1. Automated Bottleneck Analysis of Production Systems : Increasing the applicability of simulation-based multi-objective optimization for bottleneck analysis within industry
- Author
-
Bernedixen, Jacob and Bernedixen, Jacob
- Abstract
Manufacturing companies constantly need to explore new management strategies and new methods to increase the efficiency of their production systems and retain their competitiveness. It is of paramount importance to develop new bottleneck analysis methods that can identify the factors that impede the overall performance of their productionsystems so that the optimal improvement actions can be performed. Many of the bottleneck-related research methods developed in the last two decades are aimed mainly at detecting bottlenecks. Due to their sole reliance on historical data and lackof any predictive capability, they are less useful for evaluating the effect of bottleneck improvements. There is an urgent need for an efficient and accurate method of pinpointing bottlenecks, identifying the correct improvement actions and the order in which these should be carried out, and evaluating their effects on the overall system performance. SCORE (simulation-based constraint removal) is a novel method that uses simulation based multi-objective optimization to analyze bottlenecks. By innovatively formulating bottleneck analysis as a multi-objective optimization problem and using simulation to evaluate the effects of various combinations of improvements, all attainable, maximum throughput levels of the production system can be sought through a single optimization run. Additionally, post-optimality frequency analysis of the Pareto-optimal solutions can generate a rank order of the attributes of the resources required to achieve the target throughput levels. However, in its original compilation, SCORE has a very high computational cost, especially when the simulation model is complex with a large number of decision variables. Some tedious manual setup of the simulation based optimization is also needed, which restricts its applicability within industry, despite its huge potential. Furthermore, the accuracy of SCORE in terms of convergence in optimization theory and correctness of ident, Tillverkningsföretag behöver ständigt utforska nya ledningsstrategier och nya metoder för att påskynda effektiviteten i sina produktionssystem och behålla sin konkurrenskraft. Av yttersta vikt är att utveckla nya flaskhalsanalysmetoder som kan identifierade faktorer som hindrar produktiviteten i produktionssystemen så att optimala förbättringsåtgärderna kan utföras. Många av de flaskhalsrelaterade forskningsmetoder som utvecklats under de senaste två decennierna syftar främst till att upptäcka flaskhalsen. På grund av avsaknaden av förebyggande förmåga är de mindre användbara för att utvärdera effekten av flaskhalsförbättringar. En effektiv och korrekt metod för identifiering av korrekta förbättringsåtgärder, ordningen de ska utföras i samt dess effekt på produktionssystemets produktivitet är nödvändig. SCORE (simulation-based constraint removal) är en ny metod som möjliggör flaskhalsanalys genom användning av simuleringsbaserad flermålsoptimering. Genom att innovativt formulera flaskhalsanalys till ett flermålsoptimeringsproblem ochanvända simulering för att utvärdera effekterna av olika kombinationer av förbättringar, kan alla uppnåeliga maximala produktivitetsnivåer av produktionssystemet sökas i en enda optimering. Dessutom kan en frekvensanalys på Pareto-optimala lösningar från en sådan optimering generera en rangordning av de systemparameterar som behöver förbättras för att uppnå den önskade produktivitetsnivån. Dessa fördelar med SCORE kan dock endast uppnås med en mycket hög beräkningskostnad, speciellt när simuleringsmodellen är komplex och/eller består av ett stort antal beslutsvariabler. Dessutom innebär formuleringen av det simuleringsbaserade flermålsoptimeringsproblemet mycket manuellt och felbenäget arbete som kan begränsa användbarheten inom industrin, detta trots den enorma potential som metoden erbjuder. Dessutom har noggrannheten i SCORE, när det gäller konvergens i optimeringsteori och korrekthet att identifiera optimala förbättringsåtgärder, int
- Published
- 2018