تجزیه‌و‌تحلیل و بهبود راندمان خط تولید با استفاده از شبیه‌سازی درصنعت قطعات خودرو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

2 دانشیار، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

3 دکتری، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مدیریت، دانشکده علوم اداری و اقتصادی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

10.48308/jimp.2024.234304.1535

چکیده

مقدمه و اهداف: توجه به تولید و بهره‌ور بودن صنایع می‌تواند ضـمن سـرعت بخشیدن به رشد و توسعه صنعتی، آن را در مسیری صحیح و اصولی هدایت کند. ارزیابی راندمان تولید و بهبود آن در رشد و توسعه صنایع نقش بسیار موثری ایفا می‌کند. در این مطالعه رویکردی برای ارزیابی و بهبود راندمان تولید یک خط تولید با استفاده از شبیه‌سازی پیشنهاد شده است و در این حین به بازمهندسی فرآیند خط تولید پرداخته است. شناسایی گلوگاه‌ها، بررسی مدت زمان سیکل تولید و ظرفیت بافر‌های سیستم در واحد مشخصی از زمان و تعیین ظرفیت منابع مورد نیاز در کارخانه از اهداف اصلی این تحقیق است.

روش: این مقاله به بررسی و مدل‌سازی خط تولیدی با ماشین‌ آلات تمام اتوماتیک می‌پردازد و پیاده‌سازی نظام‌مند پژوهشی مبتنی شبیه‌سازی گسسته پیشامد را ارائه می‌دهد. مدل‌سازی خط تولید در دو گام انجام شده است. گام اول بدون در نظر گرفتن فعالیت‌های دوباره‌کاری و جداسازی و گام دوم با اضافه کردن این چزئیات به مدل انجام شده است. در این گام داده‌های واقعی جمع‌آوری شده از مطالعه موردی در مدل اعمال شده اند. برای بررسی صحت مدل طراحی شده، منطق فرآیند مدل‌‌سازی شده به طور مداوم مورد بررسی قرار گرفته و خروجی‌های مدل با سیستم واقعی مقایسه شدند. پس شناسایی عواملی را که منجر به کاهش راندمان خط تولید شده ‌اند، برای بهبود راندمان خط تولید، چهار سناریوی پیشنهادی در مدل بهبود مورد بررسی قرار گرفتند. برای بررسی سناریوهای بهبود و همچنین تحلیل حساسیت سناریوها از قابلیت‌های ارنا استفاده شد.

یافته‌ها: نتایج حاکی از آن است پس از اضافه کردن فعالیت‌هایی مانند زمان استراحت اپراتور‌ها و زمان-های خرابی و تنظیمات به مدل که باعث نزدیک‌تر شدن مدل طراحی‌شده به واقعیت می‌شود، منجر به کاهش راندمان از 80 درصد به 57 درصد شده است. فعالیت‌های دوباره‌کاری و جداسازی نیز تأثیر بسزایی در راندمان مدل داشته ‌است. در مدل بهینه، چهار سناریوی بهبود اعمال شد. در سناریوی اول با بررسی میزان تغییرات در ظرفیت منابع مربوط به فعالیت‌های اصلی در یک مدل ترکیبی، از زمان انتظار موجودیت در صف‌ فعالیت‌ها به طرز قابل توجهی کاسته شده و همچنین منجر به کاهش زمان فرآیند شد. در سناریوی دوم به بررسی تاثیر با کاهش درصد قطعاتی که به جداسازی و دوباره‌کاری می‌روند پرداخته شد و مشاهده شد که راندمان افزایش قابل‌توجهی پیدا می‌کند. در سناریوی سوم با تعریف هدف «تعیین میزان متغیرهای کنترل با هدف کمینه کردن زمان فرآیند» و سناریوی چهارم با هدف «تعیین ظرفیت منابع با هدف بیشینه‌سازی راندمان» به بررسی سناریوهای بهبود پرداخته شد. پس از مشخص کردن متغیرهای کنترل و پاسخ، این سناریوها نیز نشان دادند که با افزایش تعداد منابع فعالیت‌هایی که به عنوان گلوگاه شناسایی شده اند با ترکیبی درست و منطقی، راندمان فرآیند بالاتر می‌رود. تحلیل حساسیت مدل نیز نشان از هم‌راستایی سناریوها با واقعیت داشت.

