Současné ekonomické prostředí nutí vedoucí pracovníky ke snižování nákladů a tím k neustálému zlepšování výrobních a logistických procesů a k optimalizaci materiálových toků. Možnosti řešení těchto projektů jsou neomezené, od využití zkušeností pracovníků přes výpočty pomocí „excelovských tabulek“ po využití sofistikovaných podpůrných metod optimalizace procesů, jako je dynamická simulace. Softwarových nástrojů umožňujících vytvořit dynamický simulační model je ve světě velké množství. Některé jsou zaměřeny pouze na konkrétní oblast, například simulace pro farmaceutický průmysl, simulace pro testování konstrukčních a funkčních pohyblivých platforem nebo simulace manipulačních procesů (s vestavěnými charakteristikami různých manipulačních prostředků). Existují však i nástroje, které je možno využít pro simulaci jakýchkoliv procesů.

Principy a přínosy simulace

Princip simulace je jednoduchý – místo toho, abychom sledovali skutečný proces a jeho reakce na provedené organizační a technologické změny, sledujeme chování jeho modelu. Simulační model vytvoříme po analýze současného stavu daného procesu a přenesením skutečných charakteristik procesu do prostředí simulačního nástroje. Součástí takto vytvořeného modelu mohou být nejen charakteristiky daného procesu (například ve výrobním procesu – časy výroby a seřízení, výrobní dávky, velikosti balení a počty kusů v balení apod.), ale i charakteristiky náhodných jevů, například poruchy podle rozdělení pravděpodobnosti.
Realizace změn v praxi přináší vždy nemalá rizika, dynamická simulace jako prediktivní metoda pomáhá tato rizika minimalizovat tím, že umožňuje modelovat vaše pracovní prostředí a simulovat důsledky různých rozhodnutí. Pomocí sestaveného modelu testujeme alternativní chování sledovaného objektu ve změněných podmínkách a cíleně, na základě stanovených měřítek výkonnosti, směřujeme k optimalizaci jeho funkce. Takovým modelovaným objektem či procesem může být například sklad, výrobní linka, distribuční centrum, technologická zařízení a jejich návaznosti, dopravní obslužnost areálu či území, skladování a manipulace, tok informací atd.
Tento způsob práce přináší mnohé výhody – můžeme například vytvářet modely ještě neexistujících systémů a navrhnout řešení, které svým chováním přesně odpovídá představám zadavatele. Simulační čas běží mnohem rychleji než reálný, a tak je možné vyhodnotit různé varianty navrhovaného řešení problému v krátkém čase.


Obr. 1: Ukázka modelu vytvořeného v softwaru Witness, který je obecným nástrojem pro modelování a simulaci procesů
Dynamickou simulaci je možné použít nejen pro navrhování nových systémů, ale také pro simulaci stávající situace a hledání možných variant pro její zefektivnění či reorganizaci. Velké množství alternativ, které lze simulací prověřit, dává předpoklady pro správné rozhodnutí, které zaručí maximální zisky při minimálních nákladech. Umožní objektivně analyzovat procesy a zvyšovat efektivitu využití kapitálu, lidské síly, technologického vybavení a dalších zdrojů. Výsledkem použití těchto metod je nejen nalezení optimálního řešení, ale také jeho vizualizace, která vytváří podmínky pro názornost a správné pochopení řešení, a má tak velký vliv pro včasnost a úspěšnost implementace. Užití prediktivních metod znamená větší míru úspěšnosti a důvěry v navržené řešení před tím, než je přistoupeno k jeho realizaci v praxi.
Přínosy realizace projektů s podporou dynamické simulace jsou udávány ve 20 až 25% úspoře nákladů, 30 až 50% zkrácení průběžné doby procesu, 20 až 40% zvýšení rentability aktiv, 25 až 50% zvýšení disponibilních kapacit. Použití simulace má také mnoho pozitivních vedlejších efektů, jako jsou lepší pochopení funkce systému, přesný popis procesů, uvědomění si všech vazeb, souvislostí a vlivů okolí, možnost využití modelu pro flexibilní designing, operativní řízení a plánování, trénink personálu, urychlení implementace změn, hodnocení alternativních postupů v průběhu změnového řízení a další odpovědi na otázky typu „co kdyby?“. Návratnost realizace těchto projektů se pohybuje v rozmezí dvou až šesti měsíců.

Příklad optimalizace v automobilovém průmyslu

Vezměme si konkrétní příklad projektu s cílem optimalizovat logistické procesy a materiálové toky, například ve společnosti z oblasti automobilového průmyslu. Společnost potřebovala optimalizovat logistické procesy a vyčíslit možné úspory v provozních nákladech. Po analýze současného stavu a parametrizaci všech manipulačních skladových a výrobních procesů jsme vytvořili dynamický model celého procesu a začali prověřovat možné změny v nastavení jednotlivých procesů, použití skladových a manipulačních technologií, systémech práce jednotlivých pracovníků a velikostí výrobních a manipulačních dávek v celém výrobním, manipulačním a skladovém procesu (část dynamického modelu viz obrázek 2).


