζουμε μια στατιστική ανάλυση δεδομένων αξιοπιστίας μιας πραγματικής αυτοματοποιημένης γραμμής παραγωγής, που καλύπτει μια περίοδο τεσσάρων ετών. Η ανάλυση περιλαμβάνει τον υπολογισμό των σημαντικότερων περιγραφικών στατιστικών στοιχείων βλαβών, τον προσδιορισμό των σημαντικότερων βλαβών, τον υπολογισμό των παραμέτρων κατανομής και την διερεύνηση για την ύπαρξη αυτοσυσχέτισης και συσχέτισης στα στοιχεία βλαβών. Βασιζόμενοι στην ανάλυση των δεδομένων αξιοπιστίας, στην συνέχεια μελετάμε το πρόβλημα του καθορισμού της συχνότητας επιθεωρήσεων ποιοτικού ελέγχου σε μια γραμμή παραγωγής. Αναπτύσσουμε ένα απλό μαθηματικό πρότυπο ενός επιθεωρητή ποιότητας που πρέπει να καθορίσει την συχνότητα των επισκέψεων του στους σταθμούς εργασίας των γραμμών παραγωγής που βρίσκονται υπό την ευθύνη του, με σκοπό να ελαχιστοποιηθεί ο συνολικός χρόνος παραγωγής των μη-ανιχνευθέντων, ελαττωματικών προϊόντων που παράγονται στις γραμμές. Τέλος, αναπτύσσουμε ένα μαθηματικό πρότυπο μιας υποκείμενης σε βλάβες αυτόματης γραμμή παραγωγής, χωρίς ενδιάμεσους χώρους αποθήκευσης, με συγχρονισμένη, βηματική κίνηση και συνεχή ροή της επεξεργασίας κατά μήκος κάθε σταθμού εργασίας. Όταν ένας σταθμός εργασίας πάθει βλάβη, σταματά, με αποτέλεσμα όλοι οι σταθμοί εργασίας που βρίσκονται στα ανάντη από αυτόν να σταματούν επίσης. Η ποιότητα των προϊόντων που είναι παγιδευμένα στους σταματημένους σταθμούς εργασίας επιδεινώνεται με τον χρόνο. Εάν τα προϊόντα αυτά παραμείνουν ακινητοποιημένα στην ίδια θέση περισσότερο από ένα κρίσιμο χρονικό όριο τότε η ποιότητα τους γίνεται μη αποδεκτή και πρέπει να απορριφθούν. Αναπτύσσουμε αναλυτικές εκφράσεις για σημαντικά μέτρα απόδοσης του συστήματος για δύο διαφορετικές εκδοχές του προτύπου, υπό την παραδοχή ότι οι χρόνοι βλάβης και επισκευής των σταθμών ακολουθούν κατανομές «χωρίς μνήμη». Στην συνέχεια, χρησιμοποιούμε αυτές τις εκφράσεις για να μελετήσουμε την επίδραση των παραμέτρων του συστήματος στην απόδοση του. Για να αξιολογήσουμε την παραδοχή της έλλειψης μνήμης, συγκρίνουμε την απόδοση του αρχικού προτύπου με αυτήν ενός τροποποιημένου προτύπου, στο οποίο οι χρόνοι επισκευής δεν ακολουθούν κατανομές χωρίς μνήμη. Η απόδοση του τροποποιημένου προτύπου εκτιμάται μέσω προσομοίωσης.