نرم افزار بالانس خط تولید

نرم افزار بالانس خط تولید Rapid Line Balancing یک ابزار ساده، سریع و موثر جهت حل مسئله بالانس خطوط مونتاژ است. مشکل بالانس خط تولید یکی از مسائل کلاسیک در رشته مهندسی صنایع محسوب می شود که مربوط دهه پنجاه میلادی است. در آن زمان مشکل بالانس خط به ویژه در خطوط مونتاژ یک چالش مهم بود حتی امروزه هم بالانس بودن خطوط تولیدی در طراحی کارخانه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اما باید توجه کنید که هر خط تولیدی نیاز به بالانس کردن ندارد نه اینکه غلط باشد اما ضروری نیست.

در اکثر خطوط تولیدی که ماشین آلات روی نظم و ترتیب چیده شده و عمده فعالیت تولید هم توسط این ماشین آلات انجام می شود (Flow line) و اپراتورها فقط مسول تنظیم دستگاه و بارگیری قطعه تولیدی هستند، در این خطوط بالانس خط معنا ندارد. چراکه در هر ایستگاه شما مجموعه ای از ماشین آلاتی دارید که به طور طبیعی از سرعت، ظرفیت و لجستیک متفاوتی نسبت به هم برخوردار هستند اینجا بحث گلوگاه و مدیریت آن مطرح است نه بالانس خط.

اغلب در هر خط تولیدی باید به دنبال شناسایی و مدیریت گلوگاه خط باشید. برای مثال واحد ماشین کاری شامل تراشکاری و فرزکاری معمولا در اکثر فعالیت های تولیدی جزء کارهای کند و زمانبر بوده و یکی از گلوگاه های خطوط هم می باشد. باید ببینید با چه ترفندی می توانید سرعت تولید این گلوگاه را افزایش دهید. معمولا هم با طیفی از راهکارها از جمله اضافه کاری برای جبران عقب ماندگی تولید تا در نهایت خرید یک دستگاه دیگر و اضافه کردن آن به مجموعه را شامل می شود.

اما در برخی از خطوط تولیدی که محصول در حال ساخت روی ریل، نقاله یا زنجیره در حرکت است (Paced Assembly Line) و این کارگران و تکنسین های تولید هستند که در یک یا دو طرف و در مناطق مشخص شده مستقر هستند و نسبت به تکمیل محصول مورد نظر اقدام می کنند. خطوط مونتاژ خودرو خودرو را با این شکل و شمایل دیده اید. در اینجا گلوگاه خود مکانیزم حرکت خط تولید است.

باید یک تناسبی بین سرعت حرکت و  عملیات مونتاژ باشد. اگر زمان حرکت خیلی کند باشد آنوقت زمان سیکل تولید افزایش می یابد به عبارت دیگر در مدت یک شیفت، تعداد محصول کمتری تولید خواهد شد. اگر بخواهیم سرعت را بالاببریم ممکن است اپراتورها نتوانند به موقع فرآیند تولیدی مورد نظر را تکمیل کنند.

از طرف دیگر هم در اینجا عمده فعالیت ها توسط اپراتورها و نه ماشین آلات انجام می شود (غیر از خطوط رباتیک و فول مکانیزه). برای افزایش ظرفیت نمی شود ماشین جدیدی خرید بلکه وظایف کارگران به رده های فرعی تر تقسیم می شود و باید دوباره یک تناسبی بین فعالیت کارکنان برقرار باشد به عبارت دیگر نباید در یک ایستگاه کاری زمان بیکاری زیادی داشته باشیم در حالیکه در ایستگاه کاری دیگر پرسنل به شدت درگیر باشند چراکه باعث نارضایتی کارکنان خواهد شد.

لذا جهت جلوگیری از این مشکلات و مدیریت گلوگاه در این نوع خطوط تولیدی و مونتاژ باید از تکنیک های بالانس خط استفاده کرد. به عبارت دیگر تکنیک بالانس خط، روشی است برای مدیریت گلوگاه در خطوط تولیدی که خود خط تولید گلوگاه بوده و در حال حرکت است و همچنین عمده کار توسط پرسنل انجام می شود.