نتیجه‌گیری: یافته‌ها نشان دادند که استفاده از روش شبیه‌سازی گسسته پیشامد می‌تواند بدون ایجاد هزینه‌های جبران‌ناپذیر، کمک شایانی به مدیران در جهت تصمیم‌گیری برای چگونگی بهبود راندمان تولید خود داشته باشد. همچنین نتایج پژوهشات پیشین که از شبیه‌سازی گسسته پیشامد برای بهبود فرآیندهای مختلفی در سازمان خود استفاده کرده بودند نیز با نتایج پژوهش حاضر هم‌راستا است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analyzing and Improving Production Line Efficiency using Simulation in the Auto Parts Industry

نویسندگان [English]

  • Ehsan Poorali Malabad 1
  • Nasser Motahari Farimani 2
  • Azam Modares 3
  • Kimia Abdari 4
1 MSc, Department of Management, Faculty of Economics and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Associate Professor, Department of Management, Faculty of Economics and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
3 PhD, Department of Management, Faculty of Economics and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
4 MSc Student, Department of Management, Faculty of Economics and Administrative Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

Abstract

Introduction: Paying attention to the production and productivity of industries can, while accelerating industrial growth and development, guide it on a correct and principled path. Evaluating production efficiency and improving it play a highly effective role in the growth and development of industries. This study proposes an approach to evaluate and improve the production efficiency of a production line using simulation and addresses the reengineering of the production line process. The main objectives of this research are to identify bottlenecks, examine the production cycle time and buffer capacities within a specific time unit, and determine the required resource capacity in the factory.

Methods:This paper examines a production line with fully automated machinery, providing a systematic research implementation based on discrete-event simulation. Modeling of the production line was conducted in two steps. In the first step, rework and separation activities were not considered, while in the second step, these details were added to the model. In this phase, real data collected from a case study were applied to the model. To verify the accuracy of the designed model, the logic of the modeled process was continuously reviewed, and the model outputs were compared with the actual system. After identifying factors contributing to decreased production line efficiency, four proposed scenarios were evaluated within the improvement model to enhance production line efficiency. Arena's capabilities were used to assess the improvement scenarios and conduct sensitivity analysis on them.

Results and discussion: The results indicate that after incorporating activities such as operator break times, downtimes, and adjustments into the model, which bring the designed model closer to reality, the efficiency decreased from 80% to 57%. Rework and separation activities also had a significant impact on the model's efficiency. In the optimized model, four improvement scenarios were applied. In the first scenario, by thoroughly examining the changes in resource capacities related to main processes in a combined model, the waiting time of entities in process queues was significantly reduced, and the overall process time was noticeably shortened, leading to a more efficient workflow and improved operational performance. In the second scenario, reducing the percentage of parts sent to separation and rework was thoroughly examined, showing a considerable increase in overall operational efficiency. This approach highlighted the importance of minimizing unnecessary processing steps. In the third scenario, improvement was pursued by defining the objective as "determining control variable values to minimize process time," and the fourth scenario aimed at "determining optimal resource capacities to maximize overall efficiency and enhance productivity." After identifying control and response variables, these scenarios also demonstrated that strategically increasing the resources for processes identified as bottlenecks, in a balanced and logical combination, significantly improves overall process efficiency and reduces potential delays effectively. Sensitivity analysis further indicated alignment of the scenarios with real-world conditions.

Conclusion: The findings revealed that the use of discrete-event simulation can greatly assist managers in making informed decisions on how to improve production efficiency, without incurring irreversible costs. Furthermore, the results are consistent with previous research that utilized discrete-event simulation to enhance various organizational processes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Production efficiency
  • Simulation
  • assembly line
  • Productivity
  • Arena