Obr. 2: Část dynamického modelu manipulačních, skladových a výrobních procesů
V rámci prověřovaných variant a změn jednotlivých procesů bylo v této studii prověřeno pomocí simulace více než osmnáct alternativ řešení změn ve využití manipulační techniky, systému práce pracovníků, velikosti výrobních a manipulačních dávek apod.
Součástí výstupů ze simulačních variant byly kromě jiného i statistiky využití manipulačních vozíků po směnách a další výstupy, které nám umožnily připravit podklady pro rozhodnutí o změnách v prověřovaných procesech.
Výsledné řešení bylo pro zadavatele připraveno včetně plánu implementace navržených pravidel a opatření. Po implementaci a jednoměsíčním ověření navržených změn byl vyčíslen reálný roční přínos projektu ve výši zhruba dva miliony korun s předpokladem dalších nevyčíslených přínosů, jako je zrychlení procesu manipulace, snížení zásob u montážních linek apod.

Simulace distribučního centra

Jak již bylo zmíněno výše, dynamickou simulaci lze využít i pro návrh nového procesu, například celého distribučního skladu. Opět si toto řešení ukážeme na příkladu, tentokrát největšího českého specializovaného maloobchodního prodejce širokého sortimentu. Společnost se rozhodla postavit nový distribuční sklad v České republice a potřebovala ověřit a připravit nejvhodnější návrh uspořádání distribučního skladu. Návrh zahrnoval systém práce manipulační techniky a pracovníků obsluhy skladu, využití skladových technologií, velikosti zásob jednotlivých typů zboží, počtu příjmových a výdejových ramp, typy a charakteristiky manipulační techniky apod.


Obr. 3: Ukázka simulačního modelu výstavby distribučního centra
Zpracované návrhy a ověření dynamickým modelem probíhalo ve fázi projekčního řízení, tj. před samotnou výstavbou skladu tak, aby bylo zajištěno správné nastavení a uspořádání jednotlivých částí distribučního skladu ještě před realizací výstavby. Výsledné řešení bylo konzultováno s projektanty a zároveň prověřováno nejen na základě standardního objemu prodeje (příjmu, výdejů, kompletace, přeskladnění a ostatních činností ve skladu), ale i s ohledem na období sezonnosti a dalších výkyvů ve všech činnostech probíhajících ve skladu. Konečný návrh umožnil zadavateli dosáhnout požadovaného průchodu distribučním skladem při zajištění optimálního počtu skladových ramp, manipulačních vozíků, pracovníků skladu a při celkovém snížení investičních a provozních nákladů distribučního skladu.

Simulace materiálových toků ve výrobě

Pomocí dynamické simulace lze také optimalizovat materiálové toky, nastavovat potřebné velikosti zásob u montážních linek a optimalizovat systém manipulace v celé výrobní hale. Níže uvedené obrázky zobrazují příklad společnosti z oblasti automobilového průmyslu, u které byl v průběhu několika projektů řešen nejen vlastní systém manipulace, ale i ověření velikosti zásob vstupních dílů a polotovarů u montážních linek na maximálně dvouhodinovou zásobu a zároveň zajištění volné plochy snížením potřebných logistických ploch ve výrobě.


Obr. 4: Materiálové toky ve výrobě


Obr. 5: Dynamický simulační model celého výrobního procesu společnosti v oblasti automobilového průmyslu
Implementací navrženého uspořádání, pravidel a systému práce bylo dosaženo uvolnění plochy pro instalaci nových výrobních linek o celkové velikosti 380 m2, při současném snížení potřebného počtu manipulačních vozíků pro závoz vstupních materiálů, obalů a svoz hotových výrobků a prázdných obalů.


Obr. 6: Snížení potřebných logistických ploch ve výrobě

Shrnutí

Obecně lze říci, že optimalizační projekty s využitím dynamické simulace umožňují ověřit velké množství návrhů při různých scénářích objemu výroby nebo manipulace, přičemž testování probíhá v bezrizikovém prostředí, umožní vizualizovat následky plánovaných změn, ověřit vizi budoucnosti ve virtuálním světě za výrazně nižších nákladů než při realizaci konkrétního řešení přímo v procesu.
Dynamická simulace pomáhá omezit riziko změny technologických či organizačních procesů tím, že umožňuje modelovat pracovní prostředí a simulovat důsledky různých rozhodnutí. Výsledkem je větší míra důvěry v navržené řešení ještě předtím, než je přistoupeno k jeho realizaci. Všechny podniky světové třídy využívají prediktivní technologie jako standardního nástroje řízení.

Autor je jednatelem společnosti Dynamic Future.