در مسئله بالانس خط تولید، تعدادی فعالیت (Task) وجود دارد که برای هرکدام، فعالیت پیش نیاز (predecessors) و زمان انجام مشخص است و حالا می خواهیم این مجموعه فعالیت ها را در ایستگاه های کاری (Workstation) سازماندهی کنیم بنحوی که هم سرعت تولید مناسب باشد و هم زمان فعالیت ایستگاه ها نزدیک بهم باشد و زمان بیکاری کمی داشته باشیم.

این مسئله شاید در ظاهر ساده به بنظر برسد اما جزء مسائلی است که جواب بهینه برای آن به این راحتی بدست نمی آید و برای همین از روش های ابتکاری (Heuristic) استفاده می شود. این روش ها هم در خیلی از اوقات و نه لزوماً در همه موارد، جواب نزدیک به بهینه را پیدا می کند.

اگر تعداد فعالیت شما کم باشد که می توانید از همین الگوریتم های ابتکاری به صورت دستی هم استفاده کنید اما برای خطوطی که تعداد فعالیت ها زیاد باشد باید سراغ نرم افزار های مربوطه بروید. نرم افزارهای خیلی خوب و مشهوری هم در این رابطه وجود دارد. اما آنچه که باعث شد ما در مجموعه خودمان به دنبال این نرم افزار باشیم اول بحث سهولت در استفاده است.

این نرم افزار نیاز به آموزش ندارد و کار با آن براحتی انجام می شود. تنها کاری که باید انجام دهید تهیه یک فایل اکسل شامل شماره فعالیت ها، زمان هر یک از این فعالیت ها و در نهایت تعیین فعالیت پیش نیاز است (ستون مربوط به شرح فعالیت ها اختیاری است، نرم افزار با سه ستون اول کار می کند). یک نمونه از فایل اکسل مناسب در شکل (1) نشان داده شده است. برای بزرگ نمایی روی تصاویر کلیک کنید.

شکل 1-  نمونه فرمت صحیح فایل اکسل ورودی به نرم افزار

شکل 2- رابط کاربری نرم افزار بالانس خط تولید

در این مثال ما 12 فعالیت داریم که برای هرکدام زمان و فعالیت پیش نیاز مشخص شده است. در گام بعدی کافیست این فایل اکسل را وارد نرم افزار کرده و اجرای آنالیز را کلیک کنید تا نتایج به شما نشان داده شود. خروجی این نرم افزار شامل 3 پنجره مستقل است. اولین و دومین پنجره خروجی مربوط به داده های ورودی و گراف جریان فعالیت ها است و پنجره سوم بهترین جواب های محاسبه شده را نشان می دهد.

شکل3-تصویر رابط کاربری به همراه پنجره های خروجی

شکل 4- خروجی نرم افزار بالانس خط (نمایش داده های ورودی)

شکل 5-نمایی از روابط بین فعالیت ها که کمک می کند گراف را براحتی ویرایش کنید.

شکل 6-گراف فعالیت ها که می توانید به هر فرم دلخواهی تغییر دهید.

شکل 7- پنجره مربوط به بهترین جواب ها

دلیل دوم مربوط به خروجی محاسبات است. به جای نمایش تنها یک جواب، برای هر فایل اکسل ورودی 5 جواب شدنی و منطقی (Feasible) نمایش داده می شوند که بر اساس کمترین زمان بیکاری (Balance Delay) و بیشترین کارایی (Line efficiency) مرتب شده اند. کاربر می تواند هر کدام از این جواب های شدنی (خوب و قابل قبول) که مناسب شرایط محیط تولیدی خودش است را انتخاب کند.

گاهی اوقات جواب بهینه ممکن است بهترین جواب برای شرایط فعلی ما نباشد. برای مثال ممکن است به دلیل محدودیت فیزیکی امکان استفاده از تعداد ایستگاه های زیاد را نداشته باشیم. یا برای مثال فرض کنید در خطوط تولیدی بسته بندی که کارگران خانم و آقا مشغول فعالیت هستند برخی از اقلام سنگین را مجبور باشیم که فقط آقایان بسته بندی کنند و اینجا نیاز به ایجاد یک ایستگاه کاری اضافه تر باشد.

برای پاسخ به چنین نیازی این نرم افزار که از الگوریتم محاسباتی قدرتمندی هم استفاده می کند، با افزایش تعداد جواب های قابل قبول دست کاربر را در انتخاب بهترین جواب، متناسب با نیاز ها و محدودیت های در نظر گرفته شده باز می گذارد.